垃圾焚燒發(fā)電就是利用特殊的垃圾焚燒鍋爐設(shè)備，以居民產(chǎn)生的生活垃圾和工業(yè)行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)垃圾為燃料進(jìn)行焚燒，對這些燃料焚燒處理的同時，利用燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為汽輪發(fā)電機(jī)的動力以供發(fā)電的一種新型發(fā)電方式。由于這種焚燒發(fā)電處理方式具有“三化”(減量化、資源化)，以及對環(huán)境與社會具有效益，所以垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)在近年來得以快速發(fā)展。

　　我國的城市生活垃圾與發(fā)達(dá)相比，水份含量高，熱值低，組分隨季節(jié)變化大。如何使垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染物得到有效的控制與處理，使其達(dá)標(biāo)排放，是關(guān)系到民生、環(huán)境的一個長久性的研究話題。我們今天就從這些排放污染物的生成機(jī)理、爐內(nèi)控制、后期處理來探討下如何盡可能實(shí)現(xiàn)排放指標(biāo)小。

　　生成的主要污染物有哪些？

　　垃圾成分中含有與碳、氫、氧、氮、硫、磷元素有關(guān)的化合物，同時還含有與鹵素成分有關(guān)的化合物，這些物質(zhì)在燃燒過程中會與與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生多種有害污染物,垃圾焚燒污染物存在的形式及數(shù)量與垃圾焚燒條件和煙氣凈化系統(tǒng)緊密關(guān)聯(lián)。

　　生成的污染物主要包括垃圾焚燒所產(chǎn)生的飛灰(粉塵)、有毒物質(zhì)Hg等重金屬以及HCl、SO x、NO x、HF、CO等有害氣體。

　　污染物生產(chǎn)機(jī)理

　　1、氯化氫HCL

　　HCl產(chǎn)生源自垃圾中的有機(jī)氯化物與無機(jī)氯化物:(1)含氯有機(jī)物如PVC塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒時分解;(2)大量的無機(jī)氯化物NaCl、MgCl 2等與其它物質(zhì)反應(yīng)生成。它們的反應(yīng)式如下：

　　2MClx+xH2O→xM2/xO+2 xHCl;

　　H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→Na2SO4+2HCl;

　　(CH2CHCL)n+O2→CO2+CO+H2O+HCL;

　　2NaCL+SO2+O2→Na2SO4+CL2;

　　這是垃圾焚燒爐煙氣中HCl的主要來源。HF則是由含氟塑料燃燒產(chǎn)生。

　　2、二氧化硫SO2

　　二氧化硫生成是由垃圾中含硫化合物焚燒時氧化所形成的,當(dāng)以含硫煤煤或者燃油助燃垃圾焚燒也會SO2也會產(chǎn)生。SO2在空氣和陽光作用下會形SO3并經(jīng)雨水沖淋而形成酸雨。其反應(yīng)方程式為:

　　S+O2→SO2;

　　2SO2+O2→2SO3;

　　SO3+HO2→H2SO4。

　　3、氮氧化物NOx垃圾焚燒產(chǎn)生的NOx，主要來源于垃圾中的有機(jī)氮化物。在爐內(nèi)高溫燃燒時，這些有機(jī)氮化物先熱解生成N、CN、HCN等中間產(chǎn)物,再與氧氣產(chǎn)生NOx。

　　一般認(rèn)為在存有氯和金屬存在的條件下，有機(jī)物燃燒會產(chǎn)生二英，醫(yī)療廢棄物,生活垃圾，農(nóng)作物秸稈焚燒也會產(chǎn)生二英。垃圾焚燒過程中二英有3種來源：①從原生垃圾中來;②垃圾焚燒中產(chǎn)生;③在燃燒尾部煙氣中再合成。

　　污染物控制與處理

　　1、從源頭抓起

　　①既然知道垃圾是無利無益的，從源頭上我們每個公民都應(yīng)該盡量減少垃圾的產(chǎn)生，并且保證不用含CL元素、含F(xiàn)元素的朔料袋，使用可循環(huán)購物袋。

　　②加快垃圾分類分類收集進(jìn)程，加強(qiáng)資源回收利用，分選除去垃圾中的含氯成分高的物質(zhì)(如PVC塑料等)及金屬催化劑;其次垃圾發(fā)電廠的垃圾儲倉要全密封，在垃圾卸料口裝電動卷簾門,加裝氣膜封閉，用風(fēng)機(jī)將儲倉內(nèi)抽吸的氣體送入鍋爐中助燃、脫臭;儲倉中垃圾滲瀝水收集到污水坑內(nèi)，用泵送到爐膛內(nèi)焚燒、裂解。

　　2、爐內(nèi)燃燒

　　爐內(nèi)的燃燒可以通過以下幾個方面來控制：①運(yùn)用合適的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒。而衡量垃圾是否充分燃燒的指標(biāo)之一是煙氣中CO的濃度，CO濃度越低說明燃燒越充分。

　　②控制焚燒爐內(nèi)煙氣出口溫度不低于850℃,煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時間不小于2s,O2的濃度不少于6%,并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置。我們由下面的圖就可以知道為何如此控制了。

　　從上面的兩個圖我們知道由于NOx在高溫充分氧化的條件下更易生成，與減少污染物的控制條件矛盾，一般在燃燒實(shí)際運(yùn)行中保證在垃圾可燃組分充分燃燒的基礎(chǔ)上，再兼顧NOx的產(chǎn)生。

　　3、煙氣處理

　　(1)針對粉塵

　　針對粉塵采用的是布袋除塵器，上次文章已經(jīng)介紹了布袋除塵器，需要了解可以查看歷史文章。本次不做詳解。

　　(2)針對二氧化硫SO2、氯化氫HCL等

　　針對垃圾焚燒尾氣中的SO2、HCL等酸性氣體的凈化原理主要是通過酸堿中和反應(yīng)進(jìn)行的,堿性吸收劑一般采用Ca(OH)2,反應(yīng)式如下:

　　SO2+Ca(OH)2+1/2O2→CaSO4+H2O;

　　SO3+Ca(OH)2+1/2O2→CaSO4+H2O;

　　2HCL+Ca(OH)2→CaCL2+2H2O;

　　2HF+Ca(OH)2→CaF2+2H2O。

　　酸性氣體凈化方法有3種.

　　①干式洗氣法：用壓縮空氣的氣體壓縮的能量將石灰粉末CaO、Ca(OH)2直接噴入煙道或煙道中某段反應(yīng)器內(nèi)，使堿性粉末與酸性廢氣充分接觸，中和反應(yīng)后去除酸性氣體。此法投資省，操作維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低，耗水耗電少，但藥劑消耗量大，去除效率低。

　　②濕式洗氣法：在煙道中建一個填料吸收塔，在塔內(nèi)煙氣與堿性溶液對流混合，不斷地在填料中的空隙及表面接觸及反應(yīng)，使尾氣中的酸性氣體被吸收去除。其優(yōu)點(diǎn)去除率高，對SO2及HCL、HF去除率在90%以上。并對高揮發(fā)性重金屬物質(zhì)(如汞)有去除能力，但投資高，耗電、耗水量大，產(chǎn)生的廢水需要進(jìn)行處理。

　　③半干式洗氣法：是介于干式與濕式之間,增設(shè)一個半干法洗氣塔,實(shí)質(zhì)是一個噴霧干燥裝置,利用霧化器將熟石灰漿(Ca(OH)2)從塔頂或底部或切向噴入塔內(nèi)，煙氣與石灰漿同向或逆向在塔內(nèi)流動并充分接觸發(fā)生中和反應(yīng)，由于液滴直徑小，表面積大，不僅與尾氣液滴充分接觸，同時水分在塔內(nèi)能完全蒸發(fā)，不產(chǎn)生廢水。此法綜合了干法與濕法的特點(diǎn),較干法耗石灰粉少，較濕法耗水量低，同時免除了過多廢水的產(chǎn)生，且脫除率高,但是制漿系統(tǒng)復(fù)雜,反應(yīng)器(塔)內(nèi)易粘結(jié),噴咀能耗高。

　　④循環(huán)半干法：近年在半干法基礎(chǔ)上研發(fā)出能治理多種有毒廢氣的循環(huán)半干法技術(shù)。工藝的基本原理是利用干反應(yīng)劑CaO或熟石灰粉Ca(OH)2吸收煙氣的SO2、HCL、SO3,利用高活性炭,吸附煙氣中微量及重金屬物質(zhì)。整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，投資省，運(yùn)行成本低，且無污水產(chǎn)生,，終產(chǎn)物適用于氣力輸送，對SO2吸收率高，對HCL、HF、SO3等的吸收率更高,，與布袋除塵器配合,對二英及重金屬也具有很高的去除率，現(xiàn)今利用范圍廣。

　　(3)、氮氧化物NOx

　　①選擇性非還原反應(yīng)技術(shù)SNCR

　　選擇性非催化還原是指無催化劑的作用下，在適合脫硝反應(yīng)的“溫度窗口”內(nèi)噴入還原劑將煙氣中的氮氧化物還原為氮?dú)夂退Ｔ摷夹g(shù)一般采用爐內(nèi)噴氨、尿素或氫氨酸作為還原劑還原NOx。還原劑只和煙氣中的NOx反應(yīng)，一般不與氧反應(yīng)，該技術(shù)不采用催化劑，所以這種方法被稱為選擇性非催化還原法(SNCR)。由于該工藝不用催化劑，因此需要在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850~1100℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水。

　　用氨水：

　　4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O;

　　4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O;

　　8NH3+6NO2→7N2+12H2O;

　　用尿素：

　　(NH2)2CO→2NH2+CO;

　　NH2+NO→N2+H2O;

　　CO+NO→N2+CO2。

　　②選擇性催化還原技術(shù)SCR

　　在催化劑的作用下，往煙氣流程中噴入還原劑氨或尿素，把尾氣中的NOx還原成N2和H2O。

　　尿素水解:(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2;

　　NOX還原:NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O;

　　NH3氧化:4NH3+3O2→2N2+6H2O。

　　實(shí)際運(yùn)行工作中的調(diào)節(jié)

　　我們知道了煙氣污染物產(chǎn)生的原理，以及一些處理的方法，但是我們在電廠中設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中如何去處理呢?

　　1、粉塵

　　粉塵是垃圾的灰分隨排煙流動產(chǎn)生，做到零排放要由我們的布袋除塵器來控制，在實(shí)際運(yùn)行中要做到勤巡檢，保證每個布袋的完好性，發(fā)現(xiàn)破損布袋要及時隔離更換。其次就是避免布袋正壓往外揚(yáng)灰，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即處理。

　　2、二氧化硫SO2、氯化氫HCL

　　首先我們要明確酸性氣體是由燃燒垃圾產(chǎn)生的，只要燃燒的垃圾成分中含有S、CL元素，我們在燃燒過程中就會產(chǎn)生酸性氣體，但是怎么做到零排放或者少排放呢?我們就要從產(chǎn)生跟處理來入手。

　　在運(yùn)行中要密切關(guān)注燃燒情況，做到燃燒穩(wěn)定，時刻關(guān)注煙氣排放指標(biāo)。一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐負(fù)荷上升過快時，應(yīng)密切關(guān)注排放指標(biāo)是否上升過快，如果發(fā)現(xiàn)指標(biāo)上升過快應(yīng)人為干預(yù)脫酸系統(tǒng)運(yùn)行，加大反應(yīng)塔的石灰漿進(jìn)漿量、投入其他脫酸設(shè)備，保證中和反應(yīng)的堿性反應(yīng)(Ca(OH)2、CaO)的量能夠完全將產(chǎn)生的酸性氣體中和掉，如果仍然無法控制，應(yīng)降低鍋爐負(fù)荷運(yùn)行(如減料、收一次風(fēng)、加二次風(fēng))。

　　3、氮氧化物NOx

　　氮氧化物NOx的生產(chǎn)與爐內(nèi)的溫度、含氧量有關(guān)，在溫度超高、氧量低時，氮氧化物NOx都會大量生成。

　　所以我們要保證爐膛在850℃以上時應(yīng)保證溫度不會出現(xiàn)超高，并且保證爐內(nèi)含氧量在6%-8%之間。

　　如果發(fā)現(xiàn)爐膛溫度異常上升時應(yīng)該提前加大SNCR的噴入量(同時含有SCR的應(yīng)該以SNCR為主要調(diào)節(jié)、SCR為輔助調(diào)節(jié))，防止指標(biāo)異常上升過快，同時減弱爐內(nèi)燃燒(比如收一次風(fēng)、加二次風(fēng)，但是要保證爐溫在850以上)，同時密切關(guān)注煙氣排放指標(biāo)。

　　值得注意氧量過低時氮氧化物NOx生成量也會增加，所以發(fā)現(xiàn)氧量低導(dǎo)致氮氧化物NOx指標(biāo)異常上漲時，應(yīng)該加大SNCR的噴入量(同時含有SCR的應(yīng)該以SNCR為主要調(diào)節(jié)、SCR為輔助調(diào)節(jié))，同時減小一次風(fēng)、加大二次風(fēng)(助燃風(fēng))，提高爐內(nèi)含氧量，降低氮氧化物NOx的生成量。