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1、垃圾焚烧发电项目烟气净化方案1.1、烟气排放指标的确定1.1.1、烟气性质根据工艺计算。锅炉出口烟气流量在7000kJ/kg热值下为1.05104Nm3/h，烟气主要成分如表 01所示。表 01 烟气主要成分序号项目数量单位1N283.1%2CO28.8%3O28%4Ar0.1%5NOX520mg/Nm36HF20mg/Nm37SOX260mg/Nm38HCl1040mg/Nm39粉尘3250mg/Nm310Cd，Ti0.8mg/Nm311Hg0.26mg/Nm312Sb,As,Pb,Cr,Co,Cu,Mn,Ni65mg/Nm313PCDD & PCDF4mg/Nm31.1.2、排放标准由于本
2、工程为某县第一座大型垃圾焚烧发电工程，对某县今后垃圾焚烧厂的建设有着指导与示范意义，因此本工程烟气排放标准拟在要满足国标生活垃圾焚烧污染控制标准和1992年欧盟标准的基础上，适当提高部分指标的排放标准，以满足某县现代化发展对环境保护的需要。本工程确定的烟气排放指标见表 02：以干基、O2含量11计。表 02 烟气排放标准表序号污染物名称单位GB18485-2010保证值工程目标1颗粒物mg/Nm3803052HClmg/Nm37550103HFmg/Nm3-20.24SOXmg/Nm32602001505NOXmg/Nm34003502006COmg/Nm315080307Hg及其化合物mg/
3、Nm30.20.10.018Cd及其化合物mg/Nm30.10.10.019Pbmg/Nm31.61.60.1610其他重金属mg/Nm3-60.611烟气黑度林格曼级11112二恶英类NgTEQ/Nm31.00.10.005为了达到上述的排放标准，需要确定相应的烟气净化工艺，在通常情况下，烟气净化工艺主要针对酸性气体（HCl，HF，SOX）、NOX、颗粒物、有机物及重金属等进行控制，其工艺设备主要由几部分组成：即酸性气体脱除、颗粒物捕集、NOx的去除和有机物及重金属的去除工艺设备。1.2、酸性气体脱除工艺的确定酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法三种，每种工艺有其组合形式，
4、也各有优缺点。1.2.1、干法除酸干式除酸可以有两种方式，一种是干式反应塔，干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应，然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂，药剂在除尘器内和酸性气体反应。除酸的药剂大多采用消石灰（Ca(OH)2），让Ca(OH)2微粒表面直接和酸气接触，产生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒，在除尘器里，反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来，达到净化酸性气体的目的。消石灰吸附HCl等酸性气体并起中和反应，要有一个合适温度，约140左右，而从余热锅炉出来的烟气温度往往高于这个温度，为增加反应塔的脱酸效率，需通过换
5、热器或喷水调整烟气温度，一般采用喷水法来实现降温。此种方式的特点是：l 工艺简单，不需配置复杂的石灰浆制备和分配系统，设备故障率低，维护简便。l 药剂使用量大，运行费用略高。l 除酸（HCl）效率相对湿式和半干式低些，但也能够满足本工程的要求。1.2.2半干法除酸半干法除酸一般采用吸收剂为氧化钙（CaO）或氢氧化钙（Ca(OH)2）为原料，制备成氢氧化钙（Ca(OH)2）溶液，在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前，因为注入石灰浆后在反应塔中形成大量的颗粒物，必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将Ca(OH)2溶液喷入反应器中，形成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其
6、湿度，使酸气与石灰浆反应成为盐类，掉落至底部。烟气和石灰浆采用顺流或逆流设计，无论反应器采用何种流动方式，其主要的目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间，以获得高的除酸效率。半干式反应塔内未反应完全的石灰，可随烟气进入除尘器，若除尘设备采用袋式除尘器，部分未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使脱酸效率进一步提高，相应提高了石灰浆的利用率。此种方式的特点是：l 半干式反应塔脱酸效率较高，对HCl的去除率可达90以上，此外对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，若搭配袋式除尘器，则重金属去除效率可达99以上。l 不产生废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少。l 流程简单，投资和运
7、行费用相对较低。l 石灰浆制备系统较复杂1.2.3、湿式洗涤塔湿法脱酸采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到满意的脱酸效果。洗涤塔设置在除尘器的下游，以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。同时湿式洗涤塔不能设置在袋式除尘器上游，因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布，气体无法通过滤布。湿法洗涤塔产生的废水经浓缩后，污泥进入除尘器前设置的干燥塔内进行干燥以干态形式排出。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为NaOH，而较少用石灰浆液Ca(OH)2以避免结垢。此种方式的特点是：l 流程复杂，配套设备较多。l 净化效率较高，在欧洲及美国应用多年的实绩均可验证：其对HCl脱除效率可达9
8、5以上，对SO2亦可达80以上。l 产生含高浓度无机氯盐及重金属的废水，需经处理后才能排放。l 处理后的废气因温度降低至露点以下，需再加热，以防止烟囱出口形成白烟现象，造成不良景观。l 设备投资高，运行费用也较高。综上所述，湿法净化工艺的污染物净化效率最高，可满足排放标准的要求，其工艺组合形式也多种多样，但由于流程复杂，配套设备较多，并有后续的废水处理问题，一次性投资和运行费用高，在经济发达国家应用较多。干法净化工艺在日本近年的焚烧厂建设中，采用较多，其工艺比较简单，投资和运行费用低于湿法，但净化效率相对较低。半干法净化工艺可达到较高的净化效率，投资和运行费用低，流程简单，不产生废水，欧洲的焚
9、烧厂采用半干法的较多，丹麦、法国、德国采用半干法的比例分别约为20、40和30。半干法在国内已有较多成功的应用实例，积累了一定的运行经验，故本工程推荐采用半干法净化工艺。1.3、半干法处理技术工艺比选常见的半干法处理工艺有旋转喷雾工艺和循环流化反应工艺。1.3.1、旋转喷雾工艺旋转喷雾工艺是通过高速旋转喷雾器喷入的Ca(OH)2浆液与烟气中的酸性气体混合反应，去除酸性气体的一种方法，经过处理的烟气在旋转喷雾反应塔的下部通过连接烟道进入布袋除尘器。旋转喷雾器结构见图0图05 旋转喷雾器结构图驱动电动机换向器联轴器润滑装置油冷却装置高速转动单元圆盘冷却和密封装置1.3.2、循环流化反应工艺循环流化
10、反应工艺被称作有条件的半干法之一，该法利用压缩空气将水和石灰粉分别喷入反应器内。而且由于采用这种工艺，无需配置石灰浆，较大减轻了常规半干法的运行维护工作量，其工艺原理见图4-6所示。图4-6 循环流化反应塔工艺原理图旋转喷雾工艺对操作水平要求较高，需要长时间地实践积累才能达到良好的净化效果。旋转喷雾工艺是半干法烟气净化工艺中目前采用较为普遍的工艺，因此具有相对较为丰富的实际运行经验。但是由于该工艺本身所固有的局限性，使得其在实际应用过程中存在如下劣势： 建设投资高半干式反应塔工艺流程主要包括石灰贮存设备、石灰浆制备和输送系统、半干式反应塔和后续的袋式除尘系统以及活性炭吸收系统五部分。循环流化法
11、直接以干粉形式将碱性药剂喷入反应器，因此可以省略石灰浆制备系统，从而大大节省了初期建设投资费用。 故障率高旋转喷雾工艺流程设备较循环流化工艺复杂，故障率高，主要表现在石灰浆制备输送系统和旋转喷雾器两个环节。半干式反应塔工艺是将碱性吸收剂按照一定浓度首先配制成浆状，再以石灰浆泵通过专用的管路输送至反应塔前端，浆状物在管路中的流态和水力条件均属于不利状况，容易造成管路堵塞，特别是在弯曲处。并且，石灰浆更容易造成管道腐蚀。比较而言，循环流化反应工艺将碱性吸收剂以干粉形式凭气力输送，可显著降低以上故障的发生率。另一方面，旋转雾化器是半干式反应塔流程最主要的设备，雾化器的喷雾效果直接影响整个净化工艺。旋
12、转雾化器由高速马达驱动，转速可达1000020000r/min，液体由转轮中间进入，然后扩散至转轮表面，形成一层薄膜。由于高速离心作用，液膜逐渐向转轮外缘移动，经剪切力作用将薄膜分裂成30100m大小的液滴。液滴直径的大小和均匀性决定着烟气与碱性吸收剂的接触面积，应尽量避免波动。但实际运行中，石灰浆容易造成系统堵塞，有时还会黏附在转轮上，降低处理效率，使处理效果十分不稳定。但是，旋转喷雾工艺的药剂利用率较高，因而石灰用量较小，运行成本相对较低。将旋转喷雾反应塔与循环流化反应塔的工艺特点比较列表如下：1.3.3、半干法工艺特性比较比较项目旋转喷雾工艺循环流化反应工艺建设投资高低故障率高低石灰用量
13、少多综上，推荐采用半干法的循环流化工艺作为本项目的烟气净化处理工艺。1.4、除尘工艺的确定垃圾焚烧厂的粉尘控制可以采用静电分离、过滤、离心沉降及湿法洗涤等几种形式。常见的设备有电除尘器、布袋除尘器、文丘里洗涤器等。文丘里除尘器的能耗高且存在后续的水处理问题，所以此处仅对静电除尘器和布袋除尘器进行比较。1.4.1、静电除尘器静电除尘器内含有一系列交错组合之电极及集尘板。带有粒状污染物的烟气沿水平方向通过集尘区段，其中粒状物受电场感应而带负电，由于电场引力的影响，被渐渐移动至集尘板而收集之。采用振打方式在集尘板上产生震动以震落吸附在集尘板上的粒状物，落入底部的飞灰收集入灰斗内。振打频率可视操作状况
14、而调整，以维持良好的集尘效率。由于在振打过程中可能是附着于集尘板之粒状物再次被气体带起，除尘器通常采用多电场方式，以提高除尘效率。静电除尘器除尘效率较高，通常可达95%以上，并广泛用于燃煤发电厂。影响集尘效率的因素很多，有气体流量、湿度、电场强度、气体在电场的滞留时间、粉尘粒径、气体含尘浓度、气流分布及集尘板面积等等。影响静电除尘器效率的另一重要因素是烟尘的比电阻，比电阻过高或过低都会使除尘效率降低。1.4.2、袋式除尘器袋式除尘器可除去粒状污染物及重金属。袋式除尘器通常包含多组密闭集尘单元，其中包含多个由笼骨支撑的滤袋。烟气由袋式除尘器下半部进入，然后由下向上流动，当含尘烟气流经滤袋时，粒状
15、污染物被滤布过滤，并附着在滤布上。滤袋清灰方法通常有下列三种方式：反吹清灰法、摇动清除法及脉冲喷射清除法。清灰下来的粉尘掉落至灰斗并被运走。在袋式除尘器的设计上，气布比是非常重要的因素，对投资费用及去除效率有决定性的影响。袋式除尘器通常以清灰方式分类，在城市垃圾焚烧设施中，较常使用的型式为脉冲清灰法。脉冲喷射清除法可具有较大的过滤速度，废气是由外向滤袋内流动，因此其尘饼是累积在滤袋外。在清除过程时，执行清除的集尘单元将暂停正常操作，由滤袋出口端产生高压脉冲气流以清除尘饼。脉冲喷射清除法将使滤袋弯曲，造成尘饼破碎，而掉落在灰斗中。如前所述，袋式除尘器同时兼有二次酸气清除的功能，上游的酸气清除设备中部分未反应的碱性物附着在滤袋上，在烟气通过时再次和酸气
