生活垃圾焚烧发电烟气净化工艺的研究及应用

:发电是解决生活垃圾减量化、资源化、无害化的重要途径。2000年，原国家环境保护总局、科学技术部、原建设部在联合发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中指出：垃圾焚烧应严格按照《生活垃圾焚烧污染控制标准》等有关标准要求，对烟气、污水、炉渣、飞灰、臭气和噪声等进行控制和处理，防止对环境的污染。应采用先进和可靠的技术及设备，严格控制排放[1]。我国的生活垃圾以混合收集为主，垃圾含水量高，餐厨和餐饮等有机废物比重大，垃圾焚烧产生的烟气湿度大，有毒、有害成分复杂，存在二英等有害物质[2]，烟气需要进一步净化处理。本文以某生活厂为例，介绍了该厂采用的烟气净化治理工艺，为垃圾焚烧发电烟气净化提供参考。

1垃圾焚烧烟气污染物成分及排放标准

生活垃圾焚烧发电产生的烟气成分极其复杂，主要有酸性气体(HCl、HF、SOx、NOx)、二英类(多氯二苯并二英、多氯二苯并呋喃)、重金属(Cr、Cd、Hg、Pb、Ni、Se、Cu、Zn、Mn等)、颗粒物四大类。垃圾中某些特定成分的燃烧是烟气中酸性气体的主要来源，如含氯塑料燃烧后产生HCl，垃圾中的含氮化合物分解转换后与N2高温氧化生成NOx，含硫化合物燃烧氧化生成SOx等。

烟气中的二英类，一部分来自原生垃圾中的微量二英，另一部分是燃烧过程中生成的二英。废旧电池、灯管、电子产品、油漆、油墨等燃烧后是金属类污染物的主要来源。

垃圾燃烧过程中产生的颗粒物包括烟尘、未反应的石灰粉及吸附了二英和重金属的活性炭粉等。与燃煤电厂排放的烟气相比，垃圾焚烧产生的烟气具有烟气量较小、HCl浓度高、SO2浓度较低、含水量较高等特性。

国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)对生活垃圾焚烧排放烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、重金属及其化合物、二英类污染物排放控制提出最新要求。我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)及《欧盟工业排放指令》(2010/75/EC)的垃圾焚烧烟气排放限值见下表。由下表可知，欧盟2010比国标GB18485—2014更为严格。

生活垃圾焚烧排放烟气中污染物限值

2技术分析

根据垃圾焚烧烟气污染物的成分，烟气净化系统工艺主要分为脱酸(HCl、HF、SOx)处理，脱硝(NOx)处理，颗粒物、二英、重金属的去除。

2.1脱酸处理

垃圾焚烧过程中产生的酸性气体主要有HCl、HF、SOx。烟气脱酸净化方法有干法、半干法、湿法三种。干法净化是指反应产物为固态，可直接进行最终处理的净化方法。烟气吸收剂主要使用Ca(OH)2粉末，吸收剂通过管道喷射，省去了石灰浆制备工艺。

干法净化可通过增加固态吸收剂在烟气中的停留时间，增大吸收剂的表面积，提高对污染物的去除效率。干法脱酸设备简单，投资较低，无需配套废水处理系统，但需配套飞灰处理系统，消石灰粉消耗高，运行费用高，脱酸效率相对较低。

半干法是利用烟气中的热量蒸发石灰浆液中的水分，石灰与烟气中的SOx反应，最终产物为干粉状。吸收剂采用CaO含量较高的石灰，脱硫效率可达90%。烟气中其他酸性气体的脱除率高达95%以上。烟气停留时间、反应塔出口的温度差、吸收剂的粒度、粒雾在塔内的分布效果等都会影响酸性气体的去除效率。

半干法的脱酸效果优于干法，反应产物以干态固体排出，避免了湿式洗涤器净化过程中的污水处理问题。设备结构简单、维护方便，运转成本低廉，且无需对反应产物进行二次处理。湿法是利用碱性物质作为吸收剂，使酸性气态污染物高效净化。脱硫过程的反应温度低于露点，脱硫后的烟气需要再加热后才能排出。

湿法具有反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高等特点，常用于大型燃煤电厂的烟气脱硫。湿法脱硫需对液态反应产物做进一步处理，存在废水问题，设备占地面积大，初投资和运行费用较高。湿法脱硫国内外少有用于垃圾焚烧发电。

2.2脱硝处理

垃圾焚烧烟气中的脱硝处理主要采用选择性非催化还原工艺(SNCR)和选择性催化还原工艺(SCR)。选择性催化还原工艺(SCR)是指在催化剂的作用下，通过注射氨或尿素等还原剂，选择性地将NOx还原成N2。SCR的脱硝效率较高，但80%～90%烟气进入反应器之前需要预热。