垃圾焚烧发电厂烟气污染控制及防治对策

垃圾焚烧发电厂烟气污染控制及防治对策

郭朝阳，焦阳，崔静

首创环境控股有限公司999077

摘要：垃圾焚烧发电厂主要是把生活废物烧成灰烬，然后再进行处置，这样既可以降低中国的废物贮藏量，又可以发电，但在实际应用中，由于燃烧过程中所产生的烟气，不仅污染了空气，而且还会对人体健康造成一定的危害，对此，环境保护部门及电厂都应予以重视，对垃圾焚烧厂的烟尘污染防治进行了简单的分析，希望能对垃圾焚烧厂的发展起到一定的借鉴作用。

关键词：垃圾焚烧；发电厂；烟气处理；

1.垃圾焚烧烟气污染物种类及产生

1.1垃圾焚烧烟气中污染物的种类

城市生活垃圾是一种具有复杂性和多变性的物质，在垃圾焚烧时，有很多不同的化学反应，在此基础上，研究了垃圾燃烧烟气中的有害气体的生成机理，这些物质在理化特性、对人类和环境造成的伤害等方面各不相同，在量上也各不相同，按其特性，可将其划分为颗粒物、酸气、重金属及有机污染物等四大类。

1.2烟气中污染物的产生

1.2.1重金属类污染物

其中，重金属污染主要来源于城市生活垃圾燃烧时产生的重金属元素和它们的化合物，这些组分在较高温度下由固体转变为气体，有些组分在烟气中以气态存在，像水银一样，燃烧烟气中有大量的重金属以固体形态赋存，不同种类的重金属元素在大气中的挥发速率有很大的差别，且固体废弃物中的含量也有很大的差别，因此，烟尘中的气固两相间的比例分布也有很大的差别。

1.2.2酸性气体

生活垃圾燃烧过程中产生的酸气主要有氯化氢、氟化氢、硫氧、氮氧、一氧化碳等，其中，HCl、HFH是由生活垃圾中的氯类、氟类物质分解而来，含氯塑料是一种重要的氢气生产原料，另外，厨余垃圾（含高氯化钠）、纸、布等在燃烧时也会生成一定数量的H2O2，硫酸盐是城市生活垃圾经高温氧化而形成的一种新型硫酸盐，NOx是由垃圾焚烧系统在较高温度下发生的N2与02的氧化而产生的，另外，生活垃圾中的有机物不完全燃烧还会生成一氧化碳。

1.2.3颗粒物

与其它固废燃烧相似，垃圾焚烧时，会因高温分解、氧化等作用而使可燃物料及产品体积、粒度变小，大多数不能燃烧的物质停留在炉顶，并作为渣子被排放出去，燃烧过程中，燃烧过程中产生的一些细、轻的物料随燃烧过程中的热气从锅炉排出，在燃烧过程中生成含微粒的烟尘，被称为飞灰。

2.垃圾焚烧炉控制

在垃圾焚烧工艺中，废气排放是最主要的一个环节，因此废气排放的控制显得尤为重要，垃圾在焚烧炉中燃烧时，会释放出大量的二噁英、酸性气体和重金属，这些物质会侵蚀焚烧炉的内壁，加快焚烧炉的老化速度，针对上述问题，在垃圾表面喷洒石灰和在其内部涂覆氧化钙，降低其对酸性气体的侵蚀，此外，鉴于二噁英的化学特性，采用高效的炉排炉和CFB焚烧炉，以及在生活垃圾燃烧工况变差的情况下，适当增加燃煤或燃气，保证生活垃圾的良好燃烧工况，当炉内部的温度达到某一程度时，垃圾就能完全燃烧，二噁英生成量就会大大降低，在保证受污染烟尘在焚烧炉内停留时间不少于3秒钟的前提下，将二噁英的生成量大幅降低，随后再将烟尘送出，从而大幅度降低二噁英的含量，在控制重金属污染的过程中，要加强对垃圾焚烧废气的控制，保证好氧的供给，保证垃圾焚烧充分进行有氧燃烧，这种方法能有效地降低金属氧化物的生成，同时也能大幅度地降低酸气的生成。

3.垃圾焚烧发电厂烟气防治措施

3.1除尘技术

为了去除烟气中的烟尘，应采用除尘工艺将烟气中的颗粒物分离，在安装排烟装置时，应考虑离心力、扩散附着力、惯性力、功率等作为除尘力，并通过应用袋式除尘器和静电除尘器等除尘装置来有效利用这些力，袋式除尘器采用滤袋对烟气中的烟尘进行过滤和筛除，实现烟尘的有效分离，烟尘附着在滤袋上，可以通过喷洒或其他方法去除，该方法具有除尘效率高、使用方便、维护简单等优点，静电除尘器利用高压负极放电产生的电晕将带电粒子从烟气中分离出来，这两种类型的除尘装置都可以有效地去除烟气中的二噁英和小颗粒烟雾。

3.2酸性气体污染--脱酸法

生活垃圾焚烧发电厂排放的烟气中含有大量的酸性气体，如S0x、NOx、HF等，其中，S02在S0x比例最大，主要是在焚烧含有含硫化合物的垃圾时释放的，一方面，NOx的产生是在焚烧含有氮化合物的垃圾过程中释放出来的，另一方面，由于空气中氮含量高，一氧化氮、二氧化氮和三氧化二氮等气体在焚烧炉的高温环境中也会被氧化，其中一氧化氮含量最高，尽管氢氟酸是一种弱酸，但它对环境的破坏力同样惊人，它是在燃烧含有氟化合物的废物时释放的，这些废物主要是塑料制品，如PVC管、橡胶制品和人造皮革制品。

由于焚烧产生的废气中含有大量酸性物质，因此在排放废气之前应进行相应的过滤，垃圾焚烧发电厂使用的废气脱酸方法主要包括以下三种：

3.2.1干式脱酸法

顾名思义，干式脱酸法使用干式脱酸物质（通常是熟石灰）与烟气中的酸性气体反应，类似于装载在汽车上的三元催化转化器，它依靠与废气中的C0、NOx和HC进行氧化还原反应的原理来净化废气。根据反应的位置，可分为排放管道法和反应塔法，由于化学中使用干脱酸作为中和反应，对反应温度有一定的要求（如果不在合适的温度范围内，中和反应效率并不高），通常在150摄氏度（±10摄氏度）左右，然而，焚烧炉刚刚排出的废气温度很高，因此经常需要采取初步的冷却措施，例如喷水冷却。

3.2.2半干式脱酸法

干式脱酸法和半干式脱酸方法只有一字之差，后者同样使用溶液脱酸剂与酸性物质反应以达到除酸效果，常用的溶液脱酸剂是碱性溶液，例如Ca（OH）2，碱性脱酸溶液用雾化器喷入反应塔，与烟气充分混合后发生化学反应，半干法脱酸法具有操作简单、除酸效果好、经济效益高等特点，在垃圾焚烧发电厂烟气处理中应用最为广泛。

3.2.3湿式脱酸法

与使用氢氧化钙的干法和半干法不同，湿法脱酸法使用氢氧化钠作为脱酸剂来提高脱酸反应的效率，脱酸剂与排放的烟气在专用脱酸塔中充分反应后，需要注意的是，反应产生的废水也需要经过处理后才能排放，这导致该方法的成本效益低，因此其应用不如干式方法广泛。

3.3呋喃同类物或异构体污染--垃圾热分解法

呋喃是一种无色且最简单的含氧五元杂环化合物，如果意外吸入人体，会引起头晕、恶心、胸闷和呼吸急促等症状，在严重的情况下，它甚至会导致呼吸衰竭等严重后果，并被列为2B类致癌物，呋喃和二噁英的类似物或异构体是在焚烧含有氯有机化合物的废物时释放的。与酸性气体和灰尘颗粒相比，呋喃和二噁英的相似或异构体更难通过化学反应和物理屏障过滤，因此，有人提到了近十年来逐渐发展起来的一项新技术——垃圾热分解法。

这种方法是一种直接利用炉内高温加热将废物分解为气体和残渣，并利用锅炉余热驱动燃气轮机叶轮发电的新技术，该技术因其炉膛结构简单、生产成本低，在欧美国家率先采用，这可能是未来中国生活垃圾焚烧发电厂的优先发展方向和转型目标。

3.4SCR技术

SCR是指在300-420摄氏度的条件下，在氧和催化剂作用下，用还原剂NH3将烟气中硝化成氮气和水。按其活性温度区间，可将其划分为：280~420℃的高温SCR，210~250℃的中温SCR，120~200℃的低温SCR。目前，国内外对低温SCR脱硝催化剂的研究较多，如Mn基、Vi基、Co基等，目前，我国城市垃圾焚烧发电工程普遍采用中低温型钒系催化剂，其反应温度多为180-230℃，在此基础上，通过对催化剂配方的优化、钒的配比以及加入一些低温活性助剂，使其在150-300摄氏度范围内表现出良好的脱硝性能。有关的研究结果显示，对长度为60cm的催化剂，经改良后的钒系低温催化剂，在温度高于200℃，水汽含量为35%，气体流速为2m/s时，其脱硝率仍可达85%，在温度为180℃、二氧化硫浓度为1000毫克/立方米、气流速度为2米/秒的条件下，催化剂的脱硝率达到95%以上，在加入15%水蒸汽的情况下，催化剂的脱硝率仍然在90%以上，但其催化性能有所下降。将SCR反应器设置在脱酸塔与袋式除尘器之后，可使催化剂在低粉尘与低SO2浓度的烟气环境下运行，可降低催化剂的堵塞与磨损，防止其中毒与失活，提高其使用寿命。

结束语

总之，垃圾处理作为对人们生活环境和生活质量的直接影响，一直是当今世界各国面临的重大挑战，作为最经济、最环保、最有前景的发电厂垃圾焚烧技术，本文详细阐述生活垃圾焚烧发电厂烟气污染的类型、组成以及排放处理工艺，做好废气排放治理和环境保护工作，不仅是惠及每一个公民的事情，也是构建新时代社会经济可持续发展战略的重要组成部分。

参考文献

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[3]侯秀英．垃圾焚烧发电烟气净化技术现状及发展趋势．2017.