生活垃圾焚燒系統(tǒng)的煙氣處理階段各單元設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31868生活垃圾焚燒系統(tǒng)的煙氣處理階段各單元設計案例 15421.1一般規(guī)定 144031.2煙氣排放標準 1289851.3垃圾焚燒煙氣凈化工藝 286521.3.1酸性氣體脫除工藝 2299041.3.2除塵工藝 424241.3.3NOx去除工藝 4119211.3.4重金屬及二惡英去除工藝 5126791.4垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的選型 6162761..半干式反應塔和旋轉霧化器 7183152、石灰漿制備系統(tǒng) 8298253、活性炭噴入系統(tǒng) 8198444、袋式除塵器 8223945、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng) 973066、引風機 91.1一般規(guī)定垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)一般遵循以下規(guī)定：1、垃圾焚燒線必須配置煙氣凈化系統(tǒng)，并應采取單元制布置方式。2、煙氣排放指標限值應滿足焚燒廠環(huán)境影響評價報告批復的要求。3、煙氣凈化工藝流程的選擇，應充分考慮垃圾特性和焚燒污染物產生量的變化及其物理、化學性質的影響，并應注意組合工藝間的相互匹配。4、煙氣凈化系統(tǒng)應有防止飛灰阻塞的措施，材料和設備應有可靠的防腐蝕、防磨損性能。1.2煙氣排放標準根據(jù)可行性研究報告對煙氣排放的要求，本項目煙氣排放達到并嚴于《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)的要求，以滿足蘭州市現(xiàn)代化發(fā)展對環(huán)境保護的需要。煙氣排放指標見下表(以干基、O2含量11％計)：表6-1煙氣排放指標序號污染物名單位GBl8485-2001保證值1顆粒物mg/Nm380302HClmg/Nm375753SO2mg/Nm32602604NOxmg/Nm34004005COmg/Nm31501506Hg及其化合物mg/Nm30.20.27Cd及其化合物mg/Nm30.10.18Pbmg/Nm31.61.69煙氣黑度林格曼級1110二惡英類(TEQ)Ng/Nm31.00.11.3垃圾焚燒煙氣凈化工藝垃圾焚燒煙氣污染物以氣態(tài)或固態(tài)形式存在，一般分為四類：酸性氣體(HCI、HF、SOx)、顆粒物、重金屬及有機毒物(二惡英與呋喃)。為了防止焚燒處理過程對環(huán)境造成二次污染，因此必須對這些污染物進行有效的控制，利用煙氣凈化系統(tǒng)控制污染物的排放，使其達到無害化，以滿足環(huán)境保護的要求。1.3.1酸性氣體脫除工藝酸性氣體凈化工藝按照有無廢水排出分為干法、半干法和濕法三種，每種工藝有其組合形式，也各有優(yōu)缺點［12］。(1)干法除酸干法除酸可以有兩種方式，一種是干式反應塔，干性藥劑和酸性氣體在反應塔內進行反應，然后一部分未反應的藥劑隨氣體進入除塵器內與酸進行反應。另一種是在進入除塵器前噴入干性藥劑，藥劑在除塵器內和酸性氣體反應。除酸的藥劑大多采用消石灰(Ca(OH)2），讓Ca(OH)2微粒表面直接和酸氣接觸，產生化學中和反應，生成無害的中性鹽顆粒，在除塵器里，反應產物連同煙氣中粉塵和未參加反應的吸收劑一起被捕集下來，達到凈化酸性氣體的目的。消石灰吸附HCl等酸性氣體并起中和反應，要有一個合適溫度，約140℃，而從余熱鍋爐出來的煙氣溫度往往高于這個溫度，為增加反應塔的脫酸效率，需通過換熱器或噴水調整煙氣溫度，一般采用噴水法來實現(xiàn)降溫。此種工藝的特點是：(1)工藝簡單，不需配置復雜的石灰漿制備和分配系統(tǒng)，設備故障率低，維護簡便；(2)藥劑使用量大，運行費用略高；(3)除酸(HCl)效率相對濕式和半干式低些。(2)半干法除酸半干法除酸的吸收劑一般采用氧化鈣(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)為原料，制備成Ca(OH)2溶液，在煙氣凈化工藝流程中通常置于除塵設備之前，因為注入石灰漿后在反應塔中形成大量的顆粒物，必須由除塵器收集去除。由噴嘴或旋轉噴霧器將Ca(OH)2溶液噴入反應器中，形成粒徑極小的液滴。由于水分的揮發(fā)從而降低廢氣的溫度并提高其濕度，使酸氣與石灰漿反應成為鹽類，掉落至底部。煙氣和石灰漿采用順流或逆流設計，無論反應器采用何種流動方式，其主要目的均為維持煙氣與石灰漿微粒充分反應的接觸時間，以獲得高的除酸效率。半干式反應塔內未反應完全的石灰，可隨煙氣進入除塵器，若除塵設備采用袋式除塵器部分未反應物將附著于濾袋上與通過濾袋的酸氣再次反應，使脫酸效率進一步提高，相應提高了石灰漿的利用率。半干法工藝成熟、設備簡單、一次性投資較低。其優(yōu)點為：凈化效率高、流程簡單、設備少、能耗低；工作過程清潔，無廢水產生，生成物易處理，無二次污染；控制系統(tǒng)溫度、濕度，避免設備腐蝕；不結垢，不堵塞；對負荷波動適應性好，吸收劑石灰漿濃度可按煙氣中污染物濃度進行調節(jié)；操作靈活方便，維修量??；耗水量少，占地面積小。(3)濕式洗滌塔濕法脫酸采用洗滌塔形式，煙氣進入洗滌塔后經過與堿性溶液充分接觸得到滿意的脫酸效果。洗滌塔設置在除塵器的下游，以防止粒狀污染物阻塞噴嘴而影響其正常操作。同時濕式洗滌塔不能設置在袋式除塵器上游，因為高濕度之飽和煙氣將造成粒狀物堵塞濾布，氣體無法通過濾布。濕式洗滌塔產生的HYPERLINK廢水經濃縮后，污泥進入除塵器前設置的干燥塔內進行干燥以干態(tài)形式排出。濕式洗滌塔所使用的堿液通常為NaOH，較少使用石灰漿液Ca(OH)2以避免結垢。此種方式的特點是：(1)流程復雜，配套設備較多；(2)凈化效率較高，在歐洲及美國應用多年的實踐均可驗證其對HCl脫除效率可超過95%，對SO2亦可超過80%：(3)產生含高濃度無機氯鹽及重金屬的HYPERLINK廢水，需經處理后才能排放；(4)處理后的廢氣因溫度降低至露點以下，需再加熱，以防止煙囪出口形成白煙現(xiàn)象，造成不良景觀；(5)設備投資高，運行費用也較高。通過以上比較，濕法凈化工藝的污染物凈化效率最高，但流程復雜，配套設備較多，并有后續(xù)的HYPERLINK廢水處理問題，一次性投資和運行費用高；干法凈化工藝在日本近年的焚燒廠建設中采用較多，其工藝比較簡單，投資低，運行維護方便，在很多場合是理想的選擇。但干法工藝凈化效率相對較低，沒有提升空間；半干法凈化工藝可達到較高的凈化效率，投資和運行費用低，流程簡單，不產生HYPERLINK廢水，歐洲的焚燒廠采用半干法的較多，丹麥、法國、德國采用半干法的比例分別約為20%、40%和30%。半干法在國內已有較多成功的應用實例，積累了一定的運行經驗，故宜選用半干法工藝。1.3.2除塵工藝垃圾焚燒廠的粉塵控制可以采用靜電分離、過濾、離心沉降及濕法洗滌等幾種形式。常見的設備有電除塵器、布袋除塵器。靜電除塵器和袋式除塵器廣泛應用于發(fā)達國家垃圾焚燒廠對煙氣中顆粒物的凈化，國外的工程實踐表明，靜電除塵器可以使顆粒物的濃度控制在45mg/Nm3以下，而袋式除塵器可以使顆粒物的濃度控制在更低的水平，同時具有凈化其他污染物的能力（如重金屬、PCDDS等），因此，袋式除塵器的凈化效果優(yōu)于靜電除塵器。但是袋式除塵器雖然易受氣體溫度和顆粒物粘性的影響，致使濾料（耐高溫、耐沖擊）的造價增加和清灰不利，但凈化效率卻不受顆粒物比電阻和原始濃度的影響，而太高或太低的比電阻卻使靜電除塵器的凈化效率降低，故二者各有其優(yōu)缺點，由于袋式除塵器在高效除塵的同時兼有凈化其它污染物的作用，袋式除塵器目前已廣泛應用于新建的城市垃圾焚燒廠及老廠改造上。隨著環(huán)保要求的日益嚴格，電除塵器不僅不能滿足脫除有機物(二惡英等）、重金屬的需要，同時也不能滿足粉塵排放的要求，所以，現(xiàn)在已基本不再采用電除塵器作為焚燒垃圾廠的粉塵處理裝置。GB18485—2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》中明確規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用布袋除塵器。1.3.3NOx去除工藝NOx的去除工藝有選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)等。(1）SCR法SCR法是在催化劑的存在下NOx被還原成N2，為了達到SCR法還原反應所需的400℃溫度，煙氣在進入催化脫HYPERLINK氮器之前需要加熱，試驗證明SCR法可以將NOx排放濃度控制在50mg/m3以下。（2）SNCR法SNCR法是在高溫(800～1000℃)條件下，利用還原劑將NOx還原成N2。SNCR法不需要催化劑，但其還原反應所需的溫度比SCR法高得多，因此需設置在焚燒爐膛內完成。該工藝是以氨水(NH3·H2O)或尿素作為還原劑，將其噴入焚燒爐內，在有O2存在的情況下，溫度為850～1050℃之范圍內，與NOx進行選擇性反應，使NOx還原為N2和H2O，達到脫NOx之目的。兩種方法相比較，SCR法不僅需要催化劑，同時還要在除塵器后進行重新加熱，需要耗用大量熱能，因此，選用SNCR法。1.3.4重金屬及二惡英去除工藝（1）重金屬凈化工藝垃圾焚燒產生廢氣中揮發(fā)狀態(tài)的重金屬污染物，部分在溫度降低時可自行凝結成顆粒、在飛灰表面凝結或被吸附，從而被布袋除塵器收集去除。因此，垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的溫度越低，則重金屬的凈化效果越好。部分無法凝結及被吸附的重金屬的氯化物，可利用其溶于水的特性，經濕式洗氣塔液自廢氣中吸收下來。（2）二惡英控制及凈化工藝在生活垃圾焚燒過程中，垃圾中的含氯有機化合物如氯乙烯、氯化苯、五氯苯酚等物質，在適宜溫度并在氯化鐵和氯化銅的催化作用下與O2、HCl反應，通過分子重排、自由基綜合、脫氯等過程生成二惡英類物質(PCDD、PCDF)。二惡英類物質的控制措施應包括以下幾個方面：(1)源頭控制含氯垃圾進入焚燒爐；(2)控制煙氣在爐膛內的停留時間和溫度，使垃圾充分燃燒；(3)控制進入除塵器入口的溫度低于200℃，防止焚燒后再合成；(4)采用活性碳+布袋凈化除去二惡英類物質。1.4垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的選型通常情況下，煙氣凈化系統(tǒng)主要根據(jù)煙氣中的酸性氣體、顆粒物及重金屬等污染物的含量進行選擇。要滿足嚴格的環(huán)保標準對垃圾焚燒煙氣的排放要求，需要多種凈化設備的組合?！鞍敫墒轿账?活性炭+袋式除塵器”的組合工藝［13］，可有效去除各種酸性氣體、二惡英及有害重金屬，遠遠優(yōu)于我國規(guī)定的排放標準，某些排放指標達到歐盟的標準，達到了居民區(qū)的環(huán)保要求，故宜選用此工藝。

煙氣凈化工藝系統(tǒng)及工藝流程如圖所示［14］。圖6-1工藝流程鍋爐出口的額定溫度為210℃的煙氣進入反應塔，反應塔內的旋轉霧化器高速旋轉，使石灰漿溶液和冷卻水霧化，由于水分蒸發(fā)，煙氣溫度降至約150℃。在此溫度下，石灰漿細霧與煙氣中的酸性物質進行充分反應，與此同時，重金屬凝結并吸附在活性炭微粒上。煙氣中少部分的粉塵、反應生成物（固態(tài)）和未完全反應的石灰落入反應塔的底部后去除，大部分則隨煙氣進入袋式除塵器捕集下來。在反應塔和袋式除塵器之間噴入活性炭吸收劑，其微孔結構確保了二惡英和汞蒸氣的吸附。煙氣凈化系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動控制運行。

1.5煙氣凈化系統(tǒng)的組成及功能1..半干式反應塔和旋轉霧化器在半干式反應塔內旋轉速度為12000轉/min的高速旋轉霧化器可使冷卻水和石灰漿保持理想的霧化效果。反應塔及旋轉霧化器具有如下功能：使煙氣在反應塔內分布均勻；強化煙氣與霧滴的混合和接觸；提供足夠長的反應停留時間；高溫煙氣、冷卻水和石灰漿霧滴之間的熱交換會使水分蒸發(fā)將煙氣溫度降至150℃，這樣既能獲得最有效的反應溫度，又能在有限的時間段內獲得干燥反應物。這些功能可保證最佳的除酸效果。半干式反應塔的技術參數(shù)見表5-2。表6-2半干式反應塔技術參數(shù)項目參數(shù)SO2去除率（%）78HCL去除率（%）98HF去除率（%）98進口石灰漿流量（kg/h）1634氣液比（1/Nm3）0.03石灰漿濃度（%）13石灰中CaO含量（%）90入口煙氣溫度（oC）200-230出口煙氣溫度（oC）150出口煙氣含濕量（%）21.52反應器煙氣流速（m/s）0.5-0.6停留時間（s）18設備阻力（Pa）700-900旋轉霧化器速度（r/min）12000霧化器外形尺寸（mm）高：1000直徑：300霧化器重量(kg)300旋轉霧化器采用快速拆卸接頭聯(lián)接，在系統(tǒng)運行中需檢查或維修旋轉霧化器時，可將其切斷15min換入備用霧化器。在霧化器更換期間，下游的袋式除塵器仍在運行，附著在濾袋上未完全反應的石灰粉塵層仍在捕集煙氣中的污染物。在旋轉霧化器停運時，煙氣溫度可能運行，附著在濾袋上未完全反應的石灰粉塵層仍在捕集煙氣中的污染物。在旋轉霧化器停運時，煙氣溫度可能升至230℃，袋式除塵器能滿足這一溫度值的要求，當煙氣溫度超過250℃時，袋式除塵器進入旁路。Ca(OH)2和水在噴霧冷卻塔內和煙氣接觸產生化學反應。2HCl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O2HF+Ca(OH)2CaF2+2H2OSO2+Ca(OH)2+1/2O2CaSO4+2H2O2、石灰漿制備系統(tǒng)石灰漿制備系統(tǒng)包括石灰儲倉、消化罐、稀釋罐、循環(huán)泵和管路。其主要作用是按反應器對石灰漿濃度和石灰漿量的要求連續(xù)將石灰槳供至反應塔。在消化罐內將來自石灰儲倉的石灰消化至一定濃度后，溢流至稀釋罐，在稀釋罐內再將其稀釋到所要求的濃度。消化罐和稀釋罐所需濃度通過控制加入的水量來調整。石灰漿循環(huán)泵將石灰漿輸送至反應塔。為了防止石灰漿循環(huán)管路堵塞，循環(huán)泵的流量應大于所需的石灰漿量。石灰漿循環(huán)管路的流速應能既防止石灰沉積又能使管路磨損達到最小?；钚蕴繃娙胂到y(tǒng)采用了專門的活性炭自動計量設備和噴入裝置，將活性炭噴入袋式除塵器前的煙道內，使煙氣和活性炭在進入除塵器前得到良好的混合和吸附。4、袋式除塵器袋式除塵器在整個煙氣處理系統(tǒng)中起著非常重要的作用：(l)將煙氣與塵粒和固態(tài)物質分離。由于這些煙塵、反應物和活性炭等顆粒物附著汞、重金屬和二惡英等污染物，因而在除塵的同時也就將這些污染物從煙氣中清除。(2)殘留酸性氣體的中和及污染物吸附的二次反應。在袋式除塵器的除塵過程中，濾袋外累積了未完全反應的石灰和活性炭的粉塵層，煙氣通過時，殘留的酸性氣體和其它污染物被繼續(xù)中和、吸收，使系統(tǒng)的整體處理效率大大提高［14］。5、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)為了滿足對電廠運行過程中環(huán)境保護設施和污染物排放情況監(jiān)督管理的需要，適應不斷完善的企業(yè)污染物排放收費制度，在煙囪出口處安裝了煙氣排放連續(xù)監(jiān)測裝置，主要監(jiān)測SO2、NO2（NOx）、HCl、煙塵排放情況等。煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由煙塵監(jiān)測子系統(tǒng)、氣態(tài)污染物監(jiān)測系統(tǒng)、煙氣排放參數(shù)測試系統(tǒng)、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)組成［14］。氣態(tài)污染物采樣探頭、煙塵監(jiān)測子系統(tǒng)及煙氣參數(shù)測試系統(tǒng)安裝在煙囪高度約2/3處，每管一套探頭，兩套探頭共用一套分析儀器，分析儀器安裝在煙囪附近的儀器間內，并進入集散控制系統(tǒng)監(jiān)視。引風機從袋式除塵器出來的氣體通過引風機經煙囪排至大氣。1.6煙氣處理的各單元設計計算生活垃圾焚燒廠典型的煙氣凈化控制設備和處理流程可分為干式、半干式和濕式三類。半干法典型處理流程是由半干式洗滌塔和布袋除塵器組合而成，以半干式洗滌塔去除酸氣，布袋除塵器去除粉塵。由于袋式除塵器是利用過濾的方法完成顆粒物的凈化過程，當煙氣通過由顆粒物形成的濾層時，氣態(tài)污染物仍能與濾層中還未起反應的Ca(OH)2固體顆粒物發(fā)生化學反應而得到進一步的凈化。因此，在同等條件下，半干式凈化工藝中的除塵器優(yōu)先選用袋式除塵器。半干式工藝計算簡單，工程投資較低，但對管理的要求較高。本設計方案采用半干式工藝流程。（流程圖見總工藝流程圖）煙氣排放標準如下表所示表6-3垃圾焚燒廠煙氣排放標準項目單位數(shù)值含義限值煙塵mg/m3測定均值80煙氣黑度格林曼黑度級測定值1SO2mg/m3小時均值260HClmg/m3小時均值75二惡英類TEQng/m3測定均值1.0注各項標準限值均以標準狀態(tài)下含11%O2的干煙氣為參考值換算。1.1.1半干式洗滌塔半干式洗滌塔實際上是一個噴霧干燥系統(tǒng)。將消石灰加水混合成泥漿狀，與與噴嘴噴出來的壓縮空氣混合，利用高效霧化器將消石灰泥漿從塔頂鄉(xiāng)下噴入干燥吸收塔中。高溫氣體與噴入的石灰漿成逆向流的方式充分混合，與石灰漿反應生成CaCl2、CaSO4，靠煙氣本身的溫度將其蒸干為粉末狀，聯(lián)通飛灰沉積于洗滌塔底漏斗而排除。半干式洗滌塔對酸性氣體的去除率與其后接的除塵器設備有關，后接袋式除塵器，則HCl的去除效果可達到95%以上，SO2的去除效果可達到80%以上。1、洗滌塔塔徑計算：取洗滌塔內產生的煙氣流速v3.5m/s，可求出脫硫塔截面A：則塔直徑d為：取塔直徑：D=2500mm。2、洗滌塔塔高計算：根據(jù)石灰石燃燒氣體脫硫的操作參數(shù)，噴淋塔的噴射所需要反應時間為t=4s，可求出噴淋塔吸收區(qū)的高度：H1vt14m洗噴嘴位于最高層（3.4至3.5）m。H23.5m則洗滌塔高度為：HH1H217.5m①SO2的去除效果焚燒煙氣中SO2的含量為V該條件下其質量含量為經處理后SO2去除率為80%，則處理后煙氣中的含量為：w(②HCl的去除效果焚燒煙氣中HCl的含量為其質量含量為經處理后HCl去除率為95%，則處理后煙氣中的含量為：符合要求1.1.2布袋除塵器袋式除塵器工作機理是含塵煙氣通過過濾材料，塵粒被過濾下來，過濾材料捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用，捕集細粒粉塵主要靠擴散和篩分作用，濾料的粉塵層也有一定的過濾作用。袋除塵器運行中控制煙氣通過濾料的速度(稱為過濾速度)頗為重要。一般取過濾速度為0.5—2m/min，對于大于0.1的微粒效率可達99%以上，設備阻力損失約為980—1470Pa。1.除塵器處理氣體量式中Q-通過除塵器的含塵氣體量，m3/hQs-生產過程產生的氣體量；Qs=4.25m3/kg×511×1000kg/20h=1085875m3/h；tc-除塵器內氣體的溫度，℃；tc=200℃；Pa-環(huán)境大氣壓，kPa；Pa=101kPaK-除塵器前的漏風系數(shù)；得：2.過濾面積計算（1）過濾面積：式中：過濾面積：S-m2過濾風速：（一般選擇風速為0.6-1.5之間）處理風量：100Vm3/h，工況下處理風量取45555.3m3/h由公式可得過濾條數(shù)：濾袋尺寸取直徑d152mm；高度l5430mm每條濾袋面積：A3.140.1525.4302.59m2濾袋條數(shù)：取。3.本設計選用LFDM系列脈沖袋式除塵器根據(jù)處理煙氣性質及不同型式的袋式除塵器的優(yōu)缺點，最終決定選用LFDM型脈沖除塵器，根據(jù)處理氣體風量及過濾面積選擇型號為LFDM401。設備型號參數(shù)如下表6-4：表6-4LFDM系列脈沖袋式除塵器性能參數(shù)型號處理風量/(m3/h)過濾面積/m2室數(shù)/個過濾風速/（m/min）濾袋材料LFDM401331200368041~2ZLN針刺氈允許溫度/℃阻力/Pa漏風率/%清灰方式除塵效率/%<250℃1200~1500<2壓縮空氣脈沖清灰>99.54.袋式除塵器濾料的選擇了解布袋除塵器濾料的性能對正確選用濾料是必要的。布袋除塵器選用濾料的基本要求是：（1）透氣性好，壓力損失??； （2）抗褶皺、耐磨、耐溫和腐蝕性好，機械強度高；（3）吸濕性小，剝離性好，易清灰；（4）使用壽命長，價格低。性能良好的濾料應容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長，同時具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。各種纖維的主要性能如表5-2所示。5.脈沖噴吹清灰時間的計算（1）估算積灰體積0積灰高度h取1.5m0排灰時間，20（2）濾袋清灰時間袋式除塵器的壓力損失：?P=?Pf+?Pp式中：?Pf—通過清潔濾袋的壓力損失，Pa；?Pp—通過顆粒層的壓力損失，Pa。?PpRPVft