生活垃圾焚烧烟气处理技术研究进展研究

生活垃圾焚烧烟气处理技术研究进展研究生活垃圾焚烧烟气处理技术研究进展研究焚烧作为无害化最彻底、减容化最显著、可资源化利用程度最高的一种处理技术已经成为当今国际社会生活垃圾处理的重要技术lI]。据统计，2006-2010年，城市生活垃圾焚烧处理设施由69座增加到104座2，预计到“十二五”末，垃圾焚烧厂将超过300座。然而，每吨垃圾焚烧后会产生5000～7000m的废气3，如何控制烟气中污染物的排放浓度也日益受到人们的广泛关注，笔者主要从烟气中污染物组分及相应的处理技术方面进行综述，总结在生活垃圾焚烧发电厂中烟气处理技术研究应用进展，从而提出了今后垃圾焚烧烟气处理的研究方向。1、烟气中污染物组分、烟气中污染物组分垃圾焚烧烟气组成极其复杂，主要污染物有烟尘(飞灰)、酸性气体、重金属和二恶英类等。烟尘颗粒物主要是垃圾焚烧过程中烟气夹带的不可燃物质或燃烧过程产生的微小惰性无机颗粒状物质，如灰分、无机盐类、可凝结的气体污染物及有害的重金属氧化物l4]。酸性气体及氮氧化物主要来源于垃圾中特定组分的燃烧过程。研究表明，HC1的浓度受垃圾中含氯有机物的影响高于无机氯化物。重金属类污染物主要来源于生活垃圾中含有的废旧电池，主要包括铅、汞、铬、镉、砷及其化合物以及其他重金属及其化合物l4]，当垃圾中有机氯化物含量高时，烟气中的重金属以铬为主要成分，当垃圾中无机氯化物高时，烟气中的重金属以铅为主要成分。有机污染物主要为二恶英类物质，有研究表明250～350℃的温度范围最易产生二噁英，李晓东等提出垃圾中氯含量超过2.1%时二恶英的增加量更为明显，R.Takeshita等提出控制高温烟气中HC1气体的含量有利于控制二恶英的生成量。我国2010年发布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》征求意见稿，对垃圾焚烧烟气的排放标准作出了更为严格的限制，部分指标达到欧洲EU2000/76/EC标准，由此可见，合理有效的烟气处理技术是保障垃圾焚烧发电厂推广实施的必要条件。2、烟尘、重金属及二恶英的脱除工艺、烟尘、重金属及二恶英的脱除工艺2.1烟尘的脱除烟尘脱除主要采用除尘器，根据CJJ90_-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范要求，生活垃圾焚烧厂烟气净化系统必须设置袋式除尘器。目前，采用机械炉排炉的垃圾焚烧厂除尘装置多采用袋式除尘器;采用循环流化床的垃圾焚烧厂由于含尘量高，多采用“旋风除尘器+袋式除尘器”组合工艺。袋式除尘器主要利用预涂粉尘、滤袋表面积附尘等技术，对有害有毒气体进行处理和过滤，除尘效率可达99.50%～99.99%，能长期稳定运行，适应工艺负荷变化引起的风量波动，有效捕集10tzm以下的微尘，粉尘排放浓度可稳定达到<50mg/m甚至5mg/m3以下。FE是目前国内外垃圾焚烧发电厂应用较为普遍的滤料，其水解稳定性、耐酸，碱性、耐磨性及氧化稳定性均为优，使用年限为3-4a，但其价格较高。其他滤料难以抵御垃圾焚烧炉烟气的腐蚀，使用寿命较短。2.2重金属及二恶英的脱除传统的垃圾焚烧厂烟气中重金属和二恶英的常用脱除工艺为“活性炭喷射+袋式除尘器”。此工艺能有效吸附烟气中的重金属及二恶英，活性炭的添加量为100mg/m左右，脱除效率可达95%以上。GORE公司研制出的Remedia催化滤料，能有效分解脱除二恶英，脱除效率高达90%以上，烟气中二恶英浓度将小于0.1ng—TEQ/m3。Y.Ide等采用TiO2/V205/WO3催化剂在选择性催化还原(SCR)装置中研究了垃圾焚烧烟气中二恶英和相关化合物的分解，分解率高达90%。陈彤等对150t/d焚烧流化床锅炉不同工况下湿法除尘器前后烟气中二恶英的含量进行研究，得出不同工况下湿法除尘器对二恶英的脱除效率均达到85%以上。因而，在烟气净化处理装置的基础上进行低温催化技术研发是烟气处理的研究方向之一。3、酸性污染物的脱除工艺、酸性污染物的脱除工艺国内外常用的垃圾焚烧烟气中酸性污染物的脱除工艺主要有干法、湿法和半干法3种。国外垃圾焚烧发电厂常采用湿法和机械旋转喷雾半干法烟气净化工艺，国内已建成的垃圾焚烧发电厂大多采用机械旋转喷雾半干法工艺或循环流化法和干法净化工艺。3.1干法工艺干法脱酸工艺是将碱性脱酸物质直接喷射在烟道内，流程简单，设备投资约为半干法的80%，工艺过程不产生废水，设备故障率低，维护方便，但钙硫比偏高，脱酸剂耗量大，致使飞灰产生量大。E.Jannelli等在RDF(垃圾衍生燃料)焚烧模拟实验中，采用Ca(OH)2作为吸收剂处理HCI，脱除率可达到99%。姚宇平指出在用石灰或消石灰作为吸收剂进行干法脱酸时，更应该注重其Blaine比表面积。郭一鑫采用干法烟气净化系统进行烟气处理，HC1的脱除率可达到97%，SO2的脱除率>90%。吴立等研究表明，电石渣的脱酸效果与纯Ca(OH)相当，可替代纯Ca(OH)：，降低处