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摘要：生活垃圾焚燒發(fā)電煙氣排放必須滿(mǎn)足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485—2014），沿海一線(xiàn)城市已要求煙氣排放達到歐盟2010 標準，但是部分標桿項目排放指標遠遠低這兩個(gè)標準要求。目前，一線(xiàn)發(fā)達城市已開(kāi)始積極應用去除率高、穩定性佳的復雜組合工藝，可以想見(jiàn)，未來(lái)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)會(huì )朝污染物“零排放”方向發(fā)展。
從“十二五”以來(lái)，國家政策法規密集出臺，推動(dòng)國內生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。至“十三五”時(shí)期，生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的投資建設已迅速擴展至三、四線(xiàn)城市。隨著(zhù)環(huán)保關(guān)注度的上升、群眾生活質(zhì)量期望的提高以及污染排放總量控制的加強，地方對生活垃圾發(fā)電焚燒廠(chǎng)的排放要求趨于嚴格。目前，生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣排放必須滿(mǎn)足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485—2014）[1] 要求，沿海一線(xiàn)城市已要求煙氣排放達到歐盟2010 標準[2]，但是部分標桿項目排放指標遠遠低于二者要求。近年來(lái)，生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)后端煙氣凈化工藝快速發(fā)展，針對各種處理需求，煙氣凈化組合方式日新月異，選擇多變，應用迅速。本文對目前主流使用的五種煙氣凈化組合工藝應用進(jìn)行對比分析。
1 煙氣凈化系統運行條件
生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的煙氣凈化系統運行條件如表1 所示。
2 主要煙氣凈化組合工藝應用介紹
隨著(zhù)指標的提升，新型設備的加入都使組合工藝提到擴充。近幾年來(lái)，脫酸及脫硝組合工藝在生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)大幅度鋪開(kāi)，特別在沿海一線(xiàn)城市，組合工藝的應用十分廣泛，為達到高標準的低排放目標，組合工藝在原有基礎上再次提升。脫酸工藝一般分為干法、濕法、半干法；脫硝系統一般分為SCR和SNCR；煙氣再加熱系統一般分為蒸汽換熱器（SGH）和煙氣換熱器（GGH）。本文主要介紹目前常用的5 種生活垃圾焚燒廠(chǎng)煙氣凈化組合工藝，如表2所示。
2.1 煙氣再循環(huán)+SNCR+ 旋轉噴霧半干法+ 干法
該組合工藝是目前國內生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)應用最廣泛的、經(jīng)濟性最佳的煙氣處理工藝，如圖1 所示。根據不同的干法藥劑，其可以達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485—2014）或歐盟2010標準。
SNCR（非催化脫硝）系統的化學(xué)反應過(guò)程是通過(guò)在焚燒爐中合適的溫度區域噴入還原劑，使氮氧化物還原為氮氣和水，在高溫區域發(fā)生還原反應。常規SNCR 反應效率為33% 左右，設置煙氣再循環(huán)后，最終脫除效率可達到53% 左右。
旋轉噴霧半干法主要由氫氧化鈉制備、吸收劑漿液霧化、霧化漿液和煙氣混合等系統組成。然后，經(jīng)旋轉霧化器將石灰漿霧化，使其與煙氣中的酸性氣體在噴霧塔中充分反應。此工藝后增加干法輔助脫酸工藝，吸收劑為消石灰或碳酸氫鈉，噴入袋式除塵器之前的煙道中，進(jìn)一步吸附煙氣中的酸性氣體，形成半干法+ 干法的組合工藝，可進(jìn)一步脫除煙氣中的酸性氣體。
干粉噴射所用的吸收劑以熟石灰粉末居多，除此之外，碳酸氫鈉也是該工藝良好的吸收劑，其對酸性氣體的吸收效果比熟石灰更好。但是，消石灰干粉價(jià)格遠低于碳酸氫鈉藥劑，從用量上來(lái)說(shuō)，熟石灰是碳酸氫鈉的2 倍。使用消石灰干粉作為干法藥劑，可以達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485—2014）要求，但較難穩定滿(mǎn)足歐盟2010 標準。如果對去除率沒(méi)有特別高的要求，常規設計優(yōu)先考慮消石灰干粉。
2.2 煙氣再循環(huán)+SNCR+ 干法+ 濕法
濕法工藝脫酸效率高，從目前正常運行的生活垃圾焚燒廠(chǎng)來(lái)看，脫酸效率遠高于半干法，日常排放指標遠低于歐盟標準。但濕法工藝較半干法復雜，輔助工藝多，產(chǎn)物廢水量大，相應投資也大。煙氣再循環(huán)+SNCR+ 干法+ 濕法系統流程如圖2所示。
煙氣經(jīng)省煤器出來(lái)后進(jìn)入減溫塔。冷卻水由冷卻水供應泵送至塔頂的噴嘴，并被壓縮空氣霧化后噴入塔內與煙氣直接接觸。經(jīng)減溫塔降溫后，煙氣從塔底部離開(kāi)并進(jìn)入布袋除塵器。干法噴射藥劑粉末噴入減溫塔與布袋除塵器之間的煙道，使其與煙氣中的酸性氣體發(fā)生中和反應，未反應的粉末和反應生成的鹽顆粒隨著(zhù)煙氣一起經(jīng)煙道至袋式除塵器處被攔截下來(lái)，部分未反應的粉末附著(zhù)在布袋上能更進(jìn)一步中和煙氣中的酸性氣體。從袋式除塵器出來(lái)的煙氣進(jìn)入濕式洗滌塔再次脫酸后通過(guò)引風(fēng)機排空。
此種組合工藝的復雜點(diǎn)在于脫硫后的濕煙氣基本處在飽和狀態(tài)，極易產(chǎn)生白煙現象，一般都會(huì )設置煙氣換熱系統，降低濕式洗滌塔入口溫度的同時(shí)合理解決白煙現象。
2.3 SNCR+ 半干法+ 干法+SCR
與SNCR+ 半干法+ 干法工藝相比，SNCR+ 半干法+ 干法+SCR 工藝增加了SCR 系統，主要適用于對NOx 去除要求高的項目，增加SCR 系統后，NOx 排放值遠低于歐盟2010 標準，如圖3 所示。
SCR 系統（選擇性催化還原脫硝工藝）的原理是在催化劑的作用下煙氣中的NOx 與還原劑進(jìn)行脫NOx 反應。NH3 將NOx 分解為氮氣和水蒸氣。SCR 系統脫NOx 效率高，通常能超過(guò)60%。
本組合工藝的重點(diǎn)在于SCR 系統，生活垃圾焚燒廠(chǎng)使用的SCR 系統催化劑一般為中溫、低溫，中溫催化劑一般運行溫度為200 ℃左右，低溫催化劑運行溫度小于180 ℃。催化劑使用時(shí)最顧慮的是水蒸氣、粉塵、重金屬、SOx 中毒。低溫催化劑與中溫催化劑相比，其優(yōu)點(diǎn)是使用溫度低，蒸汽消耗量小，缺點(diǎn)是對SOx 濃度更加敏感，單價(jià)格高，供貨來(lái)源單一。如何選用經(jīng)濟合理的催化劑及縮短催化劑中毒后的再生周期等是目前制約SCR 系統應用的主要因素。
2.4 SNCR+ 干法+ 濕法+SCR
上海老港項目就采用SNCR+ 干法+ 濕法+SCR工藝，其特點(diǎn)是脫酸脫硝效率較高，如圖4 所示。
垃圾燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐， 在850 ～ 1 050 ℃的高溫區域內噴入還原劑，去除煙氣中的NOx，煙氣離開(kāi)余熱鍋爐后進(jìn)入減溫塔，在減溫塔內被冷卻后經(jīng)煙道進(jìn)入袋式除塵器，并在除塵器前的煙道中噴入干粉粉末和活性炭。煙氣從袋式除塵器出來(lái)后通過(guò)煙氣加熱系統1 換熱后進(jìn)入濕式洗滌塔，進(jìn)一步脫酸變?yōu)榈蜏仫柡蜔煔?，再?jīng)煙氣加熱系統2被加熱，然后進(jìn)入SCR 脫硝塔進(jìn)一步脫除NOx，從SCR 塔出來(lái)的潔凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機加壓后進(jìn)入煙囪，排入大氣。
該套組合工藝煙氣加熱系統較復雜，需要使用二級GGH+ 一級SGH，由于一級GGH 使用于濕法塔前，煙氣中腐蝕性氣體濃度高，常規的金屬GGH 換熱器易被腐蝕損壞，故該部位GGH 一般選用進(jìn)口聚四氟乙烯材質(zhì)（PTFE）設備，投資較高，但使用效果佳。
2.5 SNCR+ 半干法+ 干法+ 濕法+SCR
如圖5 所示，SNCR+ 半干法+ 干法+ 濕法+SCR工藝將主流凈化工藝都組合在一起，是目前最完整的煙氣凈化組合工藝，在寧波、深圳、廣州都有應用案例，為行業(yè)標桿工藝。其總體排放指標遠低于歐盟標準。該工藝適用于區域經(jīng)濟條件好、對排放總量有嚴格要求，或對環(huán)保關(guān)注度較高、環(huán)保要求較嚴的項目。
一般來(lái)說(shuō)，半干法+ 干法與干法+ 濕法擇一即可，兩者脫酸效率有高有低，但三者疊加并不能線(xiàn)性降低污染物指標，故該種組合工藝一般將濕法或干法作為備用工藝，當前端工藝出現故障時(shí)可啟動(dòng)后端工藝作為保障達標的措施。同時(shí)，根據SCR 催化劑的使用時(shí)長(cháng)、引風(fēng)機的壓損等，濕法塔與SCR 反應器設置位置有不同的組合排列。
3 結論
目前，一線(xiàn)發(fā)達城市已開(kāi)始積極應用去除率高、穩定性佳的復雜組合工藝，特別在江浙一帶標桿組合工藝已作為新建項目的指標，可以預見(jiàn)未來(lái)的環(huán)保發(fā)展會(huì )朝著(zhù)污染物“零排放”、關(guān)鍵設備國產(chǎn)化、降低投資等方向前進(jìn)。
