垃圾焚燒煙氣與滲濾液的協同治理技術探討

劉  晨

（斯普瑞噴霧系統（上海）有限公司）

關鍵詞：垃圾焚燒煙氣 滲濾液 協同治理

摘  要：垃圾焚燒煙氣含水分~20%，相當于垃圾所含水分通過煙氣排入大氣，是污染、也是水資源、余熱資源的浪費。本文以燃煤鍋爐濕法脫硫排煙超潔凈（超低+脫白）改造為參考案例，探討如何低投入、低成本利用垃圾焚燒煙氣處理過程協同處理和回收利用垃圾滲濾液為可回用水、并回收利用余熱的可能性。

一、案例概述

一家大型化工企業的自備燃煤熱電廠有2座75噸鍋爐、1座100噸鍋爐,3座鍋爐兩用1備，配套兩個脫硫塔1用1備，2018年進行超低排放改造，在改造進行過程中，地方政府要求進行煙氣除濕脫白改造，經過與20多家供應商交流和方案比較后，選擇了改造量最少、并確實能滿足四季無白要求的直接噴淋洗滌除濕+混風脫白工藝。

二、工藝流程

直接噴淋冷凝+混風脫白的工藝流程比較簡單，如圖1所示。

圖1  濕法脫硫煙氣噴淋除濕+混風脫白工藝流程

由于改造時間緊，也為省投資，僅將脫硫噴淋后、濕電前的防止氨逃逸噴淋層改造為直接噴淋冷凝區，低溫循環水噴入到濕煙氣中，循環水冷凝吸收煙氣中水蒸汽、氨等殘余污染物后，分別進入空氣換熱器、循環水換熱器降溫后循環使用，僅通過噴淋除濕就可以實現每年三個季度脫白，另設計一路獨立的環境空氣加熱系統，先用循環水加熱、必要時再通少量蒸汽加熱后，通過混風實現冬季無白。

三、運行效果

改造項目于2018年9月底投入運行，經過了冬季驗證，結合視覺觀察、在線監測，并通過檢測分析證明，取得了以下運行效果：

1、   四季無白：只需用肉眼觀察，脫白煙囪排煙無白霧，既使冬季也無白霧，見現場照片1，政府、環保部門、企業和臨近當地百姓都對此滿意。

照片1  75噸燃煤鍋爐脫白改造后四季無白

2、   超潔凈排放

在線監測長期顯示，脫白后排煙在超低基礎上達到了超潔凈排放：顆粒物在~2mg/m³、二氧化硫~1mg/m³，氮氧化物~20mg/m³，特別是排放煙氣含濕量只有3%-5%，接近大氣平均濕度。脫白后煙氣污染物排放濃度比燒天然氣排煙還干凈，這對于沒有天然氣來源、來源不足或希望降低能源成本的用戶，都增多了一個靈活選項，更重要的是，這個案例充分證明，我國煤的清潔利用、各種煙氣的超低、超潔凈凈化技術上完全可行、經濟上也能做到合理、甚至有效益。

照片2  75噸燃煤鍋爐排煙實現了超潔凈排放

3、   減少了溶解鹽排放：

我們對噴淋脫白前、后的煙氣冷凝水進行了采樣分析，煙氣冷凝水中的總溶解鹽含量從5480降低到271mg/L，去除率95%，煙氣凝結水中的COD、重金屬等其它污染物濃度也都有所減少。結果表明，超低排放后煙氣中白霧是含有污染物的，現有超低排放在線檢測系統測不到。通過白霧冷凝可以進一步降低煙氣污染物濃度，特別值得一提的是，噴淋除濕后的煙氣冷凝水質指標已經接近自來水水平，完全可以頂替新水。

圖2  燃煤鍋爐氨法脫硫煙氣除濕脫白前后凝水溶解鹽的變化

四、      升級提高

濕法脫硫增加直接噴淋改造后，實現了四季無白、超潔凈排放、大量減少煙氣中水分和溶解鹽的排放量，這些無疑都對我國控制大氣霧霾、降低企業實現超低排放的投資有利，由于時間和預算限制，還沒有能充分發揮直接噴淋除濕脫白的功效。有條件時應在在以下方向上進行升級提高：

1、   低溫煙氣余熱回收利用

脫硫后濕煙氣雖然溫度不高、顯熱少，但含大量潛熱，隨濕煙氣放散后不僅增加大氣的溫室效應，也是能源的巨大浪費，是我國燃煤效率低的一個重要原因。采用循環水為吸熱介質的換熱器冷卻，由于溫差小、換熱設備龐大，通常經濟上不合算，因此低溫余熱的回收利用是一個世界性的難題。我國清華大學建筑節能中心成功研發、并大量應用了一種用熱泵提升、再用低壓蒸汽或煙氣升級的大溫差供熱技術，為低溫余熱的回收利用奠定了技術基礎和實踐經驗，將循環水從20°C提升到120°C外供循環回收利用，成功解決了直接噴淋除濕所需的冷源，可以實現煙氣低溫余熱的極限回收利用，這已經是國家發展委、住建部在鼓勵推廣的余熱暖民支撐技術，特別適合北方采用地區。經驗表明，采用余熱采暖后，在燃煤量相同的情況下，可以低投入增加40%的供熱面積，或不需要增加供熱面積，可以直接節煤。

2、   煙氣冷凝水的高附加值利用

脫硫后低溫飽和濕煙氣中的水份部分來源于煤、助燃空氣，部分來自于濕法脫硫，實際上是企業的一個污水最終排放出口。這些水分排放到大氣是一個主要的霧霾來源，采用換熱器冷凝回收下來的是酸性廢水，而采用直接噴淋回收的冷凝水，首先可以不經任何處理直接供脫硫和循環水冷卻系統補水，經過低投入、低成本的簡單處理，可以達到新水、自來水、甚至軟水的水平，可以高附加值的回收利用，特別是對于缺水地區尤其重要。

3、   處理利用垃圾滲濾液、濃鹽水、高COD、高氨氮廢水和污泥

脫硫前的鍋爐煙氣還有100-200°C的溫度和~6%的氧，利用這部分余熱首先可以通過噴霧干燥去除濃鹽水中的溶解鹽和實現污泥干燥，實現低成本除鹽，二是可以熱解、熱氧化去除COD有機污染物，還可以通過脫硫脫酸去除氨氮，實踐證明，這個功能可以做為現有污水處理的補充和改進，可以大幅簡化污水處理流程，降低投資和運行成本。

五、      如何在垃圾焚燒煙氣處理垃圾滲濾液？

垃圾燃燒產生大量的煙氣，通過向爐膛內噴灑尿素溶液，向煙道內噴灑熟石灰粉末（或石灰漿）、活性炭粉末，通過布袋除塵器過濾和氫氧化鈉溶液洗滌，實現對煙氣中粉塵、NOx、HCl、SOx等污染物的去除。垃圾儲坑產生的污水（即“滲濾液”）約占垃圾總量的25%，含有高濃度的有機物，經過“厭氧發酵+好氧反應+超濾+納濾+反滲透”組合工藝處理才能達標排放。垃圾焚燒產生的爐渣經過高溫無害化處理，再經過磁選等分離后，可對爐渣進行綜合利用，比如可以作為路基材料或制作砌塊、行道磚，不能綜合利用部分可送至衛生填埋場。在垃圾焚燒煙氣處理過程中和高溫渣處理中都可以處理利用垃圾滲濾液，本文以一個垃圾焚燒發電廠為例，簡單介紹在煙氣處理中處理利用垃圾滲漏液的一些設想。

用戶參數

l  日處理垃圾量：1800t/d

l  煙氣量：濕基標況煙氣量57000Nm3/h

l  煙氣含水份：20-22%

l  排煙溫度：140°C

A、在現有煙氣凈化系統后增加噴淋除濕脫白

在完整保留利用現有垃圾焚燒煙氣凈化系統的后面，在排煙風機入口、或出口，補丁式或旁通式增加一套直接噴淋凈化除濕脫白系統，深度凈化脫白后的煙氣在回原煙囪排放。主要設計參數：

l  處理煙氣量：57000Nm3/h

l  噴淋冷凝處理前煙氣溫度：~70°C

l  噴淋冷凝后煙氣溫度：20°C

l  處理前煙氣含水分：20-22%

l  處理后煙氣含水分：5%

l  排放煙氣溫度：~30°C

l  排煙相對濕度：65%

l  冷凝水回收量：7t/h

l  噴淋循環水量：300t/h

B、在現有余熱鍋爐后煙氣中處理垃圾滲漏液

現有余熱鍋爐出口煙氣溫度500-600°C，可以被用于噴霧處理垃圾滲漏液，這樣現有垃圾滲漏液處理系統可以全部、或大部分省略，排煙系統也可以大幅簡化，并且可以實現煙氣余熱的極限回收利用。這需要通過科研開發試驗項目，準步進行做。

結論與建議

1.       我國現在的垃圾焚燒煙氣凈化系統排煙濕度、溫度高，存在一定的殘余污染物排放和資源能源浪費

2.       在保留利用現有垃圾焚燒煙氣凈化、垃圾滲漏液處理工藝流程不變的前提下，通過補丁式、旁路式增加直接噴淋除濕脫白系統，可以實現煙氣污染成分的深度凈化和回收利用余熱、凝水等資源

3.       垃圾焚燒煙氣凈化與滲漏液協同處理，有望簡化處理工藝流程，減少投資和運行成本，減少污染物排放

參考文獻（略）

劉晨，2019年4月4日，于北京

作者簡介

劉晨，1959年5月出生于吉林省集安市，高級工程師、總工藝師，專注于各種煙氣噴淋除濕脫白凈化、廢水、垃圾協同治理技術的研發和支持

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郵編：201611

工作單位：斯普瑞噴霧系統（上海）有限公司