- 發布時間: 2023-05-29 16:59:04
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- 關鍵字: 垃圾焚燒發電,排放氣體,控制技術
生活垃圾焚燒發電技術主要包含三個環節,垃圾收集環節、焚燒發電環節、尾氣處理環節。其中,垃圾收集環節主要是從各個地區收集和轉運市政垃圾;焚燒發電環節是對生活垃圾卸料並存儲,之後經過合理髮酵技術除去滲濾液,保留可燃垃圾作為焚燒發電材料。同時在焚燒過程中會採取有效措施處理尾氣。焚燒期間,鍋爐尾氣管道是尾氣排放的主要途徑,先將尾氣排放到淨化系統中,在尾氣淨化處理之後再排放到空氣環境中,以減少尾氣污染。所排放的尾氣中不僅包含灰塵以及固體顆粒,還有多種酸性氣體,如no 2、so 2、hcl等。
我國在2023 年基本實現原生生活垃圾“零填埋”等政策約束下,焚燒方式將長期占主導地位,是破解垃圾圍城的絕對主要手段,中國積極推進垃圾分類與焚燒相結合的主基調會持續幾十年,不會有大調整,垃圾焚燒發電將成為未來主要的垃圾無害化處理方式。另一方面,最新公布的國家補貼退坡、垃圾分類等政策,將對垃圾焚燒發電行業產生重要而深遠的影響。新政策將倒逼市場在技術和管理等方面做出優化改革,通過技術進步、完善垃圾處理收費政策、提高企業運維水平等方式,提升垃圾發電企業盈利能力。
生化垃圾中包含大量有機垃圾,比如茶渣、瓜果皮核、蛋殼、固體食物等以及水產市場、果蔬市場所產生廢棄水果、菜葉、魚蝦等,這些物質中含有蛋白質,所以會有胺基酸,即包含n元素,同時一些蛋白質中還含有s元素,在焚燒過程中,尾氣中會包含nox、so 2。另外,生活垃圾中的廢塑料等焚燒過程中會產生hcl等氣體。為有效控制酸性氣體,需要首先了解酸性氣體產生原因。
(1)so 2產生原因。高溫是產生so 2的重要條件,因為生活垃圾中含有硫元素,其和氧氣會發生化學反應,進而生成so 2。so 2會嚴重影響生態環境,其排放在環境中會使周邊區域雨水呈現出酸性,也就是出現酸雨,嚴重損害周邊植物生長以及房屋建築等。與此同時,在特定條件下硫化氫會進行一系列氧化反應,進而生成so 2,如式(1)。
2h 2 s+3o 2 =2so 2 +2h 2 o
s+o 2 +=so 2
cl 2 +h 2 o+so 2 =so 2 +2hcl
cxhyoz+o 2→ co2+h2o+so2 (1)
(2)hcl產生的原因。生活垃圾焚燒中,垃圾中所包含的有機物會含有氯元素,經過焚燒會形成hcl。其反應式是:cxhyclz+o2→ co2+h2o+hcl+不完全燃燒物。另外,生活垃圾當中含有無機物,其內部氯元素會受到外部高溫影響產生一系列化學反應,進而生成hcl,其反應式如式(2)。
2nacl+4sio 2 +al 2 o 3 +h 2 o=2hcl+na 2 (sio 2) 4 al 2 o 3
2nacl+nsio 2 ++h 2 o=2hcl+na2(sio2)n
(n=2或4)
2nacl+sio 2 +0.05• o 2 +h 2 o=na 2 so 4 +2hcl(2)
hcl會嚴重影響周邊環境,因為該氣體能夠溶於水,造成水體酸化,同時還會刺激人體呼吸道,威脅人體健康。
(3)nox產生的原因。因為生活垃圾當中包含大量有機物,有機物內部有含有氮元素,在垃圾焚燒期間,氮元素會和氧元素發生化學反應,生成大量nox。這些nox不僅會形成酸雨,還會引起人體不適,威脅人體健康。nox生成反應是式(3)。
cxhynz+o2=co2+h2o+nox (3)
3.1濕法除酸技術
運用濕法除酸技術,一般是通過布袋除塵器將尾氣中顆粒物全面清除,之後再輸送到濕式洗煙塔中。首先,是在尾氣進入塔中之後,通過噴灑液體使尾氣溫度逐漸下降,當達到飽和溫度之後,再使其和下方填料空隙分布的鹼性吸收液發生化學反應,使其吸收酸性氣體。
3.2干法除除酸技術
運用干法除酸技術,通常是在吸收塔當中噴灑生石灰粉末,使生石灰粉末可以和酸性氣體大面積接觸,從而吸收酸性氣體,獲得良好的除酸效果。不過此方法往往除酸效率偏低,應用中hcl去除率約為60%,並且so2去除率只有約30%。為有效提升除酸效率,在應用中需要適度調高吸收劑使用量。
3.3半干法除酸技術
運用半干法除酸技術,主要是在高效霧化器應用下,在吸收塔當中噴入熟石灰漿,噴入方向可從塔頂向下噴,也可從塔底向上噴,以促使所噴入熟石灰漿可以和尾氣大面積接觸,並高效吸收尾氣當中的固體顆粒以及酸性氣體。半干法除酸技術在應用中具有良好的霧化效果,並且尾氣能夠和吸收液相對充分的接觸,不僅有助於使尾氣溫度降低,還可有效對其中的酸性氣體加以吸收,將其中分布的固體顆粒去除。而在熟石灰漿噴入之後,其中所包含水分會被蒸發,以減少廢水產生量。在半干法除酸技術應用中,涉及的裝置相對簡單,所產生的廢水量比較少,運行費用不高,可獲得良好的除酸效果。半干法除酸技術具有較高的酸性氣體去除率,在配合使用布袋情況下,氯化氫去除率可超過9 0% 。
3.4低氮燃燒技術
目前,國外低氮燃燒技術比較成熟,尤其空氣分級燃燒技術效用較高,很多發達國家也相繼研發出低nox燃燒器,我國在此方面比較看重應用投資小且加裝改造便捷的控制措施,近年來研發出多種低氮燃燒器等,如清華徑向濃氮低nox燃燒器、哈工大徑向濃氮低nox燃燒器等,應用中效果顯著。處於應用階段的低nox燃燒器有低nox預燃室燃燒器、混合促進型燃燒器、分隔火焰型燃燒器、自身再循環燃燒器等。空氣分級燃燒技術主要是分為一級乃至多級加入空氣,在燃燒區加入部分空氣,使過量空氣係數a<1,打造富燃料區,同步製造還原性氣氛,以此抑制生成nox,同步對已產生nox加以還原。之後在後段燃燒區添加足量空氣,使a>1,打造貧燃料區,以提升燃燒效率。
3.5煙氣脫硝技術
目前在垃圾焚燒發電過程中,因為應用低氮燃燒技術及“3t”技術,有效控制了焚燒處理中的二次污染物,同時應用sncr技術可將氨水當作反應還原劑,在焚燒爐當中建立高效、全自動的爐內脫硝系統,可再次降低nox的排放量,使最終排放情況符合有關標準。煙氣脫硝技術除了sncr以外,常規的還有scr等,同時各行業還研發出一些新型煙氣脫硝技術,如活性炭吸附法、液體吸收法、微生物法、電子束法等,雖然目前相關技術尚不成熟,但技術應用前景依舊良好。
3.6新型除酸工藝
除上述技術以外,還可應用nhd脫除工藝、低溫甲醇洗工藝等新型除酸工藝。其中nhd脫除工藝屬於一種低能耗、新型淨化工藝,所用主要成分是由聚乙二醇二甲醚混合製成的,具有較小的揮發性和較低的蒸氣壓,且溶劑不需要洗滌回收,本質是以物理方法對酸性氣體進行吸收;低溫甲醇洗工藝是一種物理吸收法,在操作壓力持續增加過程中不斷降低循環量,能夠去除hcl、so 2、no等多種酸性氣體。生活垃圾焚燒廠的煙氣處理系統就是聯合使用多種技術。經實踐研究,發現聯合使用干法和半干法脫酸技術,so2去除率超過90%,hcl去除率高達99%。
結語
為更充分的利用生活垃圾,垃圾焚燒發電廠需高度關注採取有效技術措施處理酸性氣體,減少相關氣體排放量,緩解城市面臨的巨大生活垃圾壓力,推進環保事業發展。
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