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垃圾焚燒煙氣凈化處理半干法脫酸工藝淺析
時間：2022-11-17
亞德環(huán)保導讀： 隨著生活垃圾處理量日漸增加,對垃圾焚燒煙氣排放要求愈加嚴格。目前,半干法脫酸在垃圾焚燒煙氣凈化中的應(yīng)用較多,分析半干法常用方法、工藝原理,及其特點,為半干法脫酸在垃圾焚燒煙氣處理中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。
垃圾焚燒發(fā)電是一種無害化、減量化和資源化的固體廢物處理方法，應(yīng)用較為廣泛。然而．垃圾在燃燒時，會產(chǎn)生很多有毒有害物質(zhì)，特別是其中的酸性氣體(SO，和HC1)．若不經(jīng)處理就進行排放．會對環(huán)境造成污染。出于環(huán)境保護考慮．并滿足環(huán)保排放的要求．有關(guān)垃圾焚燒煙氣精華處理的研究較多，已成為環(huán)境保護研究中的重要內(nèi)容?，F(xiàn)國內(nèi)．煙氣脫酸技術(shù)多種，包括濕法、干法、半干法，各有各的優(yōu)缺點，使得其分別適用于不同的處理環(huán)境中其中半干法由于其投資運行費用較低．工藝流程簡單．不產(chǎn)生廢水等優(yōu)點而越來越受到電廠青睞．特別是在生活垃圾焚燒電廠煙氣凈化領(lǐng)域中．得到越來越廣泛的應(yīng)用。解海衛(wèi)等針對垃圾焚燒煙氣量、組分特點，研究旋轉(zhuǎn)噴霧半干法對煙氣中HCI和SO，的去除率．結(jié)果表明這種脫酸方法對垃圾焚燒煙氣較為適宜美國曾經(jīng)指出半干法煙氣凈化工藝是處理垃圾焚燒煙氣最佳的工藝。研究者對于半干法的研究還有很多袁莉莉就綜述了國內(nèi)外常用的半千法煙氣脫酸工藝并分析了其技術(shù)特點和應(yīng)用現(xiàn)狀，關(guān)于半干法煙氣脫酸工藝的相關(guān)研究為其進一步改進及更廣泛的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
當前，半干法脫酸工藝主要包括煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝、循環(huán)半干法脫硫工藝等．本文著重介紹半干法中2種較為常用的煙氣循環(huán)流化床技術(shù)和旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫技術(shù)。
1、酸性物質(zhì)來源
生活垃圾組分較復雜．焚燒過程中產(chǎn)生的大氣污染物根據(jù)其性質(zhì)不同可分為顆粒物、酸性氣體、重金屬及有機污染物。其中酸性氣體主要包括HCI、HF、SOx、NOx和CO等。垃圾中含氯塑料、廚浴、紙張等物質(zhì)燃燒會產(chǎn)生HCI。含氟碳化物燃燒會產(chǎn)生HF．含硫生活垃圾經(jīng)高溫氧化則會產(chǎn)生SOx．高溫作用下N，和O，氧化或者含氮有機物燃燒產(chǎn)生NOx．生活垃圾中有機可燃物不完全燃燒產(chǎn)生CO。
2、半干法處理工藝
半干法煙氣脫酸工藝由于其運行操作簡單．占地面積小、投資成本低等特點而在煙氣脫酸行業(yè)中得到一定的應(yīng)用更由于該工藝產(chǎn)物為干態(tài)．系統(tǒng)不需設(shè)置廢水處理裝置。使得其在生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理凈化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用l1j半干法工藝原理為用CaO粉劑或Ca(OH)：粉劑作為吸收劑．直接向塔內(nèi)噴人粉劑或制備成石灰漿后噴入，使得吸收劑與煙氣中的酸性物質(zhì)進行反應(yīng)以達到脫酸目的
與煙氣中的S0相比，其他酸性氣體如HC1、HF等更易于與Ca(OH)，反應(yīng)．反應(yīng)時間只要保持1s左右就幾乎都能被有效去除。此外．因垃圾中含有大量的含氯有機物．受垃圾焚燒爐型和混合不均勻等問題的限制．在焚燒過程中會產(chǎn)生微量但毒性極大的物質(zhì)．如二惡英和呋喃為減少二惡英和呋喃的生成．除在鍋爐系統(tǒng)應(yīng)保證燃燒溫度和停留時間外．還在爐后采取以下措施：因二惡英、呋喃在低溫(200cc以下)都是以固態(tài)的方式吸附在粉塵的表面．因而噴水降溫．即能大大減少其在氣態(tài)中的含量。另外，向系統(tǒng)噴加具有高活性表面的木質(zhì)活性炭．以吸附上述有毒物質(zhì)[61。煙氣中的酸性物質(zhì)與吸收劑反應(yīng)生成固態(tài)顆粒．后與煙氣一起進入除塵器．布袋除塵器可以對未反應(yīng)的吸收劑進行再利用．有二次脫酸的效果：且布袋除塵器對微小顆粒有較好的捕集作用．而煙氣中的重金屬、二嗯英、呋喃等～般都凝結(jié)在
(1)旋轉(zhuǎn)噴霧半干法。由于垃圾焚燒煙氣中SO少，HC1多，因此旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SprayDryAbsorption．簡稱SDA)非常適用于垃圾焚燒煙氣的凈化。它不僅可以滿足煙氣SO濃度排放要求．同時可以保證較高的脫氯效率旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫酸工藝為先對生石灰進行消化并加水配制成含固率15％一30％的漿液．后經(jīng)振動篩篩分后自流入漿液罐，配制得到所需石灰fCa(OH)]漿液，漿液量根據(jù)入口煙氣S0，濃度由漿液泵控制并輸送至脫酸塔頂部霧化器旋轉(zhuǎn)霧化器是該工藝的核心部件．其轉(zhuǎn)速達到上萬轉(zhuǎn)或更高．漿液被高速噴出形成20～501xm粒徑的液滴．液滴初始速度很大，且其表面積極大，使之具有較強的吸附能力，能與煙氣充分接觸．熱交換強熱．液滴在碰到吸收塔壁前就被干燥．在此過程中液滴與煙氣進行脫酸反應(yīng)，脫除效率較高。脫酸反應(yīng)如下：
霧滴吸收SO2：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H20，部分SO：進行如下反應(yīng)：SO2+1／202+Ca(OH)~CaS04+H20，其他酸性物質(zhì)(如SO3、HF、HC1)的反應(yīng)：2HC1+Ca(OH)￡aClH20；2HF+Ca(OH)2=CaF2+2H2O；SO+Ca(OH)2：CaS04+H20。
旋轉(zhuǎn)霧化器的優(yōu)勢就是當煙氣的流量、溫度和組分發(fā)生較大改變時．能夠保證霧滴的粒徑分布不發(fā)生明顯變化．從而能夠保證脫硫效率相對穩(wěn)定一般情況下．該工藝脫酸效率可達到95％另外該工藝主要適用于排煙溫度較高的機械爐排式焚燒系統(tǒng)．吸收塔出口煙氣溫度保持在150~C左右．使得設(shè)備不受酸性物質(zhì)的腐蝕．無需做防腐措施?？傮w來說，該工藝產(chǎn)物為干態(tài)，處理方便．無廢水產(chǎn)生，設(shè)備無需防腐，投資運行成本低．工藝簡單．能耗低．具有廣闊的應(yīng)用前景_2]但該方法也存在一些不足．比如塔內(nèi)固體會出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象。管道易于堵塞．噴霧器易磨損破裂．吸收劑用量不易控制等問題。
例如在此工藝中．為保證有效的霧化效果，避免塔內(nèi)固體出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，保證脫酸效率，旋轉(zhuǎn)霧化器的轉(zhuǎn)速高達15000r．在此情況下．就必須選用高品質(zhì)的吸收劑，其純度一般大于9O％(以Ca(OH)：計)和細度大于200目．以避免霧化器的磨損。在制漿工藝中采用振動篩去除雜質(zhì)．以進一步保證進入霧化器的石灰漿液品質(zhì)。針對霧化器易磨損的現(xiàn)象．開發(fā)商們還開發(fā)出耐磨材料如碳化鎢來制作霧化輪。針對旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫酸存在的問題，更有開發(fā)商開發(fā)出擁有3個旋轉(zhuǎn)輪的霧化器．使得吸收劑利用率更高．能耗低另外，為使得收劑利用率更高，塔內(nèi)干燥特性更佳．可循環(huán)利用脫硫灰渣，將其制備成漿液進入噴霧反應(yīng)塔。該工藝存在的這些問題以及可以改善提升的問題都值得我們進一步探索與研究
(2)循環(huán)懸浮式半干法。煙氣循環(huán)流化床半干法脫酸(CFB—FGD)，就是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，經(jīng)吸收劑多次再循環(huán)使得其與煙氣的接觸時問增加．從而提高吸收劑利用率其既具有干法脫酸的一些特點。比如無廢水排放，可減少二次污染．占地面積相對濕法較?。夷茉谳^低的鈣硫比條件下接近或達到濕法脫酸效率，適合大、中、小型鍋爐煙氣凈化處理Ⅲ。該工藝的基本原理就是Ca(OH)2與煙氣中的SO2，、HC1、HF等酸性物質(zhì)在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)顆粒．并以懸浮狀態(tài)與氣流接觸．該狀態(tài)利于非均相反應(yīng)．顆粒大量循環(huán)以提高系統(tǒng)鈣硫比．進而提高脫酸效率。后利用活性炭吸附煙氣中的重金屬和二嗯英等有害氣體．再利用高效布袋除塵器除去煙氣中的固態(tài)顆粒及未被活性炭吸附的部分二惡英及重金屬。
在整個煙氣凈化系統(tǒng)中．煙氣經(jīng)預除塵后從脫酸塔底部進入文丘里反應(yīng)塔。煙氣經(jīng)文丘里管加速后進入循環(huán)流化床床體：在氣流的作用下，氣固2相處于湍流狀態(tài)，2者充分接觸。反應(yīng)產(chǎn)物由于重力作用向下運動，又由于氣流作用被抬升，這使得氣固間的滑落速度達數(shù)十倍的單顆?；渌俣龋毫硗猓磻?yīng)塔頂部結(jié)構(gòu)使得反應(yīng)物向下速度加快，塔內(nèi)顆粒的床層密度增大．Ca／S比高達50以上，使得脫酸反應(yīng)較為充分這種流化床內(nèi)的氣固2相流循環(huán)機制，強化了氣固間的傳熱與傳質(zhì)過程．保證了較高的脫酸率_4_文丘里的出口擴壓管段上還設(shè)有噴水裝置．以控制煙溫，使之高于露點2O℃左右，So2與Ca(OH)在此條件下為離子型反應(yīng)，反應(yīng)時間較短具體反應(yīng)如2．1中所述。由于流化床中氣固兩相間具有良好的傳熱、傳質(zhì)效果，使得酸性氣體得以去除干凈。該方法具有占地面積少．副產(chǎn)物干態(tài)易處理．具有良好的負荷適應(yīng)性等優(yōu)點。另外，針對垃圾焚燒煙氣特點．為防止粉塵在反應(yīng)器和后續(xù)除塵工藝中的粘結(jié)．吸收塔排煙溫度始終控制在l10℃左右．這使得整個系統(tǒng)無須防腐處理。但該吸收反應(yīng)的最佳溫度為70℃．這使得該方法的脫酸效率一般只有85％左右。
半干法煙氣脫酸技術(shù)采用“半干法+袋式除塵器”工藝對垃圾焚燒煙氣進行處理，以CaO或Ca(OH)2粉劑作為吸收劑．以活性炭作為吸附劑．吸附煙氣中的二嘿英等有毒有害物質(zhì)，整個煙氣處理系統(tǒng)無二次污染，流程緊湊。垃圾焚燒煙氣經(jīng)半干法整體處理工藝處理后。煙氣排放濃度達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》排放要求。旋轉(zhuǎn)噴霧半干法和循環(huán)懸浮式半干法各有優(yōu)點，與其它脫硫工藝相比，該工藝能使處理后的煙氣達到排放標準．且工藝簡單、節(jié)約成本，工藝本身所帶來的環(huán)境污染也少。另外．半干法煙氣凈化技術(shù)對反應(yīng)條件要求嚴格．如SDA半干法中煙氣停留時間的控制、吸收劑粒度等的控制．且其對噴嘴的要求非常高．這些都是半干法脫硫在實際應(yīng)用中應(yīng)當注意并進一步改善的問題。
亞德環(huán)保在三廢（廢氣、廢液和固廢）管理、無害化和資源化方面擁有全面的技術(shù)儲備，以及豐富的項目業(yè)績和建設(shè)運營經(jīng)驗。
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