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厂家定制-垃圾焚烧废气处理设备

产品时间:2020-09-21

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简要描述:

厂家定制-垃圾焚烧废气处理设备
垃圾焚烧是一种较古老的传统的处理垃圾的方法,由于垃圾用焚烧法处理后,减量化效果显著,节省用地,还可消灭各种病原体,将有毒有害物质转化为无害物,故垃圾焚烧法已成为城市垃圾处理的主要方法之一。现代的垃圾焚烧炉皆配有良好的烟尘净化装置,减轻对大气的污染。

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厂家定制-垃圾焚烧废气处理设备

人类日常生活中会产生大量生活垃圾,其组分复杂,危害巨大,严重影响了生态环境。垃圾焚烧以可以实现垃圾的减量化、资源化目标的优势已经逐渐取代垃圾填埋的传统方法在我国广泛地应用。垃圾焚烧烟气含有大量污染物,处理不当会产生严重的二次污染,因此烟气的净化至关重要。本文综述垃圾焚烧烟气脱硫脱硝除尘工艺,结合前沿,对垃圾焚烧烟气净化工艺进行分析。

改革开放后,我国社会经济快速发展,人们生活品质得到了显著提升,同时环保意识也在不断加强。传统垃圾焚烧处置过程中会产生SO2、HCl、NOX、CO等污染气体以及飞灰、重金属和二噁英等污染物质,存在着污染空气的隐患。近年来,环保部门相继出台了一系列法律规定,对SO2等污染物排放进行了更严格的要求。优化烟气脱硫工艺流程,更高效地处理垃圾焚烧烟气中污染物成为环保工作的重中之重。

1 垃圾焚烧烟气净化工艺

1.1 烟气脱酸 (脱硫) 工艺

垃圾焚烧烟气脱酸工艺旨在去除以SO2、HCl为主的酸性气体,现阶段我国烟气脱酸工艺按照有无废水排出分为干法,半干法和湿法三种方式。

干法工艺通过喷射系统喷入石灰粉与反应器内酸性气体反应,再由除尘器捕集生成物从而进行烟气脱酸。该方法操作简单,运行成本低,无废水排出,但效率较低。

半干法工艺是用雾化石灰浆吸收反应器内的酸性气体,再通过反应器捕集。该工艺运行成本较低,占地面积较小,处理效率高,但制浆系统复杂,目前是垃圾焚烧厂较为常用的烟气脱酸处理工艺。

湿法工艺通常采用石灰浆或NaOH溶液对烟气中的酸性气体进行吸收,处理效率高,但存在运行成本高、废水需要处理且易出现结垢问题。目前广泛应用于我国燃煤电厂的脱硫处理。

半干法工艺包括喷雾干燥法(SDBF)和回流式循环流化床法(RCFB)两种。SDBF吸收塔利用雾化器将石灰浆喷入吸收塔内,使之与逆向流入的焚烧烟气充分反应生成CaCl2、CaSO4等,生成物和剩余吸收剂通过布袋除尘器收集再循环利用。

回流式循环流化床法(RCFB)是由德国Wulff公司在烟气循环流化床脱硫工艺(CFB)的基础上研究开发的,包括给料系统、反应器吸收系统、物料循环系统和烟道,反应器内的吸收剂处于流化状态,可以与垃圾焚烧烟气充分接触、反应。随后被除尘器捕集的固体颗粒物随着物料循环系统再次回到吸收反应器继续反应,从而使吸收效率和脱硫剂利用率大大提高。

1.2 烟气除尘工艺

由于生活垃圾焚烧烟气中污染物不同于普通燃煤烟气,其种类更加复杂,而且烟气中污染物排放标准越来越高,电除尘器不仅无法满足脱除有机物(二噁英等)、重金属等的需要,同时它也无法满足对粉尘排放的要求。因此垃圾焚烧厂已基本不再采用电除尘器作为处理装置。

《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中明确规定生活垃圾焚烧烟气处理宜采用半干法+布袋除尘器。

1.3 烟气脱硝工艺

垃圾焚烧烟气脱硝工艺主要包括选择性非催化还原工艺(SNCR)和选择性催化还原工艺(SCR),部分新建垃圾焚烧厂选择组合工艺,例如SNCR和SCR联合工艺。我国垃圾焚烧厂多采用SNCR工艺利用尿素进行脱硝处理,但值得一提的是,由于垃圾种类的不同,焚烧产生的有害物质也不大相同,因此低温SCR技术也被广泛用于生活垃圾焚烧厂。

1.3.1 SNCR工艺

该技术在高温无外加催化剂的情况下,将含NH3基的还原物质(氨水、尿素)喷入反应器中和垃圾烟气反应,在850~1100℃的高温炉膛内NOX还原生成水和N2,主要反应为:

 

SNCR工艺造价低,脱硫效率较低,而且锅炉也会出现腐蚀和结垢的弊端。

1.3.2 SCR工艺

该技术在低温和外加催化剂的条件下,反应器内氨自由基不被O2氧化,而是有选择性的与NOX反应生成水和N2,反应式为:

SCR工艺效率较高,但对催化剂的选取要求高,催化剂直接影响该技术的效率,而且垃圾焚烧烟气中包含一部分有害物质(重金属粉尘、二噁英),可能会使催化剂降低活性,使脱硝效率大打折扣。

《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》中明确“脱硝可采用低氮燃烧、高效率SCR(选择性催化还原法)脱硝装置等技术”。

1.4 烟气中重金属及二英去除工艺

1.4.1 重金属去除工艺

垃圾焚烧过程中大部分重金属以颗粒物形态存在于烟气中,温度降低时会粘附在飞灰表面,可利用活性炭吸附经由除尘器捕集处置去除,其可通过湿式洗涤塔吸收去除。

1.4.2 二噁英控制及去除工艺

由于垃圾中存在一些特殊的金属和塑料等物质,导致垃圾焚烧烟气中存在二噁英这种污染物,危害性且难以彻底去除。我国目前采用活性炭吸附法,将其喷入反应器和除尘器中间,与烟气充分混合从而吸附大量的二噁英和重金属颗粒,再通过除尘器进行捕集。

国际上通用方式是将垃圾焚烧温度控制在850℃以上,保证烟气停留2秒以上,则可避免二噁英生成,同时缩短烟气在300℃~500℃停留的时间,控制除尘器入口温度低于200℃,防止二噁英再次合成以及防止过高温度损害布袋除尘器。

2 垃圾焚烧厂烟气净化工艺实例

上海江桥生活垃圾焚烧厂采用的是“SNCR(尿素)+干法+布袋除尘器+湿式洗涤塔”工艺,同时在布袋除尘器前喷射消石灰和活性炭处理烟气,扩能工程更是在除尘器后添加湿式除酸系统,干法+湿法工艺可使HCl、SO2去除率分别99%和97%。

大连开发区大顶山垃圾焚烧厂采用“SNCR(尿素)+半干法+干法(碳酸氢钠)+活性炭喷射+布袋除尘器”工艺,吸收剂为石灰浆,碳酸氢钠备用,处理后烟气指标远远于国家标准。

江苏省南通市海安县垃圾焚烧发电厂采用“SNCR(尿素)+半干法+干法(碳酸氢钠)+活性炭喷射+袋式除尘器+SCR”工艺,运用低温SCR技术,以TiO2作为催化剂载体,使各项污染物均能达到《欧洲联盟环境标准体系2000》的要求。

目前我国垃圾焚烧厂主要采用“SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器”工艺进行烟气处理,能够满足国家现行的烟气中污染物排放标准。由上面实例可知,干法脱酸脱除效率不高已渐渐被淘汰,且单一脱酸方法也逐渐被多种联合工艺所取代,污染物排放要求越来越高,垃圾焚烧烟气净化工艺日渐成熟。

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1.1 有机污染物
有机污染物主要为二噁英类物质,具有的毒性。生活垃圾焚烧烟气中含有的二噁英,一部分是原生垃圾自身含有的微量二噁英,由于二噁英的热稳定性较强,在焚烧过程中有一小部分未发生反应,直接进入烟气;大部分的二噁英是在焚烧过程及焚烧炉尾部烟道中重新合成。
1.2 酸性气体
焚烧产生的酸性气体主要是NOx、SOx、HCl、HF,主要来源于垃圾中特定组分的燃烧过程。研究表明,HCl的浓度受垃圾中含氯有机物的影响高于无机氯化物。
1.3 重金属
重金属类污染物主要来源于生活垃圾中含有的废旧电池,废旧电子元件以及各种重金属废料所含的部分重金属及其化合物在焚烧过程中的蒸发,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。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。
这些蒸发的物质一部分在高温下直接变为气态,以气相的形式存在于烟气中;还有一部分与焚烧烟气中的颗粒物结合,以固相的形式存在于烟气中;另有相当一部分重金属分子进入烟气后被氧化,并凝聚成很细小的颗粒物。
1.4 颗粒物
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。
二、不同种类烟气污染物的控制
2.1 酸性气体净化
(1)湿法。国外早已经得到运用,其主要是把碱性物质当做吸收剂,这样一来就能够让酸性气态污染物得到很好的净化效果。湿法净化要分成两个阶段,而相关设备则主要使用的是吸收塔。
当前湿式烟气脱硫技术被采用的比较普遍,其不但拥有良好的装置、而且也不需要太多的造价,另外,设备在操作和维修方面都显得比较简单,不过缺点同样明显,比如必须要对生态反应物再进行处理,在工艺操作方面显得较为繁琐,而且投资成本巨大。
(2)干法。此种方法无法提高污染物的清除能力,而想要加强对酸性气态污染物的清理,那么就一定要让固态吸收剂尽可能多的存在于烟气里,并维持合理的湍流度,这样的话,就能够让吸收剂拥有足够的面积。
在干法当中,使用最多的吸收剂为Ca(OH)2,粉末。其工艺组成的方式通常是利用喷道进行喷射,然后结合高效除尘器进行清理工作。当烟气渗入进除尘器当中的时候,会形成消石灰,之后往里面喷射Ca(OH)2粉末。而之所以要这么做,主要原因就是要将烟气里所存在的酸性气体排除,从而让HCI、HF能够达到国际所规定的排放浓度范围。
往烟气里面喷射末,能够排除烟气里所含有的重金属物质。干法的优势主要在于能够形成固态反应物,这样就能够直接对污染物进行清理,而并不是要和湿法一样去进行两次清理。
(3)半干法。此方法是上述两种方法相结合的产物。其优势在于净化率高,同时不用对反应物做两次清理。不过此方法必须要具备一定的操作能力,而这就需要丰富的实操经验后才能够取得理想的清理效果。
烟气一定要停留较长的时间,这样就能够形成足够的化学反应,如此一来,就可以实现高效清污的效果。同时还可以让反应生成物里所存在的水分全部蒸发,并最后以固态的方式被全部清理,所以如何设置合理的停留时间,是半干法的工作。
此外,反应产物的清除效果如何,净化反应塔内部的温度差异具有决定性的影响。不仅是停留时间以及温度差异,喷雾水平同样能够决定净化工艺效果。所以在工作期间,一定要认真处理上面所提到的内容,如若不然的话,就会让烟气污染物控制工艺出现问题。
2.2 颗粒污染物净化
(1)布袋除尘器能够实现环保的效果。目前,国外在处理生活垃圾焚烧烟气的时候,普遍使用布袋除尘器,同时,此设备能够使用很长时间,通常能达到2年以上,性能好的则能够至少使用6年。
(2)布袋除尘器具有较强的除尘能力,无需较多的占地面积,特别是这些年以来,因为制造水平的进一步提高,让经常出现的磨损情况都得到了一定程度的缓解,从而让布袋除尘器获得了更加广泛的运用。
(3)在运行、维修故障等方面,能够运用自动化的管控方式去解决,这样便实现了不停机分室检修,如此一来,就让操作变的更加简单,从而确保清理工作顺利的进行。
2.3 重金属去除
金属离子含有很多的吸附量,使用活性炭所具备的吸附强度,不但能够让烟气里所具备的一些碳氢化合物得到吸收,同时还能够吸收一些布袋除尘器不能够吸收的超细粉尘,此外,也能吸附粉尘上的重金属物质。
活性炭吸附后,布袋清除器能够很好的清除重金属物质,美国相关部门已经将其视作掌控重金属的最重要技术。同时,我国所使用的半干法烟气反应塔、活性碳吸附、布袋除尘器等相关技术已经让烟气重金属浓度实现了国家所规定的标准,而且很多都比国家所指定的标准限制要低。 
三、工艺流程简介 
3.1 石灰浆制备系统。
由储料仓、袋式除尘器、定量给料机、配浆槽、供浆槽、浆液泵等组成。主要作用是完成脱酸所需石灰粉及石灰浆液的储存、制备及输运等功能。石灰浆的喷淋量根据除尘器出口SO2及HCl浓度值自动调整,同时根据烟气出反应塔的温度自动调节冷却水的补给量。
3.2 炉内脱硝系统。
采用选择性非催化还原法(SNCR)的工艺。选择性非催化还原法(SNCR)脱除NOX技术是把含有NHX基的还原剂(本工艺采用尿素)喷入炉膛温度为850~1000℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3和其他副产品,随后NH3与烟气中的NOX进行还原反应而生成N2。
3.3 半干法旋转喷雾反应塔。
由制浆系统输送过来的石灰浆液通过塔顶的旋转喷雾器进行雾化,石灰浆液被雾化成粒径120~200μm左右的雾滴,与酸性气体充分接触,在一系列化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性气体。
反应过程中,雾滴吸收烟气中的热量不断蒸发水分,塔内的高温烟气使得浆液雾滴在下降的过程中得到干燥,并在到达塔底前将水分充分蒸发,形成固体反应物从塔底排出。
3.4 活性炭喷射系统。
在进袋式除尘器前的烟气管道内喷入活性炭,用活性炭吸附重金属及二噁英。当与烟气一起进入袋式除尘器后,停留在滤袋上的继续同缓慢通过滤袋的烟气充分接触,最大限度地净化烟气中的二噁英及重金属离子。
3.5 袋式除尘器。
含尘烟气由除尘室下部的进风口进入箱体,净化气体在滤袋内向上经滤袋口进入上箱体,由排风口排出。气流随后折转向上,通过内部装有金属架的滤袋,粉尘被捕集在滤袋的外表面,使气体净化。净化后的气体进入滤袋室上部的清洁室,汇集到出风管排出。被活性炭吸附的重金属、二噁英以及颗粒物在袋式除尘器内被分离,经灰斗排出,通过输送设备进入灰仓。
3.6 引风系统。
从袋式除尘器出来的气体为洁净烟气,通过引风机经80m高的烟囱排至大气。引风机采用变频调速控制,使炉膛内保持一定的负压,确保焚烧及烟气净化系统正常稳定运行。
3.7 飞灰处理系统。
喷雾净化塔及袋式除尘器收集到的反应生成物及飞灰属于危险废物,通过飞灰输送机进入灰仓,与水泥等螯合剂按设定比例计量后送至混炼机,对物料搅拌混合,并按比例均匀加入水,使飞灰稳定固化。

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