垃圾焚烧电厂烟气净化系统技术分析

当前世界中各国的生活垃圾产量以每年100亿吨的增长速度不断增加。这些生活垃圾中包含塑料等有机工业制品，海量垃圾造成的环境污染是目前威胁生态平衡和人类健康的主要因素。对这些生活垃圾进行及时处理，消除生活垃圾对生态环境的威胁，完成能量的回收利用，是当前世界各国面临的主要问题。

1.1、流程简述

垃圾在焚烧炉中燃烧，焚烧炉部分由进料系统、炉排、燃烧系统、落灰输送系统等组成。焚烧产生的烟气开始进入余热锅炉部分，余热锅炉由一级烟道、二级烟道的水冷壁部分以及三级、四级烟道的过热器、省煤器部分组成。经过余热锅炉的烟气进入脱酸反应塔，经过脱酸处理后进入布袋除尘器，最后的烟气经引风机随烟囱排出。如图1所示。

图1 垃圾焚烧工艺流程

1.2、垃圾焚烧产物成分

生活垃圾焚烧烟气的主要成分是 N2、O2、CO2和H2O，还包括其他一些污染物，如：（1）SOx、NOx、HCL、HF、H2S 等酸性气体污染物；（2）惰性物质、无燃烧物质、粉尘等颗粒物；（3）锌、铅、锰、铬、汞、镉、砷、钛等残留重金属物质；（4）残余有机物，包括未完全燃烧有机物与反应生成物，如二恶英类。

1.3、烟气净化采用的控制工艺

为防止垃圾焚烧产生的污染物对环境造成二次污染，采用的典型控制工艺为：SNCR脱硝 + 半干法脱酸 + 干法 + 活性炭脱重金属及二恶英 + 布袋除尘 +烟气排放。

2.1、工艺流程

从锅炉内出来的脱硝后的烟气开始进入脱酸反应塔系统，烟气首先进入脱酸塔的蜗壳分配器，经导流板后，烟气向四周均匀分布，并作下旋运动，紊流状态烟气与旋转方向相反的石灰浆液充分接触反应。

脱酸反应过程是酸性气体和碱性石灰浆液雾滴之间的气液反应，即离子反应。经过大约 18~20 s，石灰浆液滴蒸发，形成固态反应产物，较大颗粒落入底部锥体排口，占 5%~15%。其他随烟气进入布袋除尘器。

2.2、脱酸塔设备维护

经验的探索烟气依次经过水冷壁、过热器、省煤器等换热面，在炉膛中经过脱硝处理后的烟气在锅炉尾部流出进入脱酸反应塔，通过雾化器喷水对烟气进行冷却。HCI、SO2、HF 等酸性物质与雾化器系统喷入的石灰浆发生中和反应。

雾化器是一种稳定并且精密的设备，可以在负荷很重（高速旋转和恶劣的环境）的情况下正常工作。雾化器的最高转速可达到12000 r/min，如此高转速下才能将石灰浆液雾化后与烟气进行充分混合。如何保证雾化器的运行稳定，是脱酸塔设备维护的核心。

2.2.1、油系统的维护

①每班次两次运行巡检，检查油位是否正常，是否有油泄漏，油位低于报警值，及时补油。②每班次检查一次空气过滤器是否正常，保证空气干净，空气压差大了要及时更换。③油箱必须一年清空一次，油箱清空后必须用面团粘干净，不能有杂质残留，换下的油禁止重复利用。④给油箱注入新油，新油按说明书规定的牌号进行。⑤可以采用滤油机对系统进行补油，既提高注油压力，又能保证油质清洁。⑥给油箱注油要达到上限位置。

2.2.2、雾化盘的手动清洗，每周一次

①将雾化器支撑座放在雾化器顶部，顶部配置专用吊雾化器的电葫芦。②用吊装带将吊具挂在雾化器上，调整电葫芦位置，保证吊装垂直。③缓慢提升电葫芦，提升过程中要轻轻晃动吊具，避免有卡涩位置强行拉起吊具，磕碰雾化器。④用呢绒棒或其他硬塑料材质类的东西制作清理工具，轻敲雾化盘上的结垢，用工具轻铲结垢，避免损坏雾化器，效果不佳的话，用清洁剂进行冲洗。

2.2.3、雾化盘的药剂清洗，每月一次

①使用高浓度的磷酸和水进行配制 30%的磷酸溶液作为清洁剂。②视石灰质量而定，也可以使用别的化学试剂。③将雾化器吊出放在专用支架上。④将雾化盘吊到清洗水箱上方。将清洁剂至上而下注入清洗水箱，直到药剂顺着雾化盘流出。⑤药剂清洗要用循环流动的药剂，可以将清洗装置做成小型循环系统，以便于清洗雾化盘内的药剂能够随时将清洗下来的杂质带出。必要时需要辅助以毛刷等。

2.2.4、雾化盘的运行中反冲洗，每班一次

为防止雾化盘结垢迅速，每班次，由运行人员进行一次水洗，即停运石灰浆输送，雾化盘只喷清水运行 3~5 min，保持高速运行，这样利用清水达到清洗雾化盘的效果。然后再恢复石灰浆运行。雾化盘的定期离线动平衡，每月一次。每月一次将雾化盘取下，在线下做在线动平衡，以实现雾化盘的定期切换备用。

2.3、脱酸反应工序的控制要点和系统优化

决定半干式烟气净化装置净化效率的两个关键参数是烟气停留时间和温差，前者决定了反应效果、水分的蒸发和烟气流速，后者决定了加入液体量和反应生成物的状态。根据国内外的经验，烟气停留时间应该保证在 8 s 以上，喷雾干燥反应塔进、出口温差应达到40 ℃。锅炉设计排烟温度为 190 ℃，由于运行中积灰或者管壁结焦等原因，实际运行锅炉的排烟温度达到了220 ℃左右。

脱酸反应的最佳温度为 140~160 ℃之间，经过运行期间的经验摸索，温度控制在 150 ℃时，烟气脱酸效果最佳，因此，运行中脱酸反应塔重点监控的指标就是温度场，基于此，运行的脱酸塔进行了升级，增加了温度控制喷水减温系统。通过反应塔内温度的变化，温度信号传给PLC 系统，经过系统分析运算，随时调整喷入的减温水的温度，采用闭环控制系统，实现烟汽温度控制。

干法脱酸系统采用熟石灰作为干性脱酸药剂。该设计可以与石灰浆制备系统相配合，系统简单，方便维护，对系统辅助脱酸效果明显，能保证系统正常运行的需求量以及达到烟气辅助脱酸的要求。

每次起炉时，为防止布袋除尘器结露糊袋，需对除尘器进行预喷涂，采用该系统进行预喷涂方便快捷。活性炭喷射系统的目的是为了脱除二恶英和重金属，干法和活性炭的喷入点均在半干法反应塔和除尘器之间的烟道上。

烟气中携带的颗粒物被布袋除尘器的滤布阻留而形成滤层，当烟气经过由颗粒物形成的滤层，气态污染物仍能与滤层中未反应的石灰及活性炭发生反应而得到进一步净化。除尘器捕捉下来的灰由清灰装置定期清除，经处理后的烟气再被引风机引入烟囱排放。

中国属于人口大国和能耗大国，因人口较多，产生的城市生活垃圾数量巨大，所以需要对城市生活垃圾能源化技术进行研究。利用城市生活垃圾焚烧进行发电，产生的大量烟气对中国环境造成严重污染，有效净化烟气中的污染物是中国目前面临的主要问题。根据不同城市的情况，选择适当的城市生活垃圾焚烧烟气净化技术，对城市生活垃圾焚烧时产生的烟气污染物进行净化，完成城市生活垃圾焚烧烟气污染物的减排，提高城市的环境质量。