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生活垃圾焚燒煙氣凈化處理技術(shù)
來(lái)源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時(shí)間：2021-03-24
摘要：如今，環(huán)境凈化的需求伴隨著人們生活水平的提高而日益增長(zhǎng)。焚燒生活垃圾產(chǎn)生的能量是一種有效的垃圾處理方法，考慮垃圾焚燒時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，減少浪費(fèi)和資源利用，是處理家庭垃圾的主要方法之一。由于家庭廢物具有多種組織結(jié)構(gòu)，因此在焚化過(guò)程中很容易形成許多煙塵污染物和有害物質(zhì)。排放煙氣中的污染物和有害物質(zhì)后，很容易對(duì)生活環(huán)境造成不利影響。為此，煙霧凈化處理程序是有效減少焚燒和再利用生活垃圾中有害物質(zhì)排放的必要過(guò)程。
自21世紀(jì)初以來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的逐步發(fā)展，城市人口呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，城市垃圾量也不斷增加。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)的城市垃圾清運(yùn)量為5億噸，其中大部分不僅影響城市面貌，而且嚴(yán)重影響人們的生活。目前，城市廢物處理問(wèn)題已成為城市協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙，但如今我國(guó)廢物分類推廣仍處于起步階段，越來(lái)越多的垃圾填埋場(chǎng)被用于廢物處理。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院能源研究所的調(diào)查數(shù)據(jù)，大多數(shù)城市都在使用垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行垃圾處理，五分之一的城市垃圾填埋場(chǎng)堆疊的高度都已達(dá)到百米高度，占地面積也有若干個(gè)足球場(chǎng)那么大。使用焚化法處理廢物不僅可將垃圾量減少近八九成，而且還能供發(fā)電儲(chǔ)備利用。但是，使用廢物焚化爐焚不可避免地會(huì)產(chǎn)生煙霧污染問(wèn)題，并且大多數(shù)二惡英排放到空氣中。這些都是由于生活垃圾焚燒而產(chǎn)生的，對(duì)空氣質(zhì)量有嚴(yán)重影響，因此有必要對(duì)生活垃圾焚燒爐的煙氣凈化處理技術(shù)進(jìn)行分析，以確保垃圾焚燒處理是環(huán)保的。
1構(gòu)成煙氣污染物的主要成分
生活垃圾焚燒煙氣主要由粉煤灰，酸性氣體，重金屬和二惡英組成，成分比例不固定。生活垃圾在焚燒過(guò)程中很容易形成煙塵顆粒，煙道氣中的不可燃物質(zhì)在燃燒時(shí)會(huì)形成小的惰性無(wú)機(jī)顆粒物，例如有害的重金屬氧化物，無(wú)機(jī)鹽，粉煤灰等氣體污染物。在燃燒廢物的某些成分期間，容易產(chǎn)生酸性氣體和氮氧化物。生活垃圾中包含的廢電池是重金屬污染物，包括鉛，汞，鎘，砷等化合物和一些重金屬化合物。如果廢物中含有大量的有機(jī)氯化物，則煙道氣主要由鉻的重金屬組成，而有機(jī)污染物則主要由二惡英組成。研究表明，當(dāng)溫度范圍達(dá)到240至340攝氏度時(shí)，*有可能產(chǎn)生二惡英。我國(guó)在2011年頒布了《生活垃圾焚燒控制標(biāo)準(zhǔn)》以嚴(yán)格制定廢物焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)，其中大部分與歐洲標(biāo)準(zhǔn)相同。因此，科學(xué)有效的煙氣處理技術(shù)的實(shí)施，是保證本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的前提。
2生活垃圾焚燒煙氣凈化處理技術(shù)的應(yīng)用
2.1循環(huán)流化床技術(shù)
循環(huán)流化床技術(shù)包括循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)和其他技術(shù)系統(tǒng)。煙氣中的酸性氣體和石灰粉循環(huán)流化床在傳熱傳質(zhì)過(guò)程中得到了充分體現(xiàn)，并采用噴水的方式控制了塔的溫度，減少了循環(huán)質(zhì)量的飛灰排放。煙氣脫硫技術(shù)將循環(huán)材料和干石灰粉混合，冷卻液進(jìn)入塔進(jìn)行脫硫處理。濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)將循環(huán)的物料與干石灰粉在混合機(jī)中混合，將其噴入水霧中進(jìn)行加濕，然后進(jìn)入反應(yīng)塔。
2.2干法煙氣凈化技術(shù)
干法煙氣凈化技術(shù)比濕法煙氣凈化技術(shù)具有較低的污染物去除效率，該技術(shù)主要使用固體吸收劑從生活垃圾焚燒廠的煙氣中去除酸性氣體。純化技術(shù)通常使用氫氧化鈣粉末作為吸收劑。凈化技術(shù)的典型過(guò)程組合是通過(guò)管道噴灑吸收劑，并用隨后的高效集塵器進(jìn)行補(bǔ)充，并在煙道中設(shè)置熟石灰和活性炭入口。向煙氣中噴灑氫氧化鈣粉或活性炭粉以凈化煙氣中的酸性氣體，該活性炭粉的功能是從煙氣中去除重金屬污染物和有害氣體二惡英。在進(jìn)入集塵器之前，二惡英已經(jīng)以強(qiáng)大的吸附能力吸附在活性炭上。與濕法煙氣凈化技術(shù)相比，干法煙氣凈化技術(shù)的工藝技術(shù)更簡(jiǎn)單，設(shè)備成本和運(yùn)行成本更便宜，并且干法煙氣凈化技術(shù)的反應(yīng)產(chǎn)物*終為固體，因此可以直接進(jìn)行處理，無(wú)需對(duì)燃燒氣體凈化產(chǎn)品進(jìn)行二次處理。通常，干燃燒氣體凈化技術(shù)對(duì)燃燒氣體污染物的去除效率低于濕燃燒氣體凈化系統(tǒng)的去除效率，因此需要干燃燒氣體消耗大量的吸收劑來(lái)達(dá)到凈化作用。近年來(lái)，專家學(xué)者對(duì)干法煙氣凈化設(shè)備的不斷改進(jìn)，進(jìn)一步提高了該技術(shù)的凈化效率，使其實(shí)用化。
2.3濕式燃燒氣凈化技術(shù)
*初，一些發(fā)達(dá)*使用濕法煙氣凈化技術(shù)來(lái)凈化生活垃圾焚燒煙氣，其主要利用堿性吸附劑與煙氣中的酸性污染物反應(yīng)來(lái)凈化酸性氣體。目的，常用的凈化設(shè)備主要包括吸收塔和文丘里洗滌器。石灰脫硫術(shù)是目前*常用的技術(shù)工具，濕法煙氣脫硫技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。盡管成本低并且純化效率高，但是該技術(shù)也具有缺點(diǎn)，該技術(shù)凈化過(guò)程產(chǎn)生大量洗滌污水，需要對(duì)水體進(jìn)行進(jìn)一步處理。另外，技術(shù)過(guò)程復(fù)雜，整套設(shè)備占地大，需要操作維護(hù)。高昂的成本限制了濕法煙氣脫硫技術(shù)的推廣。濕法煙氣凈化技術(shù)對(duì)污染物的凈化效率高，可以滿足煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，其應(yīng)用范圍*廣技術(shù)*成熟。該純化技術(shù)中常用的主要吸附劑是氫氧化鈣或氫氧化鈉。
2.4除塵技術(shù)
除塵技術(shù)主要包括靜電除塵和布袋除塵。靜電除塵器具有使二惡英和呋喃再合成的現(xiàn)象，并且當(dāng)除去小顆粒重金屬，二惡英和呋喃去除時(shí)，袋除塵效率高。七十年代，靜電除塵器技術(shù)被廣泛用于廢物處理廠，研究和測(cè)量表明，袋式除塵器的二惡英排放量低于靜電除塵器。特別地，從廢物焚化中排出的煙道氣主要是酸性氣體，其具有高溫和高腐蝕性。在優(yōu)化布袋材料的水分含量之后，布袋的適用性大大提高。因此，在后十年，結(jié)合了干式和半干式脫氧技術(shù)的袋式除塵器被廣泛使用，但是在新項(xiàng)目中，很少使用電除塵器。收集的粉煤灰是一種危險(xiǎn)廢物，必須在分離后進(jìn)行處理，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，必須進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和排放，并在運(yùn)輸前固化并穩(wěn)定。
2.5氮氧化物的脫除技術(shù)
廢物焚燒煙氣的氮氧化物控制技術(shù)主要包括低氮氧化物燃燒控制技術(shù)，選擇性非催化還原技術(shù)和選擇性催化還原技術(shù)。當(dāng)前的排放標(biāo)準(zhǔn)可以主要依靠低氮氧化物燃燒控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。選擇性非催化還原技術(shù)主要是在沒(méi)有催化劑的情況下向煙氣中注入尿素或其他帶有氨和氨基的還原劑，并在一千度左右的溫度下還原煙氣中的氮氧化物。選擇性催化還原是在氧氣和非均相催化劑存在下使用還原劑氨基將煙道氣中的氮氧化物還原為無(wú)害的氮?dú)夂退�。煙氣�?lián)合脫硝技術(shù)是通過(guò)將脫硝技術(shù)的還原劑通過(guò)氨催化技術(shù)注入到爐內(nèi)和選擇性催化還原技術(shù)中一起去除氮氧化物的技術(shù)。
3結(jié)論
簡(jiǎn)而言之，生活垃圾是人類生產(chǎn)和日常活動(dòng)產(chǎn)生的，但由于環(huán)境容量有限，難以忍受廢物的無(wú)限排放，為了自然環(huán)境和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，有必要向國(guó)外學(xué)習(xí)并改進(jìn)廢物焚燒技術(shù)。使之應(yīng)用真正無(wú)害，安全和環(huán)保的處理技術(shù)，從而真正防止有害氣體擴(kuò)散。
自21世紀(jì)初以來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的逐步發(fā)展，城市人口呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，城市垃圾量也不斷增加。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)的城市垃圾清運(yùn)量為5億噸，其中大部分不僅影響城市面貌，而且嚴(yán)重影響人們的生活。目前，城市廢物處理問(wèn)題已成為城市協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙，但如今我國(guó)廢物分類推廣仍處于起步階段，越來(lái)越多的垃圾填埋場(chǎng)被用于廢物處理。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院能源研究所的調(diào)查數(shù)據(jù)，大多數(shù)城市都在使用垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行垃圾處理，五分之一的城市垃圾填埋場(chǎng)堆疊的高度都已達(dá)到百米高度，占地面積也有若干個(gè)足球場(chǎng)那么大。使用焚化法處理廢物不僅可將垃圾量減少近八九成，而且還能供發(fā)電儲(chǔ)備利用。但是，使用廢物焚化爐焚不可避免地會(huì)產(chǎn)生煙霧污染問(wèn)題，并且大多數(shù)二惡英排放到空氣中。這些都是由于生活垃圾焚燒而產(chǎn)生的，對(duì)空氣質(zhì)量有嚴(yán)重影響，因此有必要對(duì)生活垃圾焚燒爐的煙氣凈化處理技術(shù)進(jìn)行分析，以確保垃圾焚燒處理是環(huán)保的。
1構(gòu)成煙氣污染物的主要成分
生活垃圾焚燒煙氣主要由粉煤灰，酸性氣體，重金屬和二惡英組成，成分比例不固定。生活垃圾在焚燒過(guò)程中很容易形成煙塵顆粒，煙道氣中的不可燃物質(zhì)在燃燒時(shí)會(huì)形成小的惰性無(wú)機(jī)顆粒物，例如有害的重金屬氧化物，無(wú)機(jī)鹽，粉煤灰等氣體污染物。在燃燒廢物的某些成分期間，容易產(chǎn)生酸性氣體和氮氧化物。生活垃圾中包含的廢電池是重金屬污染物，包括鉛，汞，鎘，砷等化合物和一些重金屬化合物。如果廢物中含有大量的有機(jī)氯化物，則煙道氣主要由鉻的重金屬組成，而有機(jī)污染物則主要由二惡英組成。研究表明，當(dāng)溫度范圍達(dá)到240至340攝氏度時(shí)，*有可能產(chǎn)生二惡英。我國(guó)在2011年頒布了《生活垃圾焚燒控制標(biāo)準(zhǔn)》以嚴(yán)格制定廢物焚燒排放標(biāo)準(zhǔn)，其中大部分與歐洲標(biāo)準(zhǔn)相同。因此，科學(xué)有效的煙氣處理技術(shù)的實(shí)施，是保證本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的前提。
2生活垃圾焚燒煙氣凈化處理技術(shù)的應(yīng)用
2.1循環(huán)流化床技術(shù)
循環(huán)流化床技術(shù)包括循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)，濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)和其他技術(shù)系統(tǒng)。煙氣中的酸性氣體和石灰粉循環(huán)流化床在傳熱傳質(zhì)過(guò)程中得到了充分體現(xiàn)，并采用噴水的方式控制了塔的溫度，減少了循環(huán)質(zhì)量的飛灰排放。煙氣脫硫技術(shù)將循環(huán)材料和干石灰粉混合，冷卻液進(jìn)入塔進(jìn)行脫硫處理。濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)將循環(huán)的物料與干石灰粉在混合機(jī)中混合，將其噴入水霧中進(jìn)行加濕，然后進(jìn)入反應(yīng)塔。
2.2干法煙氣凈化技術(shù)
干法煙氣凈化技術(shù)比濕法煙氣凈化技術(shù)具有較低的污染物去除效率，該技術(shù)主要使用固體吸收劑從生活垃圾焚燒廠的煙氣中去除酸性氣體。純化技術(shù)通常使用氫氧化鈣粉末作為吸收劑。凈化技術(shù)的典型過(guò)程組合是通過(guò)管道噴灑吸收劑，并用隨后的高效集塵器進(jìn)行補(bǔ)充，并在煙道中設(shè)置熟石灰和活性炭入口。向煙氣中噴灑氫氧化鈣粉或活性炭粉以凈化煙氣中的酸性氣體，該活性炭粉的功能是從煙氣中去除重金屬污染物和有害氣體二惡英。在進(jìn)入集塵器之前，二惡英已經(jīng)以強(qiáng)大的吸附能力吸附在活性炭上。與濕法煙氣凈化技術(shù)相比，干法煙氣凈化技術(shù)的工藝技術(shù)更簡(jiǎn)單，設(shè)備成本和運(yùn)行成本更便宜，并且干法煙氣凈化技術(shù)的反應(yīng)產(chǎn)物*終為固體，因此可以直接進(jìn)行處理，無(wú)需對(duì)燃燒氣體凈化產(chǎn)品進(jìn)行二次處理。通常，干燃燒氣體凈化技術(shù)對(duì)燃燒氣體污染物的去除效率低于濕燃燒氣體凈化系統(tǒng)的去除效率，因此需要干燃燒氣體消耗大量的吸收劑來(lái)達(dá)到凈化作用。近年來(lái)，專家學(xué)者對(duì)干法煙氣凈化設(shè)備的不斷改進(jìn)，進(jìn)一步提高了該技術(shù)的凈化效率，使其實(shí)用化。
2.3濕式燃燒氣凈化技術(shù)
*初，一些發(fā)達(dá)*使用濕法煙氣凈化技術(shù)來(lái)凈化生活垃圾焚燒煙氣，其主要利用堿性吸附劑與煙氣中的酸性污染物反應(yīng)來(lái)凈化酸性氣體。目的，常用的凈化設(shè)備主要包括吸收塔和文丘里洗滌器。石灰脫硫術(shù)是目前*常用的技術(shù)工具，濕法煙氣脫硫技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。盡管成本低并且純化效率高，但是該技術(shù)也具有缺點(diǎn)，該技術(shù)凈化過(guò)程產(chǎn)生大量洗滌污水，需要對(duì)水體進(jìn)行進(jìn)一步處理。另外，技術(shù)過(guò)程復(fù)雜，整套設(shè)備占地大，需要操作維護(hù)。高昂的成本限制了濕法煙氣脫硫技術(shù)的推廣。濕法煙氣凈化技術(shù)對(duì)污染物的凈化效率高，可以滿足煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，其應(yīng)用范圍*廣技術(shù)*成熟。該純化技術(shù)中常用的主要吸附劑是氫氧化鈣或氫氧化鈉。
2.4除塵技術(shù)
除塵技術(shù)主要包括靜電除塵和布袋除塵。靜電除塵器具有使二惡英和呋喃再合成的現(xiàn)象，并且當(dāng)除去小顆粒重金屬，二惡英和呋喃去除時(shí)，袋除塵效率高。七十年代，靜電除塵器技術(shù)被廣泛用于廢物處理廠，研究和測(cè)量表明，袋式除塵器的二惡英排放量低于靜電除塵器。特別地，從廢物焚化中排出的煙道氣主要是酸性氣體，其具有高溫和高腐蝕性。在優(yōu)化布袋材料的水分含量之后，布袋的適用性大大提高。因此，在后十年，結(jié)合了干式和半干式脫氧技術(shù)的袋式除塵器被廣泛使用，但是在新項(xiàng)目中，很少使用電除塵器。收集的粉煤灰是一種危險(xiǎn)廢物，必須在分離后進(jìn)行處理，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，必須進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和排放，并在運(yùn)輸前固化并穩(wěn)定。
2.5氮氧化物的脫除技術(shù)
廢物焚燒煙氣的氮氧化物控制技術(shù)主要包括低氮氧化物燃燒控制技術(shù)，選擇性非催化還原技術(shù)和選擇性催化還原技術(shù)。當(dāng)前的排放標(biāo)準(zhǔn)可以主要依靠低氮氧化物燃燒控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。選擇性非催化還原技術(shù)主要是在沒(méi)有催化劑的情況下向煙氣中注入尿素或其他帶有氨和氨基的還原劑，并在一千度左右的溫度下還原煙氣中的氮氧化物。選擇性催化還原是在氧氣和非均相催化劑存在下使用還原劑氨基將煙道氣中的氮氧化物還原為無(wú)害的氮?dú)夂退�。煙氣�?lián)合脫硝技術(shù)是通過(guò)將脫硝技術(shù)的還原劑通過(guò)氨催化技術(shù)注入到爐內(nèi)和選擇性催化還原技術(shù)中一起去除氮氧化物的技術(shù)。
3結(jié)論
簡(jiǎn)而言之，生活垃圾是人類生產(chǎn)和日常活動(dòng)產(chǎn)生的，但由于環(huán)境容量有限，難以忍受廢物的無(wú)限排放，為了自然環(huán)境和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，有必要向國(guó)外學(xué)習(xí)并改進(jìn)廢物焚燒技術(shù)。使之應(yīng)用真正無(wú)害，安全和環(huán)保的處理技術(shù)，從而真正防止有害氣體擴(kuò)散。
