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由于生活垃圾成分復雜,所以垃圾焚燒過程中產生的二次污染物也較為復雜,主要為煙塵、NOx、酸性氣體(HCl和SO2)、CO、重金屬塵粒( Pb、Cd、Hg)和二噁英(PCDD/Fs)。
隨著低氮燃燒、SNCR技術和“3T”(爐膛溫度Temperature,煙氣停留時間Time,煙氣湍流度Turbulence)技術的應用,使得焚燒處理過程中產生的NOx和二噁英(PCDD/Fs)得到了有效控制。
然而由于HCl、SO2酸性氣體設計計算量在設計計算時考慮不周全、脫酸石灰漿制漿系統和霧化盤設備容易出現故障,仍然存在不少環境風險隱患。因此針對生活垃圾焚燒過程中酸性氣體(HCl和SO2)的產生量和污染防治開展研究具有重要的實際意義。
垃圾焚燒發電會產生有害氣體,諸如氯化氫、二氧化硫、氟化氫、氮氧化物等有害氣體。所以垃圾焚燒發電廠會有一整套的煙氣處理系統,該套系統就是為了保證垃圾焚燒發電廠的煙氣排放指標符合國家標準(GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標準)或者地方性標準。
其中生活垃圾焚燒工程中有一個是必不可少的處理過程叫煙氣脫酸。何為垃圾焚燒煙氣脫酸呢?
垃圾焚燒煙氣脫酸是指脫除垃圾焚燒產生的煙氣中所含的 HCl、SO2 、HF等酸性氣體, 使最終對大氣環境排放的煙氣中的酸性氣體成分達到國家或地方允許的排放標準。
一般而言, 煙氣中酸性氣體的脫酸有三類基本處理工藝: 干法、半干法與濕法。
這三類脫酸方式的效率如下圖1所示:

圖1 - 垃圾焚燒脫酸方式的效率
我們來了解下三個脫酸方式
01、半干法脫酸
中和酸性氣體所用的原材料為濕態堿性物質(常常為水溶液或者漿液),中和后產生的生產物為干態。通常使用為濕態的消石灰溶液即氫氧化鈣溶液,生產的物質為亞硫酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、氟化鈣等物質的混合物。
流程圖如圖2所示:

圖2-半干法脫酸流程圖
該脫酸方法為通過石灰漿制備系統將生石灰制備成石灰漿溶液,然后通過一個水泵加壓到一個高速旋轉的霧化器將霧化的溶液均勻注入反應塔內與塔內流動的煙氣反應,去除酸性氣體。不做詳細解釋。
02、干法脫酸
中和酸性氣體所用的原材料為干態堿性物質(常常為消石灰粉),中和后產生的生產物為干態。通常使用為干態的消石灰粉,生產的物質為亞硫酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、氟化鈣等物質的混合物。
流程圖如圖3所示:

圖3-干法法脫酸流程圖
該脫酸方法是利用風機的壓能將消石灰粉末噴射到反應塔出口的煙道中,使得消石灰與煙道流過的煙氣中的酸性成分發生中和反應,去除酸性氣體。
干法脫酸工藝流程簡單,設備投資約為半干法的80%,工藝過程不產生廢水,設備故障率低,維護方便,但鈣硫比偏高,脫酸劑耗量大,致使飛灰產生量大。一般是作為半干法脫酸的補充。
03、濕法脫酸
中和酸性氣體所用的原材料為濕態堿性物質(常常為石灰漿溶液或NaOH溶液),中和后產生的生產物為濕態。通常使用為濕態的氫氧化鈉(NaOH)溶液,生產的物質為亞硫酸鈉、氯化鈉、氟化鈣等物質的混合物。
流程圖如圖4所示:

圖4-濕法脫酸流程圖
該脫酸方法是利用煙氣直接穿過制備好氫氧化鈉NaOH溶液中,使得煙氣中的酸性氣體直接與溶液反生反應,去除酸性氣體。
濕法脫酸工藝是利用堿性吸收劑(一般為NaOH溶液)在洗滌塔內吸收HC1和SO2等酸性氣體。濕法凈化工藝凈化效率很高,國外多年的應用業績均表明其對HC1的脫除效率可達99%以上,對SO2也可達到95%以上的脫除效率。
但是濕法凈化工藝后續需要配置廢水處理設施,且處理后煙氣溫度一般為6O~70℃,為防止煙囪出口有“白煙”冒出,還需要配置煙氣再加熱裝置,在國內還沒有應用實例,可作為干法和半干法凈化工藝之后的尾氣深度凈化措施。
但是隨著垃圾焚燒污染物排放標準的更新,排放指標必定越來越嚴格,濕法脫酸的使用可能會進一步在垃圾焚燒發電廠中得到使用。

圖5-2001生活垃圾焚燒污染控制標準

圖6-2014生活垃圾焚
燒污染控制標準
地方性的排放性指標可能更嚴格,諸如海南省環保廳出臺的意見公布的垃圾焚燒排放指標如下圖7:

圖7-海南省環保廳出臺生活垃圾焚燒污染控制標準意見
垃圾中含有大量的含氯有機物和無機物是尾氣中HCl 的主要來源,這些有機物主要可以分為兩大類,一類是聚氯乙烯及其衍生物,聚氯乙烯是制作居民日常使用的塑料袋和塑料制品的主要原料,廣泛應用在社會生產各個領域,是垃圾焚燒發電尾氣中HCl 的主要來源,聚氯乙烯在高溫條件下燃燒分解產生大量CO2、H2O、HCl。
第二大類是氯苯及其衍生物,氯苯早期主要用于生產DDT,目前現在主要用做乙基纖維素和許多樹脂的溶劑,生產多種其他苯系中間體,如硝基氯苯等。
這類物質是垃圾焚燒中 HCl、NOx、和二噁英的重要來源。在溫度達到 800℃以后,含氯無機物中的氯開始轉化為 HCl,SO2開始下降,是煙氣中 HCl 重要來源。
SO2的產生主要由于垃圾中含有一定量的含硫化合物如橡膠、工程塑料高溫氧化分解產生的,還有其他一些含硫的無機鹽高溫分解產生。在空氣在和陽光作用下會形成酸性氣體,并經雨水沖淋而形成酸雨。
