生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹.ppt

生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,1垃圾焚燒煙氣污染物的形成及危害 1.1 酸性氣體 1.2 有機(jī)類(lèi)污染物 1.3 顆粒物及重金屬 2垃圾焚燒煙氣污染控制 2.1 控制煙氣污染物的產(chǎn)生 2.2 煙氣凈化處理 2.2.1 脫 酸 2.2.1.1干法 2.2.1.2半干法 2.2.1.3濕法 2.2.1.4各脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較 2.2.2 除 塵 2.2.3 活性炭吸附 2.2.4 NOx去除工藝 2.2.4.1 SCR技術(shù) 2.2.4.2 SNCR技術(shù) 2.2.4.3.1技術(shù)指標(biāo)比較 2.2.4.3.2穩(wěn)定性比較 2.2.4.3.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,1 垃圾焚燒煙氣污染物的形成及危害 1.1 酸性氣體 焚燒煙氣中的酸性氣體主要由Sox、Nox、Hcl、Hf組成，均來(lái)源于相應(yīng)垃圾組分的燃燒。Sox主要由So2構(gòu)成，產(chǎn)生于含硫化合物焚燒氧化所致。Nox包括No、No2、N2o3等，主要由垃圾中含氮化合物分解轉(zhuǎn)換或由空氣中的氮在燃燒過(guò)程中高溫氧化生成。Hcl來(lái)源于氯化物，如Pvc、橡膠、皮革，廚余中的Nacl以及kcl等。焚燒煙氣中Hcl氣體的濃度相對(duì)較高，往往在4001200 ppm。 Sox與Nox的濃度相對(duì)較低。所以Hcl是垃圾焚燒煙氣中主要的污染氣體。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,1.1 酸性氣體 Hcl氣體對(duì)人體有較強(qiáng)的傷害性。Hcl氣體會(huì)對(duì)余熱鍋爐受熱面和監(jiān)測(cè)儀表產(chǎn)生高低溫腐蝕，影響余熱鍋爐安全并限制了過(guò)熱蒸汽參數(shù)的提高；Hcl氣體的存在升高了煙氣露點(diǎn)，導(dǎo)致排煙溫度升高，降低鍋爐熱效率 ；氯源在一定條件下與重金屬反應(yīng)生成低沸點(diǎn)的金屬氯化物，從而加劇了重金屬的揮發(fā)，導(dǎo)致重金屬在飛灰上的富集，增加飛灰毒性 ；Hcl氣體能促進(jìn)氯酚、氯苯、氯苯并呋喃等“三致”有機(jī)物的生成，而且Pvc裂解后生成的Hcl被認(rèn)為能促進(jìn)多環(huán)芳烴(paHs)的生成。因此，有效去除Hcl氣體直接關(guān)系到焚燒系統(tǒng)的安全和環(huán)保運(yùn)行。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,1.2 有機(jī)類(lèi)污染物 有機(jī)類(lèi)污染物主要是指在環(huán)境中濃度雖然很低，但毒性很大，直接危害人類(lèi)健康的二噁英類(lèi)化合物，其主要成分為多氯二苯并二噁英(pcdds)和多氯二苯并呋喃(pcdfs)。通常認(rèn)為，垃圾的焚燒是環(huán)境中此類(lèi)化合物產(chǎn)生的主要來(lái)源。垃圾焚燒爐中二噁英有兩種成因:一是垃圾自身含有微量的二噁英類(lèi)物質(zhì)，二是焚燒爐在垃圾燃燒過(guò)程中產(chǎn)生二噁英，其形成機(jī)理概括起來(lái)有三種: (1)高溫合成。在垃圾進(jìn)入焚燒爐的初期干燥階段，除水分外，含碳?xì)涑煞值牡头悬c(diǎn)有機(jī)物揮發(fā)后，與空氣中的氧反應(yīng)生成水和二氧化碳,形成暫時(shí)缺氧狀況，使部分有機(jī)物同氯化氫反應(yīng),生成二噁英; (2)從頭(denovo)合成。通過(guò)de novo合成反應(yīng)形成二噁英。即在低溫(250350)條件下，大分子碳(殘?zhí)?與飛灰基質(zhì)中的有機(jī)或無(wú)機(jī)氯在飛灰表面反應(yīng)，生成二噁英; (3)前驅(qū)物合成。不完全燃燒及飛灰表面的不均勻催化反應(yīng)，可形成多種有機(jī)氣相前驅(qū)物，如多氯苯酚和聚氯乙烯，前驅(qū)物分子在燃燒過(guò)程中通過(guò)重排、自由基縮合、脫氯及其它化學(xué)反應(yīng)生成二噁英。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,1.3 顆粒物及重金屬 垃圾焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)小顆粒物。同時(shí)，垃圾中原有的顆粒物在爐膛內(nèi)被氣流揚(yáng)起并隨焚燒氣排出。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會(huì)形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子。 顆粒物的粒徑越小越容易進(jìn)入肺泡,危害也就越大。細(xì)小顆粒物中會(huì)含有Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等重金屬，其中對(duì)人體危害大的重金屬如Cr、Cd、Ni、Pb、Se等主要集中于小于3 m的顆粒物中。因此，在去除顆粒物的同時(shí)，也就在一定程度上削減了重金屬的危害。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2 垃圾焚燒煙氣污染控制 垃圾焚燒生成的污染物來(lái)源于垃圾組分，其存在形式及數(shù)量與焚燒條件和凈化系統(tǒng)密切相關(guān)。從污染物的產(chǎn)生及其排放過(guò)程看，控制垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染可以采取以下措施。 2.1 控制煙氣污染物的產(chǎn)生 根據(jù)煙氣污染物的形成機(jī)理，控制垃圾焚燒條件，使燃燒處于良好狀態(tài)，從而減少有害物質(zhì)的生成。運(yùn)用合適的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒。煙氣中Co的濃度是衡量垃圾充分燃燒的指標(biāo)之一，Co濃度越低說(shuō)明燃燒越充分，比較理想的Co濃度指標(biāo)是低于60 mg/m3。 焚燒爐內(nèi)煙氣出口溫度不低于850 ，煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間不小于2 s，O2的濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置。在爐內(nèi)噴入固硫固氯劑Caco3或Cao可降低氯化物和硫化物對(duì)高溫受熱面的高溫腐蝕及對(duì)大氣的二次污染。 燃燒過(guò)程中Nox與二噁英的控制條件矛盾，一般爐膛溫度越高，二噁英越少，但Nox越多，因此在燃燒實(shí)際運(yùn)行中保證垃圾可燃組分充分燃燒的基礎(chǔ)上再兼顧Nox的產(chǎn)生。處理措施是在煙氣處理系統(tǒng)中增加脫硝裝置。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2 煙氣凈化處理 煙氣凈化系統(tǒng)是城市生活垃圾焚燒污染控制的關(guān)鍵，煙氣凈化后各種污染物的排放濃度應(yīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)GB18485-2000的規(guī)定。 煙氣凈化一般主要有由脫酸，除塵，活性炭吸附，脫硝四個(gè)部分組成。國(guó)內(nèi)外普遍采用的工藝主要是半干法/干法+布袋除塵器+活性炭吸附+SNCR，其中脫酸技術(shù)是垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的核心。 2.2.1 脫 酸 酸性氣體Hcl、Sox、Hf主要通過(guò)濕法、干法或半干法中Ca(oH)2、NaoH等堿性物質(zhì)中和吸收來(lái)去除。其中，濕法技術(shù)效率高，可達(dá)97%以上，但有大量污水排出，容易造成二次污染。干法技術(shù)無(wú)污水排放，但脫除效率僅達(dá)60%70%。半干法技術(shù)有較高的脫除效率(可達(dá)90%左右)，藥品用量少，且無(wú)污水排放，因此為煙氣脫酸的主要適用技術(shù)。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,.2.1.1干法 干式脫酸有2種方式。一種是干性藥劑(一般采用消石灰)和酸性氣體在反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；另一種是在進(jìn)入除塵器前的煙氣管道中噴入干性藥劑，在此與酸性氣體反應(yīng)。消石灰與酸性氣體發(fā)生中和反應(yīng)要有合適溫度(140170)，而余熱鍋爐出口的煙氣溫度往往高于這個(gè)溫度，為提高脫酸效率，一般需通過(guò)噴水降低煙溫。 減溫塔：從鍋爐出來(lái)的溫度為190200的煙氣進(jìn)入減溫塔。減溫塔由冷卻裝置與飛灰排出裝置組成。冷卻水由冷卻水供應(yīng)泵從水箱送至噴嘴，并被壓縮空氣霧化后噴入減溫塔內(nèi)與煙氣直接接觸。減溫塔的高度設(shè)置應(yīng)確保噴入的霧化水可以完全蒸發(fā)，直徑設(shè)置應(yīng)能防止塔內(nèi)壁被霧化的水微粒接觸。煙氣經(jīng)減溫塔降溫至150左右后進(jìn)入后續(xù)設(shè)備。煙氣中部分粉塵落入塔底的料斗中，經(jīng)排灰閥、輸送機(jī)送至飛灰貯倉(cāng)。減溫塔底部需配置加熱裝置，防止飛灰吸潮沉積在內(nèi)壁上腐蝕減溫塔。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,干法工藝流程圖,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.1.2半干法 半干法脫酸裝置一般設(shè)置在除塵器之前，主要包括給料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和反應(yīng)系統(tǒng)。脫酸劑Cao在給料系統(tǒng)生成粉狀Ca(oH)2，再進(jìn)入制漿系統(tǒng)與水充分混合制成石灰漿，最后以噴霧狀進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)。Hcl、Sox、Hf等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的細(xì)小固體顆粒，隨煙氣進(jìn)入下一步凈化系統(tǒng)。主要反應(yīng)有： 2Hcl+Ca(oH)2=Cacl2+2H2o （1） So2+Ca(oH)2=Caso3+H2o （2）,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,半干法工藝流程圖,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.1.3濕法 濕法脫酸裝置設(shè)置在除塵器之后，從袋式除塵器出來(lái)的溫度約140的煙氣經(jīng)底部進(jìn)入濕式洗滌塔。洗滌塔分為冷卻部和吸收減濕部。燒堿稀釋槽中配制好的燒堿溶液通過(guò)燒堿輸送泵、冷卻液循環(huán)泵送至冷卻部上方的噴嘴，向下噴入與逆流的煙氣充分接觸，將煙氣溫度降至飽和溫度。同時(shí)，在此過(guò)程中燒堿溶液與煙氣中的部分酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。塔底的吸收液一部分循環(huán)使用，一部分排出以降低溶液中的含鹽量以保證酸性氣體的吸收率。 煙氣經(jīng)冷卻和吸收后進(jìn)入洗滌塔上部的吸收減濕部。減濕水與燒堿溶液一并由減濕水循環(huán)泵輸送至減濕部上方噴嘴，向下噴入并均勻地經(jīng)過(guò)填料床與煙氣充分接觸，酸性氣體被進(jìn)一步去除。反應(yīng)后的減濕水從吸收減濕部下部排入減濕水槽。凈化后的煙氣經(jīng)塔頂除霧器除霧后進(jìn)入煙氣再加熱系統(tǒng)。 煙氣再加熱器 從濕式洗滌塔出來(lái)的煙氣溫度約有70，為防止低溫腐蝕及煙囪出口冒白煙，需將煙氣加熱至150160才能排放。再加熱方式可選擇蒸汽加熱或電加熱(一般選用蒸汽加熱)。從煙氣再加熱器出來(lái)的煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,濕法工藝流程圖,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.1.4各脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較 煙氣脫酸除塵工藝有袋式除塵器+濕式反應(yīng)塔、半干式反應(yīng)塔+袋式除塵器、干式反應(yīng)塔+袋式除塵器3種組合形式，其優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較見(jiàn)表2。3種煙氣脫酸除塵方式綜合性能比較.doc,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.2 除 塵 除塵器是煙氣凈化系統(tǒng)的末端設(shè)備，國(guó)標(biāo)GB18485-2001中規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。袋式除塵器不僅收捕一般顆粒物，而且能收捕揮發(fā)性重金屬或其氯化物、硫酸鹽或氧化物所凝結(jié)成直徑0.5 m的氣溶膠，還能收捕吸附在灰分或活性炭顆粒上的二噁英等有機(jī)類(lèi)污染物。 袋式除塵系統(tǒng)中的布袋是由不同材料的纖維制成濾布，對(duì)尾氣進(jìn)行過(guò)濾，達(dá)到除塵及吸附二噁英的目的。煙塵顆粒在濾布表面堆積形成致密的薄層，因此布袋式除塵器對(duì)粉塵去除率一般都很高。受布袋材料的耐熱強(qiáng)度限制，尾氣溫度一般須控制在250 左右，低于二噁英的再合成溫度。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.3 活性炭吸附 目前國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒煙氣處理中，對(duì)二噁英的處理主要采用活性炭吸附?；钚蕴坎粌H可以吸附二噁英還能有效去除重金屬等物質(zhì)。由于飛灰的比表面積很大，對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致飛灰中二噁英濃度很高,通常占焚燒過(guò)程二噁英總排放量的70%左右。而大部分的重金屬(70%)都仍留存于爐渣中,僅Hg和Cd在高溫下?lián)]發(fā)，進(jìn)入飛灰隨焚燒煙氣排放。為提高煙氣中二噁英類(lèi)和重金屬污染物的去除率，可以采取以下方法:(1)減少煙氣在200350 溫度域的停留時(shí)間，有利于減少二噁英類(lèi)污染物再次生成，控制除塵器入口煙氣溫度低于200 ，有利于有機(jī)類(lèi)及重金屬污染物的脫除，即在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中采用“溫度控制”;(2)在反應(yīng)塔和除塵器之間，通過(guò)混粉器在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑，可吸附二噁英類(lèi)和重金屬污染物，再用布袋除塵器捕集。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.4 NOx去除工藝 針對(duì)煙氣中已生成NOx進(jìn)行脫除的技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)(Selective Catalytic Reduction，即SCR技術(shù))和選擇性非催化還原技術(shù)(Selective Non-Catalytic Reduction，即SNCR技術(shù))。 2.2.4.1 SCR技術(shù) 含有氨基的還原劑（通常采用氨水）與催化劑（通常采用五氧化二礬（活性物）-氧化鈦（載體）在溫度窗口為200450區(qū)間，快速、高效地將焚燒爐內(nèi)煙氣中的NOx選擇性地還原為N2。SCR布置方式可采取高溫高塵(High dust system)、高溫低塵(Low dust system)和低溫低塵(Tail-end system)這三種布置方式。采用高溫高塵布置，SCR反應(yīng)器布置在省煤器與空預(yù)器之間，工程上多為此種布置方式；高溫低塵布置方式，SCR反應(yīng)器布置在除塵器后，此時(shí)除塵器需采用高溫除塵器，造價(jià)較高，工程上應(yīng)用極少；低溫低塵布置方式的SCR反應(yīng)器布置在脫硫除塵之后。在垃圾焚燒爐中，由于生成的重金屬含量較之大型火電廠(chǎng)高，更易引起催化劑中毒，大大削弱催化劑活性，催化劑腐蝕、堵塞嚴(yán)重，目前尚未有大規(guī)模的工程應(yīng)用。就垃圾電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，工程上切實(shí)可行的多為低溫低塵方式，如圖1所示，但此種布置方式的SCR脫硝裝置，要采用熱源對(duì)煙氣再加熱，其額外能源消耗巨大，運(yùn)行費(fèi)用十分昂貴。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,圖1垃圾焚燒電廠(chǎng)SCR法脫硝工藝流程示意圖(以氨水作還原劑為例),生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.4.2 SNCR技術(shù) SNCR技術(shù)為在垃圾焚燒爐中適當(dāng)位置(即合適的溫度窗口)噴入含有氨基的還原劑，使焚燒爐內(nèi)煙氣中的NOx被選擇性地還原為N2。含有氨基的還原劑主要有氨氣、液氨、氨水和尿素。對(duì)于不同還原劑，對(duì)應(yīng)的溫度窗口亦有所區(qū)別，一般在8501100。SNCR法脫硝工藝如圖2所示。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,圖2垃圾焚燒電廠(chǎng)SNCR法脫硝工藝流程示意圖(以氨水作還原劑為例),生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,SNCR技術(shù)關(guān)鍵是還原劑噴射在合適的溫度窗口內(nèi)，噴入的還原劑與煙氣中的NOx能夠進(jìn)行充分混合，從而實(shí)現(xiàn)較高的脫硝效率，減少還原劑耗量，同時(shí)降低尾部氨逃逸。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.4.3 SCR法與SNCR法比較 2.2.4.3.1技術(shù)指標(biāo)比較 就SCR法脫硝與SNCR法脫硝這兩種技術(shù)本身而言，SCR法脫硝效率更高，可達(dá)80%以上的脫硝效率，SCR法可將NOx排放濃度控制在50mg/Nm3以下。SNCR法脫硝效率較低，只有50%左右的脫硝效率，SNCR法可將NOx排放濃度控制在200mg/Nm3以下。通常認(rèn)為SNCR法尾部氨逃逸率更低，SNCR法脫硝后的煙氣進(jìn)入尾部濕式脫酸塔，吸收SNCR系統(tǒng)內(nèi)逃逸的氨，避免了氨逃逸可能產(chǎn)生的二次污染。,生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣污染治理技術(shù)介紹,2.2.4.3.2穩(wěn)定性比較 SCR法脫硝，煙氣中殘存的微量SO3、HCl和細(xì)微顆粒物等在換熱器的換熱元件上易生成硫酸銨鹽和氯化銨鹽黏性物質(zhì)，這些物質(zhì)通過(guò)正常的吹灰程序難以徹底清除，一方面降低換熱效率，增加能源的消耗，另一方面這些黏性物質(zhì)易堵塞換熱元件之間的通道，增加系統(tǒng)阻力，嚴(yán)重威脅引風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，進(jìn)而威脅整個(gè)垃圾焚燒廠(chǎng)可靠連續(xù)運(yùn)行。相比之下，SNCR法系統(tǒng)簡(jiǎn)單許多，關(guān)鍵設(shè)備還原劑噴槍通常在爐膛上分層多點(diǎn)布置，即使某個(gè)噴槍需檢修，也不必停運(yùn)系統(tǒng)，確保整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)安全可靠連續(xù)運(yùn)行。 垃圾焚燒廠(chǎng)采用SCR法脫硝和SNCR法脫硝技術(shù)指標(biāo)比較見(jiàn)表1。表1在垃圾焚燒廠(chǎng)SC