半干式煙氣凈化在雙港垃圾焚燒發電廠的應用
天津泰達環保有限公司承建的雙港垃圾焚燒發電廠, 位于天津市津南開發區雙港鎮西, 2005 年5 月正式運行。無害化處理生活垃圾能力1200t/d, 利用焚燒垃圾的余熱發電, 年上網發電量1.2 億kWh, 實現了垃圾的減量化、無害化和資源化。
雙港垃圾焚燒發電廠焚燒采用SN 型爐排技術, 對于工藝流程中的關鍵問題—煙氣處理, 采用“半干式吸收塔+活性炭+袋式除塵器”的組合工藝, 有效去除各種酸性氣體、二惡英及有害重金屬, 遠遠優于我國規定的排放標準, 某些排放指標達到歐盟的標準, 達到了居民區的環保要求。
煙氣凈化工藝系統及工藝流程如圖1 所示。
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半干法工藝原理為用CaO 粉劑或Ca(OH) 2 粉劑作為吸收劑。當用CaO 粉劑作脫硫劑時, 先進入消化器中加水消化成Ca(OH) 2, 然后與布袋除塵器及機械預分離器除下的大量飛灰一起進入增濕反應器。在此加水增濕使混合灰的水份從2%增加到4%左右, 然后含Ca(OH) 2 的循環灰以流化風為動力, 借助煙道負壓進入反應器。由于有很大的蒸發表面, 水份蒸發很快, 在較短的時間內使煙氣溫度從約200℃冷卻到約 130℃, 煙氣的相對濕度迅速增加, 形成一個較好的脫硫工況。
煙氣中的其它酸性氣體如HCl、HF 等由于比SO2 更易于與Ca( OH) 2 反應, 因此, 只要保持1s 左右的反應時間, 幾乎所有的HCl、HF 都能被有效去除。此外, 因垃圾中含有大量的含氯有機物, 受垃圾焚燒爐型式和混合不均勻等問題的限制, 在焚燒過程中會產生微量但毒性極大的物質, 如二惡英(PCDD) 和呋喃 (PCDF) 。為了減少PCDD 和PCDF 的生成, 除在鍋爐系統應保證燃燒溫度、保證停留時間外, 還在爐后采取以下措施: 因二惡英、呋喃在低溫(200℃以下) 都是以固態的方式吸附在粉塵的表面, 因而噴水降溫, 即能大大減少在氣態中的含量。另一方面, 向系統噴加具有高活性表面的木質活性炭, 以吸附上述有毒物質。
反應塔由旋轉噴霧器和筒體以及錐斗底部的卸灰裝置組成, 在反應塔里有以下幾個過程[7]: 1) 石灰漿液與煙氣混合反應, 去除酸性氣體和部分重金屬; 2) 水份氣化, 使煙氣得到冷卻; 3) 干燥反應殘余物。 Ca( OH) 2 和水在反應塔內與煙氣接觸的化學反應為:
2HCl + Ca( OH) 2 → CaCl2 + 2H2O
2HF + Ca( OH) 2 → CaF2 + 2H2O
SO2 + Ca( OH) 2 + 1/2O2 → CaSO4 + 2H2O
石灰漿制備系統制成的Ca(OH) 2 溶液由噴嘴或旋轉噴霧器噴入反應塔中, 形成粒徑極細的堿性泥漿, 由水分的揮發以降低廢氣的溫度并提高其濕度, 使酸氣與石灰漿反應成為鹽類, 掉落至底部。煙氣和石灰漿常采用順流設計, 亦有少部分使用逆流設計, 無論采取何種流動方法, 其主要目的均為維持煙氣與石灰漿微粒充分反應的接觸時間, 以獲得高去除效率。攜有大量粒狀物的煙氣從反應塔出來進入下游的袋式除塵器, 部分未反應的石灰附在濾袋上與通過濾袋的酸氣再次反應, 使去除效率進一步提高。
袋式除塵器安裝在半干法脫硫反應塔與引風機之間, 其工作原理是利用布袋濾料纖維的攔截作用使濾帶上面先附上一層粉塵, 再用附著的一次塵過濾二次塵, 也就是用粉塵過濾粉塵, 因此凈化效率高。來自反應器的含塵煙氣進入除塵器后, 粉塵被一次塵捕集在濾袋外, 凈化后的氣體從濾袋內部自下而上進入凈氣室, 然后經過引風機從煙囪排入大氣。當濾帶達到設定阻力時, 就需清灰。清灰分室輪流進行。清灰時, 先關閉該氣室, 然后通過脈沖向布袋噴入壓縮空氣, 使灰很快從布袋的一次塵外剝離, 清下的灰落入下部的集灰槽。由流化床焚燒鍋爐排出的煙氣, 經反應器除去SO2 和 HCl, 尾氣進入布袋除塵器進一步除塵, 經上述處理后的煙氣, 通過煙囪排入大氣。可提高脫硫效率10%以上。
系統運行后, 污染物排放濃度見下表。
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污染物排放濃度
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津環監驗字(2005) 第004 號驗收報告結果顯示, 雙港垃圾焚燒發電廠排出的廢氣, 如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、鉛、鎘、汞、氯化氫、硫化氫、氨氣、臭氣, 其濃度分別符合《生活垃圾焚燒污染控制標準》和《惡臭污染物排放標準》規定的限值。而廠界環境顆粒物周界外濃度最高點也符合《大氣污染物綜合排放標準》規定的濃度限值; 廢水排放符合《污水綜合排放標準》的相關規定; 噪聲影響廠界聲級符合《工業企業廠界噪聲標準》的相關規定。中科院大連化學物理研究所現代分析中心對二惡英的排放進行了檢測, 檢測結果顯示, 本項目中二惡英的排放平均值為 0.065ng/m3, 優于歐盟規定的二惡英排放標準, 低于我國排放標準的1/10。
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