生活垃圾焚燒廠煙氣處理系統(tǒng)提標(biāo)改造
摘要：以江蘇某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，介紹了環(huán)保提標(biāo)改造的方案，并比較改造前后環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)生活垃圾焚燒廠煙氣處理系統(tǒng)提標(biāo)改造具有一定的參考意義。
0引言
現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒廠設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試、驗(yàn)收和運(yùn)行控制均依據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485~2001)要求。截止2011年底全國(guó)投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠有120座，總處理能力達(dá)10.2萬t/d，預(yù)計(jì)到“十二五”末我國(guó)生活垃圾焚燒項(xiàng)目將超過300座，13焚燒垃圾量達(dá)30.7萬t，煙氣排放量將會(huì)增加。
隨著公眾關(guān)注度和環(huán)保意識(shí)的增加，環(huán)保部頒布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485—2014)(以下簡(jiǎn)稱2014版標(biāo)準(zhǔn))，與2001版標(biāo)準(zhǔn)相比，不僅大幅收嚴(yán)了二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等常規(guī)污染物和二口惡英、重金屬等特征污染物的排放限值，還增加了一氧化碳等工況控制指標(biāo)，并且同時(shí)還對(duì)入爐廢物、監(jiān)測(cè)要求等做出了相應(yīng)的修訂，要求所有的已建、在建和將建的生活垃圾焚燒項(xiàng)目從2016年1月1日開始執(zhí)行2014版標(biāo)準(zhǔn)。
本文分析江蘇某垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理系統(tǒng)存在的問題及提標(biāo)改造難點(diǎn)，根據(jù)煙氣中各組分處理原理及相關(guān)煙氣處理系統(tǒng)改造案例提出改造方案，并對(duì)改造后環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益分析說明，為垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理系統(tǒng)提標(biāo)改造提供一種思路。
江蘇某垃圾焚燒發(fā)電廠用于處理生活垃圾，于2006年9月投入運(yùn)行，年處理生活垃圾規(guī)模28萬t。公司裝備3×250t爐排焚燒爐(3×22t/h余熱鍋爐)，配備2X6MW中溫中壓純凝汽輪發(fā)電機(jī)組。煙氣處理系統(tǒng)采用的工藝為“急冷塔+干法(消石灰)+活性炭+布袋除塵器”，見圖1，飛灰經(jīng)螯合穩(wěn)定化處理后，送人生活垃圾填埋場(chǎng)填埋。
2煙氣處理系統(tǒng)存在問題
2.1煙氣排放指標(biāo)改造問題
(1)煙氣排放HCl和SO2方面煙氣出口設(shè)計(jì)HCl和SO2排放指標(biāo)分別為75mg/m3和260mg/m3，而目前運(yùn)行狀況煙氣中HCI和S02排放質(zhì)量濃度分別在10～65mg/m3和40～100mg/m3范圍內(nèi)波動(dòng)，煙氣中HCl和SO2排放濃度不能完全滿足2014版標(biāo)準(zhǔn)HC1日均≤50mg/m3和SO2日均≤80mg/m3的要求。
(2)煙氣排放顆粒物指標(biāo)方面
布袋除塵器設(shè)計(jì)出口煙氣顆粒物質(zhì)量濃度為<80mg/m3。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，煙氣排放顆粒物質(zhì)量濃度一般在20～30mg/m3，不能完全滿足2014版標(biāo)準(zhǔn)顆粒物日均≤20mg/m3的要求。本項(xiàng)目布袋除塵器過濾面積為1850m2，設(shè)計(jì)氣布流速<1m/min(實(shí)際0.81m/min)，而南海綠電垃圾焚燒項(xiàng)目布袋除塵器氣布流速為0.65m/rain，其煙氣排放顆粒物濃度測(cè)量值一般<5mg/m3。分析認(rèn)為煙氣顆粒物濃度偏大是氣布流速設(shè)計(jì)取值較高造成的。
(3)煙氣排放NO指標(biāo)方面
煙氣出口設(shè)計(jì)NO排放指標(biāo)為400m#m3，而目前煙氣NO排放指標(biāo)一般在150～350mg/m3，不能完全滿足2014版標(biāo)準(zhǔn)NO日均≤250me/m3的要求。
(4)煙氣處理HC1處理能力
原煙氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)HC1處理能力人口質(zhì)量濃度為1500mg/m3，2014版標(biāo)準(zhǔn)增加經(jīng)消毒的醫(yī)療廢物可入廠焚燒，而根據(jù)實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)醫(yī)療廢物經(jīng)焚燒后產(chǎn)生HCI質(zhì)量濃度高達(dá)40OO～5000mg/m3;原設(shè)計(jì)脫酸劑消石灰反應(yīng)效率低，一般在70%左右;為保證脫酸效率，鈣硫比高達(dá)2.5以上，消石灰耗用量特別高，同時(shí)也增加了飛灰螯合穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)。
2.2煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備
1#、2、3#煙氣處理系統(tǒng)出口各設(shè)一臺(tái)煙氣在
線監(jiān)測(cè)裝置，其中核心部件均為德國(guó)原裝產(chǎn)品，當(dāng)出現(xiàn)故障后國(guó)內(nèi)公司無修復(fù)能力，需返回德國(guó)原廠檢修，檢修周期一般為2—3個(gè)月。因此，當(dāng)煙氣在線監(jiān)測(cè)裝置核心部件出現(xiàn)故障后，會(huì)造成2—3個(gè)月內(nèi)煙氣指標(biāo)無法監(jiān)測(cè)和顯示的情況，對(duì)煙氣處理系統(tǒng)的調(diào)整和煙氣排放指標(biāo)極為不利，更不符合環(huán)保管理要求。
另外，在起停爐溫度控制方面，多次起停爐試驗(yàn)，在不投垃圾情況下，現(xiàn)有的燃燒器只能將爐溫保持在650左右，無法滿足2014版標(biāo)準(zhǔn)——起爐溫度850再垃圾入爐的要求。同時(shí)，目前活性炭輸送管道常發(fā)生堵管現(xiàn)象，影響煙氣重金屬和二嗾去除效果。
3煙氣處理原理
在煙氣進(jìn)入急冷時(shí)噴入NaOH稀溶液，降低煙氣溫度同時(shí)去除煙氣部分so2和HC1，后續(xù)采用碳酸氫鈉粉作為脫酸劑進(jìn)一步脫除酸性氣體，吸附雜質(zhì)后的碳酸氫鈉附著在袋式除塵器濾袋表面，可以保護(hù)除塵器。
因本次提標(biāo)改造考慮選擇反應(yīng)效率高的脫酸劑來提高處理效率，現(xiàn)在使用Ca(OH)2反應(yīng)效率低而不能完全達(dá)到2014版標(biāo)準(zhǔn)煙氣排放濃度。垃圾焚燒廠中碳酸氫鈉干法脫酸工藝目前在法國(guó)、德國(guó)超過48個(gè)焚燒廠的應(yīng)用業(yè)績(jī)，國(guó)內(nèi)的上海江橋生活垃圾焚燒廠技改工程增設(shè)以NaI-ICO作為酸藥劑的干法工藝，使改造后的酸性氣體排放指標(biāo)達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)及2014版標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，溫度和自身化學(xué)反應(yīng)活性會(huì)影響Ca(OH)2吸收效率，低溫有利于Ca(OH)2吸收效率提高，但是煙氣中HCl，SO2濃度較低時(shí)，ca(OH)2吸收效率就會(huì)降低，而NaHCO基本不受煙氣溫度和自身化學(xué)反應(yīng)活性的影響。干法脫酸劑選擇碳酸氫鈉粉末對(duì)煙氣脫酸效果比較好。
袋式除塵器是干式濾塵裝置，它適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵。煙氣脫氮反應(yīng)原理：在第—燃燒室850～950oC溫度區(qū)間內(nèi)，噴人氨水稀溶液，起到脫除NO的目的。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：焚燒過程中產(chǎn)生的二哩英，當(dāng)爐堂溫度超過850、煙氣停留時(shí)間超過2S以上時(shí)，二口騏會(huì)被充分燃燒分解成為水和二氧化碳，提高起爐溫度可以減少煙氣中二噁英排放量。
4改造方案
4.1HCl和SO2處理改造方案
(1)增加NaOH稀釋系統(tǒng)，NaOH使用滲濾液處理站NF膜系統(tǒng)產(chǎn)淡水稀釋，稀釋后的NaOH溶液通過噴水減溫系統(tǒng)噴人急冷塔與煙氣充分混合，NaOH與煙氣中的酸性氣體發(fā)生中和反應(yīng)，就達(dá)到了去除部分HCl、SO2和煙氣降溫的二個(gè)目的。
(2)從原消石灰儲(chǔ)倉到吸收塔再增加一路噴射管路，堵管時(shí)便于及時(shí)切換。脫酸劑由氫氧化鈣改為碳酸氫鈉，能提高整個(gè)系統(tǒng)的脫酸效率。
4.2顆粒物處理改造方案
借鑒南海綠電垃圾焚燒煙氣改造經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整布袋除塵器氣布流速為0.65m/min。對(duì)布袋除塵器進(jìn)行改造，增加過濾面積175m2(即增加58只160×6000PTFE腹膜濾袋)，能夠降低煙氣顆粒物濃度。
4.3NO改造方案
增加SNCR(氨水)系統(tǒng)一套，包括氨水溶液制備儲(chǔ)存模塊、在線稀釋模塊、計(jì)量與分配模塊、噴射模塊、壓縮空氣模塊、監(jiān)視和反饋控制模塊，具體實(shí)現(xiàn)NOx達(dá)標(biāo)排放和氨水耗量的最優(yōu)控制功能，保證煙氣。
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