近年來，在國(guó)家政策的支持以及為應(yīng)對(duì)垃圾產(chǎn)生量暴增處理形勢(shì)日益嚴(yán)峻的態(tài)勢(shì)，我國(guó)各地紛紛上馬垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，逐步向規(guī)模化、一體化、自動(dòng)化發(fā)展，國(guó)產(chǎn)設(shè)備研發(fā)、制造與國(guó)際日益接軌。

垃圾焚燒后可減容90%、減重80%，效果十分明顯,且具有回收余熱、處置徹底、效果穩(wěn)定、土地少等優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)生填埋、裂解、堆肥等方式無法相比的，已成為越來越多城市的首選，預(yù)計(jì)到2020年福建省垃圾焚燒處理率將達(dá)到70%以上，其中設(shè)市城市基本實(shí)現(xiàn)只燒不填。

但由于每噸垃圾焚燒后產(chǎn)生的煙氣達(dá)7000m3以上，其污染已越來越受到人們的關(guān)注，成為投訴的重點(diǎn)問題，因此控制和處理好煙氣，事關(guān)垃圾焚燒廠的能否避免鄰避效應(yīng)、解決鄰里問題的關(guān)鍵，本文以安溪城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠改擴(kuò)建項(xiàng)目為例分析垃圾焚燒煙氣處理工藝。

1安溪城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠改擴(kuò)建項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于安溪縣城廂鎮(zhèn)澇港村青林山，現(xiàn)創(chuàng)冠環(huán)保(安溪)有限公司廠區(qū)東側(cè)預(yù)留地。現(xiàn)有項(xiàng)目日焚燒處理垃圾600噸(2X300t/d)，改擴(kuò)建一條(750t/d)的垃圾焚燒生產(chǎn)線，建成后每年開工運(yùn)行333天，年處理垃圾27.375萬噸，焚燒爐采用機(jī)械爐排爐。

2煙氣的主要污染物成分及產(chǎn)生來源

生活垃圾焚燒煙氣成分十分復(fù)雜，其體積比的99%由O2、N2、CO2、H2O等無害物組成，酸性氣體(氮氧化物)、一氧化碳、重金屬、粉塵及殘余有機(jī)物(包括二惡英及呋喃等)污染物約占1%。

防止煙氣污染應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)垃圾分類避免不可燃物、有害物等物質(zhì)的混入，如餐廚垃圾的進(jìn)入不僅降低燃燒溫度，而且餐廚垃圾的鹽類可導(dǎo)致二惡英等物質(zhì)的生成并提高后續(xù)飛灰氯離子的含量，電池、廢舊燈管進(jìn)入將增加煙氣中重金屬的含量;

另一方面應(yīng)掌握污染物的形成機(jī)理，控制爐內(nèi)焚燒工況，保持良好的燃燒狀態(tài)，減少或避免有害物的產(chǎn)生。如控制燃燒過程的爐溫、停留時(shí)間、紊流度以及過量空氣，也稱“3T+E”法，確保二惡英達(dá)標(biāo)排放。

(1)酸性氣體。主要成分包括SOx、NOx、HCl、HF等，SOx大部分為SO2，由垃圾中含硫化合物焚燒產(chǎn)生;NOx由垃圾中含氮化合物分解轉(zhuǎn)換或由空氣中的氮元素燃燒高溫氧化產(chǎn)生，包含NO、NO2、N2O3等，其中NO約占95%;HF由塑

料中的氟燃燒產(chǎn)生;HCl由垃圾中的有機(jī)氯化物，如：PVC塑料、橡膠、皮革等燃燒生成，以及NaCl、MgCl2反應(yīng)產(chǎn)生，如：H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→Na2SO4+2HCl。

(2)二惡英及呋喃。無色無味、難溶于水、易溶于脂肪，它并不是一種單一物質(zhì)，而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，二惡英及呋喃的同類物或異構(gòu)體達(dá)210種。垃圾焚燒是二惡英的產(chǎn)生來源之一，由含氯有機(jī)物不完全燃燒通過復(fù)雜熱反應(yīng)形成的。

(3)粉塵、重金屬。垃圾在焚燒過程中，由于高溫分解、氧化的作用，燃燒物及其產(chǎn)物的體積和粒度減小，其中不可燃物大部分已爐渣排出，一小部分輕質(zhì)的物質(zhì)在氣流攜帶作用下，從鍋爐出口排出形成含有顆粒物即粉塵。

重金屬包括汞、鎘、鉛等微量有害元素，垃圾中的電池、廢舊燈管、油漆、油墨等在焚燒過程中，重金屬及其化合物隨著煙氣離開焚燒區(qū)域后冷凝形成直徑很小的顆粒。重金屬可在生物體內(nèi)富集，或形成其它毒性更強(qiáng)的化合物，產(chǎn)生致癌、致突變作用。

3煙氣的排放控制標(biāo)準(zhǔn)

2016年1月1日起所有焚燒廠都必須執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2014)，以下是國(guó)標(biāo)與歐盟2010部分指標(biāo)的對(duì)照表：

從表中可以看出，我國(guó)實(shí)行的是小時(shí)均值和日均值，歐盟則采用半小時(shí)均值和日均值，我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)正逐步與歐盟標(biāo)準(zhǔn)，HCl的24小時(shí)排放指標(biāo)高于歐盟日均值的5倍，是基于我國(guó)垃圾中餐廚垃圾含量較高，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)角度考慮制定的限值。

4煙氣的凈化處理技術(shù)

煙氣凈化一般由氮氧化物脫除、酸性氣體脫除、顆粒物捕集、有機(jī)物及重金屬去除等工藝組成，安溪焚燒廠改擴(kuò)建項(xiàng)目的煙氣處理流程為“SNCR爐內(nèi)脫硝+旋轉(zhuǎn)噴霧反應(yīng)塔+碳酸氫鈉干粉噴射+活性炭噴射+高效袋式除塵”的凈化工藝，各段凈化處理工藝流程及原理如下:

4.1工藝流程圖

圖1煙氣凈化工藝

4.2爐內(nèi)脫硝SNCR系統(tǒng)

NOX用簡(jiǎn)單的酸堿反應(yīng)無法去除，一般采用SNCR(選擇性非催化還原法)或SCR(催化還原法)通過氧化還原反應(yīng)去除。SNCR法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備占地面積較小;SCR的脫硝效率較高，但設(shè)備復(fù)雜，投資與運(yùn)行維護(hù)成本較高，催化劑需要按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行特殊處理。

SNCR法不需要催化劑，在高溫800-1000℃下，直接向爐膛內(nèi)噴射氨水(或尿素)，將NOX還原為N2，氨水作為還原劑的反應(yīng)式:

氨水噴入爐膛點(diǎn)的溫度，關(guān)系到氮氧化物去除效果。溫度低，反應(yīng)不夠徹底;溫度過高，NH3被氧化為NOx,NOx不但沒有被還原，濃度反而增加，因此實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)注意掌控合適的溫度和氨水的投加量。

4.3半干法+干法脫酸

一般情況下酸性氣體中HCl的含量最高，HF、SO2相對(duì)較低，它們除污染環(huán)境外，還會(huì)對(duì)焚燒爐及鍋爐造成腐蝕，處理方式主要用石灰漿或碳酸氫鈉等堿性藥劑進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)去除。其處理工藝分為干法、半干法和濕法。安溪擴(kuò)建工程采用半干法(石灰漿旋轉(zhuǎn)噴霧)+干法(碳酸氫鈉噴射)組合工藝。

干法是將消石灰或碳酸氫鈉直接噴射在煙道內(nèi)，并輔以后續(xù)的高效除塵器。該工藝流程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但脫酸效果較差;濕法采用洗滌塔洗滌，利用NaOH等堿性吸收劑在洗滌塔內(nèi)吸收酸性氣體。

濕法去除率高，HC1的去除率可達(dá)95%以上、SO2去除率可達(dá)80%以上，但流程復(fù)雜、且處理過程會(huì)降低煙氣溫度需再加熱、并產(chǎn)生高濃度的氯鹽及重金屬的污水需進(jìn)行相應(yīng)的處理，一般只用在排放嚴(yán)格的地區(qū);半干法介于干法和濕法之間，具有脫酸效率相對(duì)較高，HC1的去除率可達(dá)90%，無二次污水產(chǎn)生、投資相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較普遍。

半干法工藝及反應(yīng)原理如下：

將石灰漿噴入高速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)霧化器，霧化成微小液滴，液滴與煙氣形成逆流，發(fā)生中和反應(yīng):

反應(yīng)生成CaCl2、CaF2、CaSO3及CaSO4等，一部分產(chǎn)物由錐體底部排出，另一部分挾帶著飛灰及各種粉塵的煙氣進(jìn)入袋式除塵器，此過程中部分二惡英(及呋喃)和重金屬也凝結(jié)或被干燥的粉塵吸附而去除。

4.4活性炭噴射及布袋除塵系統(tǒng)

活性炭噴射系統(tǒng)位于脫酸系統(tǒng)之后、除塵器之前，主要目的是吸附重金屬及二惡英、呋喃等，保證重金屬及二惡英達(dá)標(biāo)排放。

除塵器通過壓縮空氣脈沖清灰，附著在濾袋內(nèi)壁表面上的粉塵在振動(dòng)和反向氣流的作用下，脫離濾袋落入灰斗，除塵器兼有二次酸氣清除的功能，前端未反應(yīng)的堿性物質(zhì)附著在濾袋上，當(dāng)煙氣通過時(shí)再次與之反應(yīng)。

布袋除塵器濾料應(yīng)選用具備良好的抗酸、抗破、抗氧化、耐疲勞、耐高溫等材料一般采用玻璃纖維與PTFE(聚四氟乙烯)混紡濾料。

4.5二惡英的控制和去除

為降低煙氣中二惡英的濃度，首先應(yīng)從焚燒工藝上盡量控制其生成，如實(shí)行垃圾分類，盡量減少含氯和重金屬(主要是銅)高的垃圾進(jìn)入焚燒廠;控制燃燒過程的“三T”，保持良好的燃燒工況，使垃圾充分燃燒，既可降低一氧化碳也可減少二惡英的生成;縮短煙氣在處理和排放過程中300-500℃區(qū)域的時(shí)間，防止二惡英重新合成;控制進(jìn)入除塵器入口的溫度低于200℃，選用高質(zhì)量的活性炭和高效的布袋除塵器進(jìn)行吸附、截留。

5結(jié)語

煙氣凈化是城市生活垃圾焚燒廠污染控制的關(guān)鍵，各種污染物的濃度隨垃圾成分及焚燒爐爐型、燃燒工況等因素不斷變化。

(1)氮氧化物通過SNCR和SCR兩種氧化還原方法去除，SNCR法使用較廣泛，可將氮氧化物處理至國(guó)標(biāo)要求的250mg/Nm3，排放嚴(yán)格的地區(qū)兩種工藝組合使用。還原劑可使用尿素或氨水，但尿素溶液在冬季時(shí)可能結(jié)晶，需要加熱;且尿素可能發(fā)生副反應(yīng)，生成強(qiáng)腐蝕性的異腈酸，因此大多數(shù)焚燒廠采用氨水作為還原劑。

(2)干法、半干法和濕法脫酸工藝，既可以單獨(dú)使用也可以組合使用。國(guó)內(nèi)已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用半干法+干法工藝，濕法用于排放嚴(yán)格的地區(qū)。脫酸藥劑主要采用Ca(OH)2或NaHCO3，NaHCO3成本較高，但反應(yīng)速度快，脫酸效率高，產(chǎn)生的飛灰量少。

(3)噴射器噴出的活性炭應(yīng)確保活性炭的質(zhì)量(比表面積>900m2/g,碘吸附率>800)，且應(yīng)與煙氣充分混合，保持一定的接觸時(shí)間，才能達(dá)到較高的凈化效率。

(4)布袋除塵器是凈化系統(tǒng)的末端設(shè)備，它在凈化生活垃圾焚燒煙氣方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性，煙氣通過袋式除塵器后，氯化氫、硫氧化物、氟化氫、重金屬和二惡英再次得到凈化，GB18485-2014中規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。

(5)采用半干法+干法+活性炭吸附+布袋除塵的煙氣凈化處理系統(tǒng)，具有較高的凈化效率，煙氣污染物排放濃度均可控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。