焚燒作為無害化最徹底、減容化最顯著、可資源化利用程度最高的一種處理技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今國際社會生活垃圾處理的重要技術(shù)lI]。據(jù)統(tǒng)計，2006-2010年，城市生活垃圾焚燒處理設(shè)施由69座增加到104座2，預(yù)計到“十二五”末，垃圾焚燒廠將超過300座。然而，每噸垃圾焚燒后會產(chǎn)生5000～7000m的廢氣3，如何控制煙氣中污染物的排放濃度也日益受到人們的廣泛關(guān)注，筆者主要從煙氣中污染物組分及相應(yīng)的處理技術(shù)方面進行綜述，總結(jié)在生活垃圾焚燒發(fā)電廠中煙氣處理技術(shù)研究應(yīng)用進展，從而提出了今后垃圾焚燒煙氣處理的研究方向。  

1、煙氣中污染物組分  

垃圾焚燒煙氣組成極其復(fù)雜，主要污染物有煙塵(飛灰)、酸性氣體、重金屬和二惡英類等。煙塵顆粒物主要是垃圾焚燒過程中煙氣夾帶的不可燃物質(zhì)或燃燒過程產(chǎn)生的微小惰性無機顆粒狀物質(zhì)，如灰分、無機鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物及有害的重金屬氧化物l4]。酸性氣體及氮氧化物主要來源于垃圾中特定組分的燃燒過程。研究表明，HC1的濃度受垃圾中含氯有機物的影響高于無機氯化物。  

重金屬類污染物主要來源于生活垃圾中含有的廢舊電池，主要包括鉛、汞、鉻、鎘、砷及其化合物以及其他重金屬及其化合物l4]，當(dāng)垃圾中有機氯化物含量高時，煙氣中的重金屬以鉻為主要成分，當(dāng)垃圾中無機氯化物高時，煙氣中的重金屬以鉛為主要成分。有機污染物主要為二惡英類物質(zhì)，有研究表明250～350℃的溫度范圍最易  

產(chǎn)生二噁英，李曉東等提出垃圾中氯含量超過2.1%時二惡英的增加量更為明顯，R.Takeshita等提出控制高溫?zé)煔庵蠬C1氣體的含量有利于控制二惡英的生成量。  

我國2010年發(fā)布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿，對垃圾焚燒煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)作出了更為嚴(yán)格的限制，部分指標(biāo)達(dá)到歐洲EU2000/76/EC標(biāo)準(zhǔn)，由此可見，合理有效的煙氣處理技術(shù)是保障垃圾焚燒發(fā)電廠推廣實施的必要條件。  

2、煙塵、重金屬及二惡英的脫除工藝  

2.1煙塵的脫除  

煙塵脫除主要采用除塵器，根據(jù)CJJ90_-2009生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范要求，生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)必須設(shè)置袋式除塵器。目前，采用機械爐排爐的垃圾焚燒廠除塵裝置多采用袋式除塵器;采用循環(huán)流化床的垃圾焚燒廠由于含塵量高，多采用“旋風(fēng)除塵器+袋式除塵器”組合工藝。  

袋式除塵器主要利用預(yù)涂粉塵、濾袋表面積附塵等技術(shù)，對有害有毒氣體進行處理和過濾，除塵效率可達(dá)99.50%～99.99%，能長期穩(wěn)定運行，適應(yīng)工藝負(fù)荷變化引起的風(fēng)量波動，有效捕集10tzm以下的微塵，粉塵排放濃度可穩(wěn)定達(dá)到<50mg/m甚至5mg/m3以下。FE是目前國內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)用較為普遍的濾料，其水解穩(wěn)定性、耐酸，堿性、耐磨性及氧化穩(wěn)定性均為優(yōu)，使用年限為3-4a，但其價格較高。其他濾料難以抵御垃圾焚燒爐煙氣的腐蝕，使用壽命較短。  

2.2重金屬及二惡英的脫除  

傳統(tǒng)的垃圾焚燒廠煙氣中重金屬和二惡英的常用脫除工藝為“活性炭噴射+袋式除塵器”。此工藝能有效吸附煙氣中的重金屬及二惡英，活性炭的添加量為100mg/m左右，脫除效率可達(dá)95%以上。  

GORE公司研制出的Remedia催化濾料，能有效分解脫除二惡英，脫除效率高達(dá)90%以上，煙氣中二惡英濃度將小于0.1ng—TEQ/m3。Y.Ide等采用TiO2/V205/WO3催化劑在選擇性催化還原(SCR)裝置中研究了垃圾焚燒煙氣中二惡英和相關(guān)化合物的分解，分解率高達(dá)90%。  

陳彤等對150t/d焚燒流化床鍋爐不同工況下濕法除塵器前后煙氣中二惡英的含量進行研究，得出不同工況下濕法除塵器對二惡英的脫除效率均達(dá)到85%以上。因而，在煙氣凈化處理裝置的基礎(chǔ)上進行低溫催化技術(shù)研發(fā)是煙氣處理的研究方向之一。  

3、酸性污染物的脫除工藝  

國內(nèi)外常用的垃圾焚燒煙氣中酸性污染物的脫除工藝主要有干法、濕法和半干法3種。國外垃圾焚燒發(fā)電廠常采用濕法和機械旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣凈化工藝，國內(nèi)已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用機械旋轉(zhuǎn)噴霧半干法工藝或循環(huán)流化法和干法凈化工藝。  

3.1干法工藝  

干法脫酸工藝是將堿性脫酸物質(zhì)直接噴射在煙道內(nèi)，流程簡單，設(shè)備投資約為半干法的80%，工藝過程不產(chǎn)生廢水，設(shè)備故障率低，維護方便，但鈣硫比偏高，脫酸劑耗量大，致使飛灰產(chǎn)生量大。  

E.Jannelli等在RDF(垃圾衍生燃料)焚燒模擬實驗中，采用Ca(OH)2作為吸收劑處理HCI，脫除率可達(dá)到99%。姚宇平指出在用石灰或消石灰作為吸收劑進行干法脫酸時，更應(yīng)該注重其Blaine比表面積。郭一鑫采用干法煙氣凈化系統(tǒng)進行煙氣處理，HC1的脫除率可達(dá)到97%，SO2的脫除率>90%。吳立等研究表明，電石渣的脫酸效果與純Ca(OH)相當(dāng)，可替代純Ca(OH)：，降低處理成本。孫向軍等提出碳酸氫鈉的經(jīng)濟性較熟石灰差，但脫除效率更高。  

2008年，江蘇科林集團引進了一種新的干法脫酸工藝——NSK工藝。從鍋爐出來的煙氣經(jīng)雙流霧化器噴出的水霧急速冷卻到160℃左右后，在NSK混合器內(nèi)與消石灰、活性炭充分混合，中和煙氣中的酸性氣體，吸附二惡英等有害成分，確保酸性氣體達(dá)標(biāo)排放。  

3.2濕法工藝  

濕法脫酸工藝是利用堿性吸收劑(一般為NaOH溶液)在洗滌塔內(nèi)吸收HC1和SO2等酸性氣體。濕法凈化工藝凈化效率很高，國外多年的應(yīng)用業(yè)績均表明其對HC1的脫除效率可達(dá)99%以上，對SO2也可達(dá)到95%以上的脫除效率。但是濕法凈化工藝后續(xù)需要配置廢水處理設(shè)施，且處理后煙氣溫度一般為6O～70℃，為防止煙囪出口有“白煙”冒出，還需要配置煙氣再加熱裝置，在國內(nèi)還沒有應(yīng)用實例，可作為干法和半干法凈化工藝之后的尾氣深度凈化措施。  

3.3半干法工藝  

半干法介于干法和濕法之間，主要包括旋轉(zhuǎn)霧化器半干法、固定噴嘴半干法和循環(huán)流化床半干法。  

旋轉(zhuǎn)霧化器半干法是目前垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理的主流工藝，脫酸效率高，但其核心部件——霧化器制作精度高，主要由國外引進，如西格斯、NIRO及KS等廠家生產(chǎn)的霧化器應(yīng)用較為廣泛，但是霧化器易堵塞、磨損，需要經(jīng)常清洗更換，投資維護費用高。解海衛(wèi)等建立了垃圾焚燒煙氣旋轉(zhuǎn)噴霧干燥凈化實驗系統(tǒng)，采用型號為NIROF100的霧化器，得出HC1脫除效率高于SO2的脫除率，可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。  

固定噴嘴半干法主要采用雙流體噴嘴對石灰漿液進行霧化，成本較低，但存在堵塞和磨損問題，且其脫酸效率低于旋轉(zhuǎn)霧化半干法。李午申等對雙流體噴嘴石灰漿液霧化特性進行了系列研究，得出噴霧液滴直徑范圍為40～130txm，但其霧化角較小，單孔噴嘴的霧化角一般為20～30。，多孔噴嘴的霧化角可達(dá)到55o。  

循環(huán)流化床脫硫工藝(CFB)脫硫技術(shù)是國外20世紀(jì)80年代后期開發(fā)的一種新的脫硫技術(shù)，屬于半干法，脫酸劑采用消石灰粉。黃明星等對循環(huán)流化床半干法煙氣脫酸進行了試驗研究，在一定煙氣量下，隨著消石灰量的增加，污染物排放濃度明顯降低。  

亞明等提出了雙塔脫酸工藝，一級半干式反應(yīng)塔頂部安裝高速旋轉(zhuǎn)噴霧器，噴射石灰漿漿液，二級半干式反應(yīng)塔頂部安裝固定噴嘴，噴射30%氫氧化鈉溶液，脫酸效率高，但設(shè)備投資高，運行工藝復(fù)雜。  

3.4組合工藝  

近年來煙氣脫酸的組合工藝不斷涌現(xiàn)并付諸工程實踐。蹇瑞歡等提出“半干法+干法”煙氣脫酸組合工藝，凈化后的煙氣各項指標(biāo)達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。李軍等[35提出“干法+濕法”煙氣脫酸組合工藝，此工藝脫酸效率高，但工藝較復(fù)雜，并伴隨污水處理問題。上海江橋垃圾焚燒處理廠2008年的擴建工程中，煙氣處理要求采用“干法+濕法”組合工藝，明確要求凈化處理后煙氣品質(zhì)須達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。  

3.5其他脫除工藝  

干法、濕法及半干法工藝主要是低溫(<250℃)煙氣凈化工藝，考慮酸性污染物的高溫腐蝕作用，w.J.Hall等在850℃下，采用醋酸鈣鎂對HC1進行脫除試驗，脫除率為60%～65%，并指出提高氧濃度有利于其脫酸效率的增加。B.Shemwell等提出在700℃左右，甲酸鈣、醋酸鈣鎂和丙酸鈣也能有效脫除HC1。高溫條件下脫除酸性氣體能耗較高，因而開發(fā)廉價高效的高溫脫除技術(shù)還尚待研究。  

綜上所述，酸l生氣體的脫除工藝各有優(yōu)缺點，因此在確定煙氣脫酸工藝時應(yīng)綜合權(quán)衡工程的煙氣排放指標(biāo)、垃圾成分、設(shè)備初投資及運行成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素。  

4、NOx的脫除工藝  

目前，垃圾焚燒煙氣中NOx控制技術(shù)主要有低NOx燃燒控制技術(shù)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)和選擇性催化還原技術(shù)(SCR)。GB18485-2001生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求NO排放限值為400mg/m，主要依靠低NO燃燒控制技術(shù)即可達(dá)標(biāo)排放。NO燃燒控制技術(shù)主要依靠燃燒過程中采取一定的措施來降低NO的排放濃度，如降低焚燒爐過量空氣系數(shù)、調(diào)整一次風(fēng)布風(fēng)位置、分級燃燒或者煙氣再循環(huán)等方法SCR技術(shù)是在一定溫度和催化劑作用下有選擇的將煙氣中的NO還原成N2，該技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇優(yōu)良的催化劑，M.Goemans等在NH3一SCR反應(yīng)裝置中使用KWH生產(chǎn)的商業(yè)催化劑TiO2/V2O5/WO3，，在230℃下，同時實現(xiàn)脫除NOx和二惡英的目的。M.Wallin發(fā)現(xiàn)Mn在低溫條件下有較好的活性，而cr在較高溫度下有高活性且有較高的抗硫性能。Fe在高溫區(qū)有相對較高的NOx還原活性且生成N20量很少。含Rh樣品在低溫下氣體中有NO2存在時相對來說有顯著的高活性。  

SNCR技術(shù)是在不使用催化劑的條件下，通過在爐膛適宜溫度內(nèi)(850～l050℃)噴射還原劑直接還原NOx，常用還原劑為尿素和NH3，脫氮效率只有40%左右。林瑜研究表明，在450～650℃、13%～17.5%的氧含量下，水合肼和硫酸肼對NO有一定的脫除效果，同樣條件下噴人的氨水卻易被氧化成NO。  

5、結(jié)束語  

焚燒煙氣中污染物成分復(fù)雜，國內(nèi)外學(xué)者對其脫除技術(shù)進行了不少研究，目前，國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠比較常見的煙氣處理組合工藝有“SNCR+半干法+活性炭噴射+布袋除塵器”工藝，能滿足現(xiàn)行的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著環(huán)保要求的提高，此工藝還有待繼續(xù)研究，另外半干法常用的機械旋轉(zhuǎn)霧化器主要依靠國外進口，造成煙氣處理成本高的問題，在以后的研究方向中，可從以下幾個方向進行探討。  

1)控制垃圾源頭處理，加強垃圾分類收集運輸系統(tǒng)，盡量減少含金屬類及含氯類垃圾進入焚燒爐，從而減少煙氣中重金屬及二惡英的生成。  

2)加強綜合降解，開發(fā)新型設(shè)備，如開發(fā)高效袋式除塵器，除塵的同時，有效降解二惡英及NOx;開發(fā)新型SCR裝置，同時降解二惡英及NOx等。  

3)開發(fā)合適的雙流體噴嘴替代旋轉(zhuǎn)霧化器，降低投資成本。  

4)針對垃圾焚燒廠煙氣特性，開發(fā)合理的組合工藝(如半干法+干法、干法+濕法)，選擇合適的脫酸劑可有效降低煙氣中污染物的濃度。  

5)SCR法目前使用的催化劑主要是鉑和鈀，而催化劑的活性隨金屬含量的增加而增加，成本較高，因而開發(fā)經(jīng)濟適用的催化劑需進一步研究。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”