生活垃圾焚烧厂烟气处理系统提标改造

       以江苏某垃圾焚烧发电厂为例，介绍了环保提标改造的方案，并比较改造前后环保和经济效益，对生活垃圾焚烧厂烟气处理系统提标改造具有一定的参考意义。0引言现阶段国内生活垃圾焚烧厂设计、建设、调试、验收和运行控制均依据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485~2001)要求。截止2011年底全国投入运行的生活垃圾焚烧发电厂有120座，总处理能力达10.2万t/d，预计到“十二五”末我国生活垃圾焚烧项目将超过300座，13焚烧垃圾量达30.7万t，烟气排放量将会增加。随着公众关注度和环保意识的增加，环保部颁布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)(以下简称2014版标准)，与2001版标准相比，不仅大幅收严了二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等常规污染物和二口恶英、重金属等特征污染物的排放限值，还增加了一氧化碳等工况控制指标，并且同时还对入炉废物、监测要求等做出了相应的修订，要求所有的已建、在建和将建的生活垃圾焚烧项目从2016年1月1日开始执行2014版标准。本文分析江苏某垃圾焚烧发电厂烟气处理系统存在的问题及提标改造难点，根据烟气中各组分处理原理及相关烟气处理系统改造案例提出改造方案，并对改造后环保及经济效益分析说明，为垃圾焚烧发电厂烟气处理系统提标改造提供一种思路。江苏某垃圾焚烧发电厂用于处理生活垃圾，于2006年9月投入运行，年处理生活垃圾规模28万t。公司装备3×250t炉排焚烧炉(3×22t/h余热锅炉)，配备2X6MW中温中压纯凝汽轮发电机组。烟气处理系统采用的工艺为“急冷塔+干法(消石灰)+活性炭+布袋除尘器”，见图1，飞灰经螯合稳定化处理后，送人生活垃圾填埋场填埋。        2烟气处理系统存在问题2.1烟气排放指标改造问题(1)烟气排放HCl和SO2方面烟气出口设计HCl和SO2排放指标分别为75mg/m3和260mg/m3，而目前运行状况烟气中HCI和S02排放质量浓度分别在10～65mg/m3和40～100mg/m3范围内波动，烟气中HCl和SO2排放浓度不能完全满足2014版标准HC1日均≤50mg/m3和SO2日均≤80mg/m3的要求。(2)烟气排放颗粒物指标方面布袋除尘器设计出口烟气颗粒物质量浓度为<80mg/m3。根据监测结果，烟气排放颗粒物质量浓度一般在20～30mg/m3，不能完全满足2014版标准颗粒物日均≤20mg/m3的要求。本项目布袋除尘器过滤面积为1850m2，设计气布流速<1m/min(实际0.81m/min)，而南海绿电垃圾焚烧项目布袋除尘器气布流速为0.65m/rain，其烟气排放颗粒物浓度测量值一般<5mg/m3。分析认为烟气颗粒物浓度偏大是气布流速设计取值较高造成的。(3)烟气排放NO指标方面烟气出口设计NO排放指标为400m#m3，而目前烟气NO排放指标一般在150～350mg/m3，不能完全满足2014版标准NO日均≤250me/m3的要求。(4)烟气处理HC1处理能力原烟气处理系统设计HC1处理能力人口质量浓度为1500mg/m3，2014版标准增加经消毒的医疗废物可入厂焚烧，而根据实际运行发现医疗废物经焚烧后产生HCI质量浓度高达40OO～5000mg/m3;原设计脱酸剂消石灰反应效率低，一般在70%左右;为保证脱酸效率，钙硫比高达2.5以上，消石灰耗用量特别高，同时也增加了飞灰螯合稳定系统运行负担。2.2烟气在线监测设备1#、2、3#烟气处理系统出口各设一台烟气在线监测装置，其中核心部件均为德国原装产品，当出现故障后国内公司无修复能力，需返回德国原厂检修，检修周期一般为2—3个月。因此，当烟气在线监测装置核心部件出现故障后，会造成2—3个月内烟气指标无法监测和显示的情况，对烟气处理系统的调整和烟气排放指标极为不利，更不符合环保管理要求。另外，在起停炉温度控制方面，多次起停炉试验，在不投垃圾情况下，现有的燃烧器只能将炉温保持在650左右，无法满足2014版标准——起炉温度850再垃圾入炉的要求。同时，目前活性炭输送管道常发生堵管现象，影响烟气重金属和二嗾去除效果。3烟气处理原理在烟气进入急冷时喷入NaOH稀溶液，降低烟气温度同时去除烟气部分so2和HC1，后续采用碳酸氢钠粉作为脱酸剂进一步脱除酸性气体，吸附杂质后的碳酸氢钠附着在袋式除尘器滤袋表面，可以保护除尘器。因本次提标改造考虑选择反应效率高的脱酸剂来提高处理效率，现在使用Ca(OH)2反应效率低而不能完全达到2014版标准烟气排放浓度。垃圾焚烧厂中碳酸氢钠干法脱酸工艺目前在法国、德国超过48个焚烧厂的应用业绩，国内的上海江桥生活垃圾焚烧厂技改工程增设以NaI-ICO作为酸药剂的干法工艺，使改造后的酸性气体排放指标达到欧盟2000标准及2014版标准。根据发达国家运行情况发现，温度和自身化学反应活性会影响Ca(OH)2吸收效率，低温有利于Ca(OH)2吸收效率提高，但是烟气中HCl，SO2浓度较低时，ca(OH)2吸收效率就会降低，而NaHCO基本不受烟气温度和自身化学反应活性的影响。干法脱酸剂选择碳酸氢钠粉末对烟气脱酸效果比较好。袋式除尘器是干式滤尘装置，它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。烟气脱氮反应原理：在第—燃烧室850～950oC温度区间内，喷人氨水稀溶液，起到脱除NO的目的。经研究发现：焚烧过程中产生的二哩英，当炉堂温度超过850、烟气停留时间超过2S以上时，二口骐会被充分燃烧分解成为水和二氧化碳，提高起炉温度可以减少烟气中二噁英排放量。4改造方案4.1HCl和SO2处理改造方案(1)增加NaOH稀释系统，NaOH使用渗滤液处理站NF膜系统产淡水稀释，稀释后的NaOH溶液通过喷水减温系统喷人急冷塔与烟气充分混合，NaOH与烟气中的酸性气体发生中和反应，就达到了去除部分HCl、SO2和烟气降温的二个目的。(2)从原消石灰储仓到吸收塔再增加一路喷射管路，堵管时便于及时切换。脱酸剂由氢氧化钙改为碳酸氢钠，能提高整个系统的脱酸效率。4.2颗粒物处理改造方案借鉴南海绿电垃圾焚烧烟气改造经验，调整布袋除尘器气布流速为0.65m/min。对布袋除尘器进行改造，增加过滤面积175m2(即增加58只160×6000PTFE腹膜滤袋)，能够降低烟气颗粒物浓度。4.3NO改造方案增加SNCR(氨水)系统一套，包括氨水溶液制备储存模块、在线稀释模块、计量与分配模块、喷射模块、压缩空气模块、监视和反馈控制模块，具体实现NOx达标排放和氨水耗量的最优控制功能，保证烟气 。