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垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白特點及技術(shù)方案分析

作者:焦小雨  
評論: 更新日期:2020年09月09日

摘 要:詳細闡述了垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白的特點,根據(jù)煙氣凈化工藝對脫白的常規(guī)技術(shù)路線進行了研究和對比,對今后新建垃圾發(fā)電項目及現(xiàn)有項目技術(shù)改造的煙氣脫白工藝設(shè)計具有一定的借鑒意義。

0 引言

在我國火電、鋼鐵、建材、水泥等行業(yè)的煙氣凈化工藝中大多使用了濕法脫酸工藝,從濕法處理系統(tǒng)出來的飽和濕煙氣中含有大量水蒸氣,水蒸氣中又含有溶解性鹽、粉塵等污染物。水蒸氣進入溫度較低的環(huán)境中,在煙氣溫度降低過程中,煙氣中的水蒸氣會和污染物凝結(jié)形成濕煙羽,出現(xiàn)煙囪冒白煙、灰煙的情況,視覺效果比較差,對周邊居民生活產(chǎn)生了影響。目前,許多省市的火電或其他行業(yè)地方標準中都將白煙的排放列入了控制指標中[1]。

目前生活垃圾焚燒行業(yè)的國家標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485—2014)對白煙的控制無相關(guān)要求,地方規(guī)范也無相關(guān)參考標準。垃圾焚燒發(fā)電煙氣脫白技術(shù)路線主要參考火電行業(yè),各技術(shù)路線的適用性無系統(tǒng)性總結(jié)?;诖耍疚膹睦碚撋蠈Ω鞣N煙氣脫白工藝的特點進行了詳細比較,并對類似項目的脫白工藝選擇給出了建議。

1 垃圾發(fā)電行業(yè)煙氣脫白特點

煙氣脫白技術(shù)主要受工藝流程條件、余熱資源、投資要求等因素影響。雖然各行業(yè)的煙氣脫白工藝都各不相同,但考慮到節(jié)能和投資方面的因素,煙氣脫白常用的技術(shù)路線主要有3種:煙氣加熱技術(shù)、煙氣冷凝技術(shù)、煙氣先冷凝再加熱技術(shù),這3種技術(shù)路線及組合方案也延伸出了許多種脫白工藝流程[2]。

垃圾發(fā)電和火電行業(yè)相比有其特殊性,一是大部分垃圾發(fā)電廠鑒于環(huán)保要求,選址通常距離居民區(qū)較遠,在各項污染物排放達標的情況下,白煙對居民的視覺影響并不大,影響人群數(shù)量較少,沒有設(shè)置煙氣脫白的必要性。二是參考火電廠脫白工藝,無論采用加熱還是冷凝后再加熱的方法,所需的蒸汽和電能消耗較大,而垃圾發(fā)電廠由于垃圾熱值較低,產(chǎn)生的蒸汽或發(fā)電量與燃煤電廠相比太小,不適合耗費大量蒸汽或電能再加熱煙氣。因此,垃圾電廠煙氣脫白最重要的考慮因素有:投資運營成本和技術(shù)實用性。

除熱源以外,垃圾發(fā)電煙氣脫白方案主要受煙氣凈化工藝的影響。下面將對比介紹煙氣凈化工藝及配套煙氣脫白的工藝技術(shù)路線。

2 垃圾發(fā)電行業(yè)煙氣凈化工藝及煙氣脫白技術(shù)方案

2.1 常規(guī)煙氣凈化工藝

為滿足現(xiàn)行的《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485—2014)要求,垃圾發(fā)電煙氣凈化的常規(guī)工藝為“SNCR(爐內(nèi)脫硝)+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器除塵”。余熱鍋爐出口的煙氣(約190 ℃)進入半干反應(yīng)塔,進行第一步脫酸處理。消石灰通過制漿系統(tǒng)制成石灰漿,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)霧化器與冷卻水一同噴射在反應(yīng)塔內(nèi)。進入反應(yīng)塔的煙氣與高度霧化的石灰漿液接觸,釋放熱量使水組分蒸發(fā)降低煙溫,部分反應(yīng)產(chǎn)生的飛灰(固相)與未反應(yīng)的石灰在反應(yīng)塔底部排除,大部分飛灰與煙氣一起進入布袋除塵器排除。在半干反應(yīng)塔和布袋除塵器之間的煙道內(nèi)分別設(shè)置活性碳噴射系統(tǒng)及干粉(消石灰或氫氧化鈉)噴射系統(tǒng)?;钚蕴加糜谖街亟饘?、二噁英、呋喃、TOC等。噴入的消石灰干粉與煙氣充分混合可輔助除去煙氣中的酸性氣體,未反應(yīng)的物料在除塵器內(nèi)繼續(xù)與污染物進行反應(yīng)。煙氣進入袋式除塵器,前段工藝的反應(yīng)產(chǎn)物(氯化鈣、亞硫酸鈣、硫酸鈣等)與吸附污染物的活性炭及煙塵在通過濾袋時被分離出來。煙氣離開布袋除塵器后,通過引風機增壓送至煙囪排入大氣,煙囪出口排放溫度為130~150 ℃[3]。

根據(jù)項目實際運行經(jīng)驗,通過常規(guī)煙氣凈化工藝處理后的煙氣,水蒸氣含量和含塵量處于一個較低的水平,煙氣溫度處于較高水平,對白煙的產(chǎn)生作用有限,正常項目冬季或陰雨天氣會有可見的白煙,但視覺上的影響并不明顯。因此,新建及改造工程中不用考慮半干法+干法工藝對白煙產(chǎn)生的影響,不必設(shè)置煙氣脫白裝置。但是如果地方標準或環(huán)保部門對白煙有特殊要求需要脫白,那么從工藝和經(jīng)濟角度考慮可選擇進一步提高煙氣溫度和降低含塵度。由于目前運行的項目含塵度都能滿足國家標準,且增加過濾面積在改造中的難度較大,所以提高煙氣溫度是最可行的方式。

在布袋除塵器后端增加一套SGH(蒸汽-煙氣換熱器)或電加熱器是提高煙氣溫度最可行的辦法。

(1)電加熱:采用電加熱方法將空氣提高至所需求的溫度,再將熱空氣送入煙道中與煙氣混合,提升煙溫。其主要設(shè)備為風道式電加熱器,功率較大,具體根據(jù)加熱器進出口煙溫確定。電加熱工藝的缺點是耗電量太大,大幅度提高了廠用電率,優(yōu)點是設(shè)備簡單,占地較小。

(2)蒸汽加熱:布袋除塵器出口的煙氣直接利用SGH(蒸汽-煙氣換熱器),提升煙溫至所需溫度。SGH的缺點是設(shè)備較復雜,占地較大,優(yōu)點是可利用部分低品質(zhì)蒸汽。

2.2 帶濕法脫酸系統(tǒng)的煙氣凈化工藝

為滿足越來越高的地方環(huán)保要求,部分項目使用了濕法脫酸工藝及SCR(選擇性催化還原技術(shù))脫硝工藝,布袋除塵器出口的煙氣再進入SCR反應(yīng)器和濕法反應(yīng)器中進行脫硝和脫酸,然后排入大氣。完整工藝為SNCR(爐內(nèi)脫硝)+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器除塵+濕法脫酸+SCR脫硝。根據(jù)環(huán)保要求的不同,有的項目只增加了濕法工藝,多數(shù)項目在增加濕法的同時也增加了SCR脫硝系統(tǒng),濕法工藝和SCR工藝的前后順序會有變化[4]。

濕法工藝對煙氣含水量的影響巨大,也是垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白的主要研究對象。濕法處理系統(tǒng)出口排放溫度約60 ℃,煙氣濕度大,直接排到大氣極易產(chǎn)生白煙。部分項目使用煙氣直接加熱方案,采用“GGH(煙氣-煙氣換熱器)+SGH(蒸汽-煙氣換熱器)工藝”來提高煙氣溫度,出口煙氣可先用GGH(煙氣-煙氣換熱器)與濕法處理系統(tǒng)入口高溫煙氣換熱,提高煙氣溫度,然后再通過SGH(蒸汽-煙氣換熱器)和蒸汽換熱進一步提升煙氣溫度。但從本質(zhì)上來講,該方法只提高了煙氣溫度,并未減少煙氣中的水分,濕度依然較大,因此需要提升至更高的溫度來減少白煙產(chǎn)生。為此,部分項目使用了先冷凝再加熱技術(shù),在濕法處理系統(tǒng)出口設(shè)置換熱器,繼續(xù)降低煙氣溫度至45 ℃左右,在此過程中大量冷凝水析出,煙氣中含水率大幅度降低,然后再通過“GGH(煙氣-煙氣換熱器)+SGH(蒸汽-煙氣換熱器)工藝”提高煙氣溫度,這樣可以大幅度減少白煙的產(chǎn)生。此系統(tǒng)在解決白煙產(chǎn)生的問題上有較好的效果,但缺點是設(shè)備較復雜,占地面積較大,對空間高度的要求比較高,且由于使用人為降溫和人為升溫的方式,人力成本太高,同時由于煙道較為復雜,阻力較大,也大大增加了引風機的耗電量。

3 結(jié)語

本文參考火電領(lǐng)域在煙氣脫白經(jīng)驗,從經(jīng)濟、可靠的角度出發(fā),針對垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域的煙氣脫白提出了兩種技術(shù)框架設(shè)計思路:一是針對白煙視覺觀感不太嚴重,實際污染物達到排放標準的項目,建議不設(shè)置脫白設(shè)施(主要針對使用半干法+干法脫酸工藝的項目)。二是針對白煙視覺觀感嚴重,實際污染物達到排放標準的項目,可以增加煙氣再加熱或冷凝再加熱等設(shè)施,利用電廠產(chǎn)生的低品質(zhì)蒸汽或較少電能,采用成熟技術(shù)或新技術(shù)協(xié)同治理的技術(shù)路線(主要針對使用濕法脫酸的項目),在考慮了經(jīng)濟投資、運行費用的基礎(chǔ)上,最大限度地減少白煙排放。

本文針對垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域的煙氣脫白需求提出了以上建議,以減少設(shè)計及改造風險,促進煙氣脫白系統(tǒng)在垃圾發(fā)電廠的有效應(yīng)用,對垃圾發(fā)電廠煙氣脫白工程的實踐和應(yīng)用具有一定的借鑒作用,對部分地區(qū)推動垃圾發(fā)電煙氣脫白項目的順利開展提供了參考。

[參考文獻]

[1] 鞏夢丹,尹華強.燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)及展望[J].熱電技術(shù),2013(2):1-4.

[2] 孫杰,白希堯,巴占忠,等.國外煙氣脫硫脫硝新技術(shù)[J].環(huán)境科學與技術(shù),1992(2):31-36.

[3] 劉寶宣,翟力新,卜亞明,等.爐排型垃圾焚燒爐煙氣凈化工藝優(yōu)化[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2016(5):31-36.

[4] 趙聯(lián)淼,龔燊.中國生活垃圾氣化處理技術(shù)的應(yīng)用[J].環(huán)境保護科學,2018(5):110-116.

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