由于垃圾焚燒技術可以實現對生活垃圾的減量化、無害化和資源化,目前國內越來越多的城市采用這種方式處理生活垃圾。但是,生活垃圾焚燒廠實際運行過程中的煙氣污染物排放也成為人們普遍關注的焦點。
本文結合工程實際,對生活垃圾焚燒煙氣處理工藝方案進行了簡要描述和工程設計,并對其中關鍵設備參數進行介紹,以保證垃圾焚燒煙氣能夠滿足環保要求達標排放。
垃圾焚燒處理方法是將垃圾在高溫下燃燒,使可燃成分經氧化轉變為穩定氣體(煙氣),不可燃成分轉變為無機物(灰渣),焚燒處理過程中產生的熱能可用于發電,進而達到無害化、減量化、資源化的目的,是目前處理城市垃圾最有前途的方法之一。隨著垃圾焚燒處理越來越被國內大中城市所接受,焚燒煙氣的處理問題也越來越受到廣泛關注,因此必須對焚燒煙氣進行凈化處理確保達標排放。
1、煙氣凈化處理方案
某垃圾焚燒發電工程處理規模為1000t/d,配置2臺500 t/d垃圾焚燒爐,與焚燒爐對應配置2套焚燒煙氣凈化系統。根據項目排放要求,結合本工程污染物排放濃度要求的特點,同時從技術成熟性、可靠性、穩定性及經濟性等方面考慮,參考國內已建成的大中型現代化垃圾焚燒廠的實踐,本工程采用的“半干法+ 輔助干法”煙氣凈化工藝,即“旋轉噴霧半干法脫酸+ 輔助消石灰粉煙道噴射干法脫酸+ 活性炭吸附+袋式除塵器”進行處理,吸收劑采用石灰漿。另外,本工程采用SNCR脫NOx工藝,由于該脫氮工藝為焚燒爐內脫氮,因此煙氣凈化工藝設計暫不考慮脫氮系統的設計。
1.2 工藝方案簡述
焚燒煙氣經余熱鍋爐回收熱量后( 溫度190 ~ 240℃)進入脫酸反應塔,煙氣中的酸性物質(HCl、SO2等)與霧化的石灰漿液滴充分反應,調溫水隨石灰漿液霧化并蒸發,從而調節煙氣溫度。在反應塔出口煙道噴入Ca(OH)2和活性炭粉末,煙氣中未去除完的酸性污染物與Ca(OH)2繼續反應去除,二噁英和汞等重金屬則被活性炭吸附。煙塵進入袋式除塵器后被濾袋分離出來,收集下來的粉塵經刮板輸送機輸送至灰倉。布袋除塵器凈化后的潔凈煙氣通過引風機送入鋼制煙囪外排。
2、煙氣凈化系統組成及設計
煙氣凈化系統主要組成如下:石灰漿制備、旋轉噴霧脫酸反應塔、消石灰干粉噴射、活性炭噴射吸附、袋式除塵器、引風及排煙、飛灰輸送及儲存。其中,石灰漿制備、消石灰干粉噴射、活性炭噴射吸附、飛灰輸送及儲存為公用系統。
2.1 石灰漿制備
石灰漿制備主要內容是消石灰粉儲存,用消石灰粉制備石灰漿,將石灰漿送入旋轉噴霧干燥脫酸反應塔。其主要設備消石灰粉倉、定量給料裝置、制漿罐、儲漿罐、石灰漿泵、通風除塵設施等。石灰粉由定量螺旋輸送機送入制漿罐,在制漿罐中加水攪拌制成濃度10%~15%的石灰漿液,批次運行,石灰漿液自流入儲漿罐,再由石灰漿泵送往脫酸反應塔。
石灰漿制備主要設備參數:石灰倉有效容積100m3,1臺,可保證全廠約5d石灰粉用量;石灰定量螺旋輸送機(變頻控制)1 500 kg/h,2臺;石灰消化罐有效容積6m3,2臺;石灰漿儲存罐有效容積12m3,1臺;石灰漿泵流量15m3/h,2臺(1用1備)。
2.2 旋轉噴霧脫酸反應塔
旋轉噴霧脫酸反應塔由旋轉噴霧盤、旋轉霧化器高速電機(8000~ 12000r/min)、脫酸反應塔本體和相關控制系統組成。旋轉霧化器高速電機帶動耐磨合金旋轉噴霧盤高速均勻地旋轉,在離心力的作用下,將漿液霧化成微小的霧滴;噴漿量及噴水量通過煙氣在線監測儀的數據反饋自動控制;煙溫降低的同時,煙氣中的部分有毒有機物和重金屬也被凝聚或被干燥的粉塵吸附而除去。
旋轉噴霧脫酸反應塔的主要設備參數:塔內煙氣流速約0.59m/s,停留時間20 s,設備阻力800Pa,反應塔尺寸(直段)φ9.5 m×11.8m,圓錐部分角度60°,正常工況下每臺反應塔需循環冷卻水量1.5kg/h,全廠共兩套旋轉噴霧脫酸反應塔。
2.3 消石灰干粉噴射
消石灰粉干粉噴射主要設備有消石灰倉(干法)、定量給料裝置、消石灰噴射器以及羅茨風機等。在半干法脫酸效果未達到預期效果時啟動,以保證煙氣中污染物的達標排放。Ca(OH)2干粉從干粉倉通過定量出料機輸出,用噴射羅茨風機噴入半干式反應塔和袋式除塵器之間的煙道中,與煙氣充分混合后一起進入袋式除塵器。同時,該系統還可以作為啟爐前袋式除塵器的預噴涂系統。
消石灰干粉噴射系統主要設備參數:消石灰干粉倉40m3,1臺,可滿足全廠使用需求。
2.4 活性炭噴射吸附
對于生活垃圾焚燒過程產生的二噁英,一是通過控制焚燒參數來抑制其生成,二是進一步削減煙氣中已生成的二噁英。因此,為確保煙氣中二噁英等有害物質濃度達到要求的排放指標,煙氣凈化系統需增加活性炭噴射吸附的輔助凈化措施。
活性炭添加為連續作業,獨立供料,由緩沖料斗及定量螺旋給料機控制活性炭添加量,經文丘里噴射器噴入