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垃圾焚烧发电厂罗茨风机:垃圾焚烧发电厂注意了!烟气净化技术方案该这么选

  文章导读

  只有选择合适的烟气净化技术,才能用最小的投资达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485- 2001中规定的要求,达到保护环境的目的,从而提高电厂的经济效益和社会效益。

  ▲ 来源:煤化工知库

  垃圾焚烧发电厂中烟气净化系统的建设是一次性投资和持续性运行投入均较高的环保项目,约占整个垃圾发电厂工程造价的1/3。因此,如何结合资源条件,科学合理地选择切合实际的烟气净化技术十分重要。

  只有选择合适的烟气净化技术,才能用最小的投资达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485- 2001中规定的要求,达到保护环境的目的,从而提高电厂的经济效益和社会效益。

  1、几种工艺的比较

  目前,国内外垃圾焚烧行业的烟气净化工艺有多种方案,主要为脱酸系统和除尘系统的不同组合。

  1.1 脱酸系统比较

  垃圾焚烧中产生的酸性气体有HCl、SO2 等,脱除酸性气体的方法概括起来可分湿法、半干法、干法三种。它们对HCl 的去除效率分别为98%、90%、80%,对SO2 的去除效率分别为95%、80%~90%、75%,对吸取剂消耗过量系数为1、2、3。

  显然,湿式洗涤法对酸性气体的去除效果较好。但由于湿式洗涤法存在污水处理问题,其系统的投资费用约为半干法系统的1.75倍,同时其操作和维修费用也相应增加。

  干式脱酸法投资与半干法接近,但对酸性气体的去除效果较差。

  半干法最大的特点是充分利用烟气中的余热,使吸取剂中的水分蒸发,净化反应产物以干态固体的形式排出,避免了湿法净化技术的缺点。其净化过程是将烟气从较高温度降到设定温度,并喷入碱性吸取剂,使之与烟气中的酸性气体反应,且同时得到干燥的盐类产物,再用除尘器加以回收。

  将碱性吸取剂与烟气中的酸性气体进行充分的传质传热,不但提高了效率,同时也可将反应生成物得到干燥,最终得到易处理的干粉状生成物。半干法工艺较成熟,设备简单,一次性投资较低。

  其优点为:净化效率高,流程简单,设备少;生成物易处理,无二次污染;控制系统温湿度,可避免设备腐蚀;不结垢、不堵塞;对负荷波动适应性好,吸取剂用量可按烟气中污染物浓度进行调节;操作方便,维修量小;水耗量少,占地面积小。

  半干法脱酸已具有良好的应用实践,国内外焚烧厂业绩表明其可靠性高,性能良好。

  1.2 半干法脱酸塔形式的选择

  半干法脱酸塔有多种形式,如喷雾干燥吸取塔、气体悬浮式吸取塔、增湿灰吸取法(即多组份有毒废气治理技术)及循环灰吸取法。

  1.2.1 喷雾干燥吸取塔

  喷雾干燥吸取塔净化吸取剂采用石灰乳液,烟气一般为下流式,即烟气从喷雾干燥吸取塔的上部进入,下部流出。它的优点为:净化效率高,设备体积小。喷雾干燥吸取塔的喷嘴结构亦有二大类:

  (1)机械旋转喷嘴。通过高速电机带动喷嘴旋转(12000~18000r/min),在强大的离心力作用下,使吸取剂乳液得以雾化。该类喷嘴的缺点是设备投资高,运行费用大,操作中维护管理复杂。

  (2)压力雾化喷嘴。靠压缩空气喷吹吸取剂乳液,乳液与压缩空气在喷嘴头处强烈混合后从喷嘴喷出,使吸取剂乳液雾化,设备投资低,操作运行简便,但雾化效果较机械旋转喷嘴稍差。

  1.2.2 气体悬浮式吸取塔

  气体悬浮式吸取塔吸取剂也采用石灰乳液,它是以循环流化床技术为基础的烟气净化装置,其烟气流向为下进气上流式,采用压力雾化喷嘴。气体悬浮式吸取塔主要由反应器、旋风分离器、再循环箱等部件组成,设备体积较大且复杂。

  1.2.3 增湿灰吸取法

  增湿灰吸取法,即多组份有毒废气治理技术(M H G T)。M H G T 技术是在喷雾干燥净化法的基础上开发出来的。主要特点是采用干法吸取剂,水作为吸取剂的增湿用水,使吸取剂的含湿量从2% 增湿到 5%,以提高吸取剂的活性。

  同时将大量循环灰进入脱酸反应器,提高吸取剂的利用率,采用高倍率密相循环能有效防止吸取塔内壁结垢。它较原始干法的净化效率高,又无湿法水的二次污染,同时免去了喷雾干燥净化法吸取剂溶液的制备和喷雾过程。

  全套系统设备简单,操作灵活,脱硫率高、耗水量少,一次性投资较低,操作方便,维修量小,占地面积少。而且工作过程清洁,无废水产生,生成物易于处理。

  1.2.4 循环灰吸取法

  循环灰吸取法是采用烟气进口段喷水增湿,强化吸取剂活性的烟气脱硫工艺。来自焚烧炉的烟气由底部进入烟气吸取塔,水由烟气吸取塔下部的双流体雾化喷嘴喷入烟气吸取塔,新鲜消石灰和大量的循环灰由流化风机流化后送入吸取塔,它们以很高的传质速率在烟气吸取塔中与烟气和水充分混合,并与烟气中的有害气体发生反应,生成各反应产物。

  这些干态的反应产物从烟气吸取塔的出口进入布袋除尘器进行分离,布袋除尘器捕集到的物料大部分再循环进入烟气吸取塔。

  和MHGT 法一样,循环灰吸取法也免去了喷雾干燥净化法吸取剂溶液的制备和喷雾过程。与MHGT 法相比,它有着MHGT 法的同样优点,并且由于循环灰是干灰,经空气斜槽循环使用,增强了循环灰的流动性,使循环灰的循环过程流畅,循环灰入净化塔时不易堵塞。

  但同时,由于新鲜消石灰和循环灰是依靠净化塔内下部喷入的水雾来增湿,其增湿活化效果必定较直接用水混合增湿时稍差,因而导致脱酸效率的降低。

  1.3 除尘设备比较

  静电除尘器和布袋除尘器均可达到废气粒状污染物排放标准目标(80mg/m3),但静电除尘器效率再提高的可能性不大,而布袋除尘器如采用聚四氟乙烯薄膜滤料(PTFE),则粒状污染物可降至10mg/m3 以下。布袋除尘器对微小粒状物的捕集效果良好,对重金属、二恶英、呋喃等毒性物质具有较高的脱除效率。

  国外已发现静电除尘器内有二恶英与呋喃的再合成现象。因此,采用布袋除尘器,排烟中Hg 和Cd 的浓度可达到0.2mg/m3,而静电除尘器一般只能达到1mg/m3。

  另外,当排放标准要求较高时,可在系统中添加活性碳,增加对重金属吸附,然后被布袋除尘器捕集,而不需要对系统作重大改动。除尘器的布袋由于采用 PTFE 材料后,既能明显减小压力损失,又能提高对酸性物质控制要求的适应性。所以采用布袋除尘器显然比静电除尘器有利。

  其不足之处是滤袋寿命较短、维护工作量较大,致使其日常运行费用略高于静电除尘器。另外,布袋除尘器对进入烟气的温度要求比较严格,烟温过高,滤袋损坏。烟温过低,烟气中的酸气冷凝成酸滴,滤料受腐蚀而损坏。

  因此,其上游设备设置半干法脱酸塔比较合适,半干法脱酸塔能有效控制进入布袋除尘器烟气的酸度及温度,同时需设置良好的自控装置及旁通管。两种除尘器的性能比较见表1。

  2、烟气净化组合工艺比选

  根据烟气成份及污染排放标准,烟气净化系统由两个部分组成,即脱酸系统与除尘设备的组合。现行的工艺组合大致有以下四种形式。

  (1)静电除尘器(或布袋除尘器)+ 湿式洗涤塔;

  (2)半干法脱酸塔+ 布袋除尘器;

  (3)半干法脱酸塔+ 静电除尘器;

  (4)干法脱酸塔+ 袋式(或静电)除尘器。

  各种组合的优缺点及性能比较如表2 所示。

  3、综合选择

  综上所述,在技术选择和经济选择的基础上,利用比较分析法选择较合理的工艺。焚烧垃圾发电烟气净化技术方案推荐采用半干法脱酸塔加布袋除尘器的组合工艺,如图1 所示。

  以天津双港垃圾焚烧发电厂的烟气净化系统为例,其采用半干法吸取塔+活性炭喷射系统 +脉冲布袋除尘器的组合工艺。在石灰浆制备系统中,Ca(OH)2与一定量的水混合制成浓度约为 20%的石灰浆,然后被送至石灰浆供应槽。

  石灰浆自供应槽被送至位于半干式吸取塔顶部的旋转喷雾器,旋转喷雾器的雾化轮在12000r/min下工作,将吸取剂雾化成液滴,从而与烟气中的酸气发生化学反应。正常运行情况下,石灰浆给料流量应在700~1000L/ h,给料管道压力应在30~80kPa 范围之内。

  在活性炭喷射系统中,采用气力输送,气源由罗茨风机提供,活性炭经计量装置直接吹入吸取塔的烟气出口管道。使用的活性炭为200 目粉体,以保证比表面积和吸附能力。

  4、结束语

  烟气净化技术方案的选择是垃圾焚烧发电技术的重要组成部分,从技术和经济两方面综合考虑,推荐较合理的技术方案,对工程具体的建设要求和条件,科学而合理的选择烟气净化的技术方案具有引导意义。

垃圾焚烧发电厂罗茨风机:垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺探讨

  北极星大气网讯:摘要:从垃圾焚烧烟气中的主要污染物出发,以成都市某垃圾焚烧发电厂工程为例,探讨目前主流垃圾焚烧发电厂烟气处理的工艺路线、工艺方法以及设计要点,并提出了设计思路,并对烟气脱酸工艺做了分析。

  1引言

  随着金沙电子游戏官方入口3983国城市化进程的加快,人民生活水平不断提高,垃圾产生量也逐年递增。为避免环境污染,对垃圾进行综合治理,合理利用,已是刻不容缓的重要课题。垃圾焚烧是目前发达国家普遍推行的一种垃圾处理方式,可以有效分解垃圾中的有毒有害物质,杀灭各种病原体,焚烧后形成的固体残渣减量可达80%以上,占地少,方便填埋,还能产生电能进行再利用,可以说垃圾焚烧真正实现了垃圾处理的减量化、资源化、无害化。

  垃圾焚烧烟气中的污染物可分为颗粒物(粉尘)、酸性气体(SOx、NOx、HCl、HF等)、重金属(Hg、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等)和有机剧毒污染物(二噁英、呋喃等)四大类。为防止垃圾焚烧处理过程中对环境产生的二次污染,必须采取严格措施,利用烟气净化系统对焚烧产生的烟气进行处理,达到达标排放的目的。

  本文以刚建成投产的成都市某垃圾焚烧发电厂为例,对垃圾焚烧烟气处理工艺进行分析和探讨。

  2垃圾焚烧发电厂概述

  该项目垃圾处理规模为2400t/d,焚烧炉处理能力为4x600t/d,选择4MPa,400oC中温中压蒸汽参数的余热锅炉。每台焚烧炉配置一套烟气处理系统。

  3烟气净化处理工艺

  3.1工艺流程

  选择SNCR(选择性非催化还原法)+旋转喷雾脱酸塔+半干法(Ca(OH)2)+干法(NaHCO3)+活性碳喷射+高效袋式除尘器+SCR(选择性催化还原法)相结合的烟气净化工艺。实行《欧盟污染物排放标准》2000/EC/76。

  3.2SNCR系统

  SNCR系统是把氨水溶液喷射到焚烧炉内,除去焚烧炉内的氮氧化物的设备,化学反应方程式如下:

  4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

  通过在锅炉第一烟道喷入雾状氨水溶液,烟气中的氮氧化物浓度从锅炉入口设计值300mg/Nm3被分解到省煤器出口200mg/Nm3之下。所需氨水通过压缩空气和双流体喷嘴被喷进炉内,根据省煤器出口NOg浓度,DCS系统自动进行演算以控制氨水溶液供应泵的输出。氨水溶液供应泵送来的氨水溶液与稀释水汇合,再由氨水溶液管线搅拌器进行充分混合,送到喷嘴喷射。

  该工程在锅炉第一烟道分多层共设置6跟喷雾喷嘴。氨水溶液储罐一座,供SNCR和SCR系统共同使用,存储20%氨水溶液7天用量。氨水溶液供应泵设5台定量泵,4用1备。稀释水供应泵采用涡流泵,设2台,1用1备。

  3.3脱酸反应系统

  脱酸反应系统包括机械旋转喷雾脱酸塔和消石灰喷射装置。每条焚烧线设一座喷雾脱酸塔。脱酸塔为圆筒形,底部为锥形,椎体上设置电伴热系统以防止灰渣结露,并进行保温,底部有破碎机和卸料阀,以保证反应物能顺利排出。脱酸塔上方,是带导流板的蜗壳形入口通道,能使进入烟气产生良好的涡流和均匀分配。脱酸塔上方布置有石灰浆高位液槽,以保证供浆压力恒定。根据烟囱处HCl、SO2、HF的浓度,DCS计算出所需的消石灰浆流量,进而通过消石灰流量阀门控制消石灰流量。

  工艺水用作烟气冷却水。为维持半干式脱酸塔出口温度一定,冷却水流量通过冷却水流量阀自动控制。冷却水流量阀由设置在DCS内的半干式脱酸塔出口温度调节器调节。3.4石灰浆制备系统

  石灰浆制备系统为公用系统,4条烟气净化线公用一套制浆系统,包括1个消石灰储仓、2个制备罐、1个浆液供应装置。消石灰储仓总容积350m3,贮存天数7天。每个制备罐均设搅拌装置及液位指示,主要功能是为脱酸塔连续提供所需流量的浓度大约10-17%的石灰浆。设置一台带搅拌器的消石灰供应罐,容量为4条线8小时消耗量,供应罐液位进行测量,由DCS进行监视。设置2台消石灰浆供应泵,1用1备,装有被供应罐液位限制的连锁回路。

  3.5碳酸氢钠及消石灰喷雾系统

  当机械旋转喷雾器进行维修或更换时,将启用该系统,可以使HCl、SOx减少到排放指标范围内。该装置设置在布袋除尘器入口烟道处。另外,在布袋除尘器滤袋表面预涂时,也要运行本设备。

  设一座碳酸氢钠料仓,容量为1台机械旋转喷雾器停止工作时,满足烟气净化需要3天的量。料仓内设料位开关、空气流化装置及振动式架桥破解装置。

  在料仓底部设4个排放口,每个排放口设置定量给料的出料装置。通过将烟气中'(1、0,的设定值与实际值进行比较得到PID控制值进而通过变频器来控制粉体流量。

  同样,设消石灰料仓1座,设计思路类似于碳酸氢钠料仓。

  碳酸氢钠或消石灰由鼓风机输送至喷射器喷人布袋除尘器人口烟道内。如果供应管线发生堵塞等情况,管线内的压力开关会检测出来。

  3.6活性炭储存和输送系统

  活性炭从脱酸塔后、布袋除尘器前的烟道混合器中喷人,主要作用是控制二噁英及重金属的排放量,使其达到排放要求。为了使活性炭粉末和烟气充分混合,增加活性炭和烟气的接触时间,本系统设置了特殊的烟气管道混合器。为保证系统运行的稳定性,除了设置金沙电子游戏官方入口3983输送物料外,还另接了一套压缩空气管路作为旁路,以保证系统的连续运行。活性炭的用量根据焚烧线烟气量进行控制。

  3.7布袋除尘器

  设在线脉冲清扫和离线脉冲清扫两种方式。正常运行时,采用在线脉冲清扫,利用压差控制自动运行。定期清灰方式为当系统达到设定的定期清灰时间,脉冲压缩空气从布袋的清洁侧喷人布袋,吹落附着的滤袋上的灰尘。

  本系统供气由独立贮气罐供给,除尘效率>99.84,阻力小于等于1500Pa。

  3.8烟气再加热系统及SCR系统

  烟气再加热系统是把从布袋除尘器出来的烟气加热到适合SCR系统脱销反应温度的加热装置。布袋除尘器出口烟气温度约为145oC,该温度不适合催化剂活性化温度,需要升温至以上。利用高压蒸汽作为热源进行热交换。

  SCR系统是把氨气喷人催化剂反应塔内,去除氮氧化物的设备。催化反应塔设置在烟气再加热器的下游,在催化反应塔中的脱销反应与SNCR系统相同:

  4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

  催化剂材质为Ti〇2-W〇3-V205系列,蜂窝状结构。催化剂由2层:1层备用构成。氨水溶液供应栗使用膜式栗,设5台,4用一备。为控制烟囱出口的80x浓度,氨水溶液流量由DCS演算处理,自动控制在最合适的流量。

  3.9飞灰输送系统

  包括:螺旋输送机、刮板输送机、斗式提升机、飞灰储仓。脱酸塔及布袋除尘器灰斗中的灰经螺旋输送机送至刮板输送机,再由刮板输送机将飞灰送至斗式提升机中,飞灰经提升后落人飞灰储仓中。储仓中的灰分两路进行处理,一路通过干灰散装机排出,另外一路由输送机送至飞灰固化系统。

  3.10烟气净化系统运行效果

  本套净化工艺在垃圾焚烧发电厂投人运行一年多以来,运行稳定,达到《欧盟污染物排放标准》2000/EC/76。

  4烟气净化系统设计思路

  4.1烟气净化系统不影响焚烧炉的稳定运行。脱酸反应系统具有动态适应能力,保证装置高效稳定运行。

  4.2对酸性气体、烟尘、二噁英等污染物进行有效脱除,确保烟气达标排放。

  4.3技术装备水平先进、实用、可靠、经济。

  4.4设备布置紧凑合理,占地少,最大限度降低投资。

  4.5采用计算机控制系统,提高自动化生产水平,基本实现中控室集中控制,为降低工人劳动强度,提高生产效率,创造良好条件。

  4.6出于经济性考虑,净化系统使用价格便宜、易于采购、便于运输的药剂。

  结语

  选择SNCR(选择性非催化还原法):旋转喷雾脱酸塔:半干法(Ca(0H))+干法(8aHC03)+活性碳喷射+高效袋式除尘器+SCR(选择性催化还原法)相结合的烟气净化工艺,对垃圾焚烧烟气中污染物质的去除有很好的效果,在生产运行中能实现稳定的达标排放,设备运行稳定。该工艺的选择以及对设计要点的分析,可为相关工程建设提供参考和借鉴,有推广使用的价值。

垃圾焚烧发电厂罗茨风机:垃圾焚烧发电厂烟气净化技术方案的选择

  原标题:垃圾焚烧发电厂烟气净化技术方案的选择

  垃圾焚烧发电厂中烟气净化系统的建设是一次性投资和持续性运行投入均较高的环保项目,约占整个垃圾发电厂工程造价的1/3。因此,如何结合资源条件,科学合理地选择切合实际的烟气净化技术十分重要。只有选择合适的烟气净化技术,才能用最小的投资达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485- 2001中规定的要求,达到保护环境的目的,从而提高电厂的经济效益和社会效益。

  1 几种工艺的比较

  目前,国内外垃圾焚烧行业的烟气净化工艺有多种方案,主要为脱酸系统和除尘系统的不同组合。

  1.1 脱酸系统比较

  垃圾焚烧中产生的酸性气体有HCl、SO2 等,脱除酸性气体的方法概括起来可分湿法、半干法、干法三种。它们对HCl 的去除效率分别为98%、90%、80%,对SO2 的去除效率分别为95%、80%~90%、75%,对吸取剂消耗过量系数为1、2、3。

  显然,湿式洗涤法对酸性气体的去除效果较好。但由于湿式洗涤法存在污水处理问题,其系统的投资费用约为半干法系统的1.75倍,同时其操作和维修费用也相应增加。

  干式脱酸法投资与半干法接近,但对酸性气体的去除效果较差。

  半干法最大的特点是充分利用烟气中的余热,使吸取剂中的水分蒸发,净化反应产物以干态固体的形式排出,避免了湿法净化技术的缺点。其净化过程是将烟气从较高温度降到设定温度,并喷入碱性吸取剂,使之与烟气中的酸性气体反应,且同时得到干燥的盐类产物,再用除尘器加以回收。将碱性吸取剂与烟气中的酸性气体进行充分的传质传热,不但提高了效率,同时也可将反应生成物得到干燥,最终得到易处理的干粉状生成物。半干法工艺较成熟,设备简单,一次性投资较低。其优点为:净化效率高,流程简单,设备少;生成物易处理,无二次污染;控制系统温湿度,可避免设备腐蚀;不结垢、不堵塞;对负荷波动适应性好,吸取剂用量可按烟气中污染物浓度进行调节;操作方便,维修量小;水耗量少,占地面积小。

  半干法脱酸已具有良好的应用实践,国内外焚烧厂业绩表明其可靠性高,性能良好。

  1.2 半干法脱酸塔形式的选择

  半干法脱酸塔有多种形式,如喷雾干燥吸取塔、气体悬浮式吸取塔、增湿灰吸取法(即多组份有毒废气治理技术)及循环灰吸取法。

  1.2.1 喷雾干燥吸取塔

  喷雾干燥吸取塔净化吸取剂采用石灰乳液,烟气一般为下流式,即烟气从喷雾干燥吸取塔的上部进入,下部流出。它的优点为:净化效率高,设备体积小。喷雾干燥吸取塔的喷嘴结构亦有二大类:

  (1)机械旋转喷嘴。通过高速电机带动喷嘴旋转(12000~18000r/min),在强大的离心力作用下,使吸取剂乳液得以雾化。该类喷嘴的缺点是设备投资高,运行费用大,操作中维护管理复杂。

  (2)压力雾化喷嘴。靠压缩空气喷吹吸取剂乳液,乳液与压缩空气在喷嘴头处强烈混合后从喷嘴喷出,使吸取剂乳液雾化,设备投资低,操作运行简便,但雾化效果较机械旋转喷嘴稍差。

  1.2.2 气体悬浮式吸取塔

  气体悬浮式吸取塔吸取剂也采用石灰乳液,它是以循环流化床技术为基础的烟气净化装置,其烟气流向为下进气上流式,采用压力雾化喷嘴。气体悬浮式吸取塔主要由反应器、旋风分离器、再循环箱等部件组成,设备体积较大且复杂。

  1.2.3 增湿灰吸取法

  增湿灰吸取法,即多组份有毒废气治理技术(M H G T)。M H G T 技术是在喷雾干燥净化法的基础上开发出来的。主要特点是采用干法吸取剂,水作为吸取剂的增湿用水,使吸取剂的含湿量从2% 增湿到 5%,以提高吸取剂的活性。同时将大量循环灰进入脱酸反应器,提高吸取剂的利用率,采用高倍率密相循环能有效防止吸取塔内壁结垢。它较原始干法的净化效率高,又无湿法水的二次污染,同时免去了喷雾干燥净化法吸取剂溶液的制备和喷雾过程。全套系统设备简单,操作灵活,脱硫率高、耗水量少,一次性投资较低,操作方便,维修量小,占地面积少。而且工作过程清洁,无废水产生,生成物易于处理。

  1.2.4 循环灰吸取法

  循环灰吸取法是采用烟气进口段喷水增湿,强化吸取剂活性的烟气脱硫工艺。来自焚烧炉的烟气由底部进入烟气吸取塔,水由烟气吸取塔下部的双流体雾化喷嘴喷入烟气吸取塔,新鲜消石灰和大量的循环灰由流化风机流化后送入吸取塔,它们以很高的传质速率在烟气吸取塔中与烟气和水充分混合,并与烟气中的有害气体发生反应,生成各反应产物。这些干态的反应产物从烟气吸取塔的出口进入布袋除尘器进行分离,布袋除尘器捕集到的物料大部分再循环进入烟气吸取塔。

  和MHGT 法一样,循环灰吸取法也免去了喷雾干燥净化法吸取剂溶液的制备和喷雾过程。与MHGT 法相比,它有着MHGT 法的同样优点,并且由于循环灰是干灰,经空气斜槽循环使用,增强了循环灰的流动性,使循环灰的循环过程流畅,循环灰入净化塔时不易堵塞。但同时,由于新鲜消石灰和循环灰是依靠净化塔内下部喷入的水雾来增湿,其增湿活化效果必定较直接用水混合增湿时稍差,因而导致脱酸效率的降低。

  1.3 除尘设备比较

  静电除尘器和布袋除尘器均可达到废气粒状污染物排放标准目标(80mg/m3),但静电除尘器效率再提高的可能性不大,而布袋除尘器如采用聚四氟乙烯薄膜滤料(PTFE),则粒状污染物可降至10mg/m3 以下。布袋除尘器对微小粒状物的捕集效果良好,对重金属、二恶英、呋喃等毒性物质具有较高的脱除效率。国外已发现静电除尘器内有二恶英与呋喃的再合成现象。因此,采用布袋除尘器,排烟中Hg 和Cd 的浓度可达到0.2mg/m3,而静电除尘器一般只能达到1mg/m3。

  另外,当排放标准要求较高时,可在系统中添加活性碳,增加对重金属吸附,然后被布袋除尘器捕集,而不需要对系统作重大改动。除尘器的布袋由于采用 PTFE 材料后,既能明显减小压力损失,又能提高对酸性物质控制要求的适应性。所以采用布袋除尘器显然比静电除尘器有利。

  其不足之处是滤袋寿命较短、维护工作量较大,致使其日常运行费用略高于静电除尘器。另外,布袋除尘器对进入烟气的温度要求比较严格,烟温过高,滤袋损坏。烟温过低,烟气中的酸气冷凝成酸滴,滤料受腐蚀而损坏。

  因此,其上游设备设置半干法脱酸塔比较合适,半干法脱酸塔能有效控制进入布袋除尘器烟气的酸度及温度,同时需设置良好的自控装置及旁通管。两种除尘器的性能比较见表1。

  2 烟气净化组合工艺比选

  根据烟气成份及污染排放标准,烟气净化系统由两个部分组成,即脱酸系统与除尘设备的组合。现行的工艺组合大致有以下四种形式。

  (1)静电除尘器(或布袋除尘器)+ 湿式洗涤塔;

  (2)半干法脱酸塔+ 布袋除尘器;

  (3)半干法脱酸塔+ 静电除尘器;

  (4)干法脱酸塔+ 袋式(或静电)除尘器。

  各种组合的优缺点及性能比较如表2 所示。

  3 综合选择

  综上所述,在技术选择和经济选择的基础上,利用比较分析法选择较合理的工艺。焚烧垃圾发电烟气净化技术方案推荐采用半干法脱酸塔加布袋除尘器的组合工艺,如图1 所示。

  以天津双港垃圾焚烧发电厂的烟气净化系统为例,其采用半干法吸取塔+活性炭喷射系统 +脉冲布袋除尘器的组合工艺。在石灰浆制备系统中,Ca(OH)2与一定量的水混合制成浓度约为 20%的石灰浆,然后被送至石灰浆供应槽。石灰浆自供应槽被送至位于半干式吸取塔顶部的旋转喷雾器,旋转喷雾器的雾化轮在12000r/min下工作,将吸取剂雾化成液滴,从而与烟气中的酸气发生化学反应。正常运行情况下,石灰浆给料流量应在700~1000L/ h,给料管道压力应在30~80kPa 范围之内。

  在活性炭喷射系统中,采用气力输送,气源由罗茨风机提供,活性炭经计量装置直接吹入吸取塔的烟气出口管道。使用的活性炭为200 目粉体,以保证比表面积和吸附能力。

  4 结束语

  烟气净化技术方案的选择是垃圾焚烧发电技术的重要组成部分,从技术和经济两方面综合考虑,推荐较合理的技术方案,对工程具体的建设要求和条件,科学而合理的选择烟气净化的技术方案具有引导意义。

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垃圾焚烧发电厂罗茨风机:生活垃圾焚烧厂烟气净化系统提标改造工艺选择及工程案例分析

  原标题:生活垃圾焚烧厂烟气净化系统提标改造工艺选择及工程案例分析

  摘 要:

  对SNCR、SCR脱硝工艺进行分析、比较,对干法、旋转喷雾半干法、二流体喷雾半干法、湿法脱酸工艺进行分析、比较,并探讨了二噁英脱除工艺技术,综合考虑各方面有利、不利因素,结合烟气净化改造工程的特点,选择了切实有效的烟气净化改造工艺,改造后烟气排放指标满足新国标。

  关键词:生活垃圾; 焚烧; 烟气净化; 提标改造;

  随着城市化进程的加快,以及生活水平的不断提升,生活垃圾的产生量与日俱增,多城市出现了“垃圾围城”现象。利用垃圾焚烧发电,不仅解决了垃圾处理问题,同时变废为宝,产生电能,其环境价值、经济价值较高。金沙电子游戏官方入口3983国新建的垃圾焚烧发电厂数量逐年增加,2021年底已运行的垃圾焚烧发电厂为250座,焚烧法在生活垃圾处理方式中所占的比例也逐年上升,到2020年底,全国设市城市垃圾焚烧处理能力占总处理能力的50%以上。但不可避免的生活垃圾在焚烧过程中会产生含有颗粒物、HCl、SO 2 、NOx、二噁英等有害物质的烟气。

  早期建设的生活垃圾焚烧厂多数已无法达到2021年重新修订的污染控制标准,特别是粉尘、NOx、HCl、SOx、二噁英及重金属的排放要求显著提高。且近年来雾霾愈来愈额严重,对早期建设的生活垃圾焚烧厂烟气净化系统进行提标改造势在必行。

  表1 烟气中污染物日均浓度(mg/m 3 )排放标准对比

  1 烟气净化改造工艺选择

  1.1 脱硝工艺

  垃圾焚烧过程产生的NOx分为3类:燃料型、热力型、快速型。

  1.1.1 SNCR脱硝技术

  SNCR脱硝技术是在850~1100℃的温度窗口内喷入氨水、尿素溶液等氨基还原剂,还原剂与NOx发生反应而被去除。SNCR的脱硝效率在30%~60%之间。

  1.1.2 SCR脱硝技术

  SCR脱硝技术是在O 2 和非均相催化剂存在条件下,在300~400℃温度窗口内,用还原剂NH 3 将烟气中的NOx还原为N 2 和H 2 O,SCR的脱硝效率可达80%以上。SCR反应器的布置方式有3种:高温高尘、高温低尘、低温低尘。垃圾焚烧厂倾向于低温低尘布置,将反应器布置于脱酸塔和布袋除尘器之后,使催化剂工作在低尘、低SO 2 的无害烟气环境中,这样布置的好处是可以减少催化剂的堵塞和腐蚀问题,也可以避免催化剂的中毒问题,因此催化剂的寿命较长。但这样布置的主要问题是:布袋除尘器出口的烟气温度一般在120~180℃,因此,在烟气进入SCR反应器之前需加热至300~400℃,这样大幅度的增加了能源消耗。

  近年来,低温SCR催化剂得到了广泛研究,目前应用于实际项目的SCR催化温度有:170、190、230℃。出布袋的烟气经加热器加热至所需相应温度,在相应温度窗口内,用还原剂NH 3 将烟气中的NOx还原为N 2 和H 2 O,反应原理:

  1.1.3 脱硝工艺比较

  1.2 脱酸工艺

  适用于生活垃圾焚烧厂的烟气脱酸工艺主要有:干法、半干法、湿法。

  1.2.1 干法脱酸

  垃圾焚烧余热锅炉出口的烟气温度为200℃左右,烟气经冷却塔/反应塔喷水降温至150℃左右进入布袋除尘器,干法脱酸是在冷却塔下游和布袋除尘器上游烟道内喷入消石灰干粉或碳酸氢纳粉末,烟气中的酸性气体与消石灰干粉或碳酸氢纳粉末发生反应而被脱除,干法投资省,设备简单,但由于是气固反应,净化效率低。

  1.2.2 半干法脱酸

  半干法是用消石灰浆液或氢氧化钠碱液与酸性气体反应,并通过喷水控制反应温度,在吸取中和反应过程中水分蒸发,产生固体反应物,集中收集。半干法根据雾化器形式可分为旋转喷雾半干法和二流体喷雾半干法。

  表2 脱硝技术比较

  旋转喷雾半干法是利用喷雾干燥的原理将石灰浆送入旋转雾化器,旋转雾化器转速为8000~15000r/min,将石灰浆液雾化成平均滴径30~40μm的雾滴喷入反应塔内,烟气中的酸性物质在液滴表面被吸取,发生气相与液相反应为主的化学吸取反应,生成硫酸钙等盐类,同时,烟气中的热量与雾滴之间通过强制性对流传热,使雾滴充分蒸发,形成固态反应产物。其化学反应如下。

  二流体喷雾半干法是将氢氧化钠碱液经气液二流体喷嘴喷入反应塔内,雾滴直径70μm左右,碱液雾滴与酸性物质发生酸碱中和反应而去除,同时烟气中的热量与雾滴对流换热,使雾滴充分蒸发,形成固态反应产物。其化学反应如下。

  1.2.3 湿法脱酸

  湿法脱酸是烟气出布袋除尘器之后进入湿式洗涤塔,在洗涤塔内,烟气由下至上,碱液由上至下,烟气与碱液逆流接触,进行传热传质,经降温、酸碱中和反应去除烟气中的酸性污染物。出洗涤塔的烟气,为防止白烟需设置烟气升温装置。湿法是气液反应,净化效率极高。

  1.2.4 脱酸工艺比较

  由表3知,对于改造项目,需考虑场地限制、原引风机压损及功率、改造成本、运行成本、改造后实行的排放标准等因素,综合考虑选择改造脱酸工艺。

  1.3.1 活性炭吸附

  通过在进除尘器前的烟气管道内喷入活性炭,用活性炭吸附重金属及二噁英,保证重金属及二噁英的排放浓度达到排放标准。由于活性炭具有极大的比表面积,因此只要活性炭与烟气混合均匀且达到足够的接触时间就可以达到要求的净化效率。活性炭喷入烟道后,即在烟道内开始吸附二噁英、Hg等重金属污染物,但并没有达到饱和,随后与烟气一起进入袋式除尘器中吸附在滤袋表面上,与通过滤袋表面的烟气充分接触,最终达到去除烟气中重金属及二噁英的目的。该工艺目前已广泛应用于生活垃圾焚烧厂。

  表3 脱酸工艺比较

  1.3.2 SCR脱硝协同脱除二噁英

  SCR主要用于去除NOx,SCR系统可协同催化氧化降解二噁英。

  1.3.3 湿法协同脱除二噁英

  湿法主要用于去除酸性污染物及粉尘,湿法系统可协同吸取去除二噁英。

  2 烟气净化改造工程案例分析

  2.1 改造项目情况概述

  表4 锅炉出口烟气中污染物浓度/(mg/m 3 )参数

  表5 改造前烟气中污染物浓度/(mg/m 3 )检测值

  图1 改造前烟气净化工艺

  2.2 改造方案

  2.2.1 增设SNCR系统

  针对该项目实际情况,NOx排放不满足新标准,综合考虑场地限制、引风机不更换、投资成本、运行费用等条件,脱硝采用SNCR系统,增设SNCR系统设备1套,用尿素作为还原剂,尿素溶液制备系统公用,输送至2台焚烧炉。

  2.2.2 改造脱酸系统

  HCl、SOx排放不满足新标准,综合考虑场地限制、引风机不更换、投资成本、运行费用等条件,因旋转喷雾半干法反应塔塔体尺寸较大,占地大,现场场地位置紧张,且旋转雾化器投资较大,因此本改造项目不采用旋转喷雾半干法。而二流体喷雾半干法塔体直径小,占地小,投资省,因此本改造项目采用“二流体喷雾半干法+干法”系统,改造现有的干法反应塔(见图1),原干法塔烟气从底部进入,经冷却,喷消石灰粉脱酸反应,烟气从顶部出来引至布袋除尘器。因原反应塔直径不满足设计要求,重新设计反应塔(见图2),烟气经锅炉引至反应塔,烟气从顶部进入反应塔,从底部锥斗出反应塔,进布袋除尘器,碱液从反应塔顶部的二流体喷嘴喷入,其雾化液滴粒径均匀,平均雾滴直径为50~80μm,与烟气中的酸性污染物反应,同时烟气被降温,反应塔内的喷水量的调节是根据反应塔出口温度的变化进行自动调节。在反应塔和布袋除尘器间的烟道内喷入消石灰粉中和酸性气体,未反应的部分消石灰随烟气流进入除尘器内,被截留在除尘器的布袋表面,因此在除尘器布袋表面又形成了1层吸取剂过滤层,继续与烟气中的酸性气体反应。

  图2 改造后烟气净化工艺

  碱液制备输送系统由氢氧化钠储罐、稀释罐、氢氧化钠喷射计量泵、氢氧化钠混匀器等组成。根据需要,把氢氧化钠溶液从氢氧化钠溶液贮槽(30%)输送到稀释罐,经稀释的溶液,用计量泵输送至混合器,在此与适量的水混合成为向反应塔喷的喷雾液。根据需要,喷雾溶液被送到半干式反应塔顶部的二流体喷嘴。喷雾溶液经过喷嘴后呈雾状,再与烟气均匀接触。在反应塔里,烟气中的二氧化硫等有害气体与氢氧化钠溶液反应后被吸取而去除。

  干法喷射系统主要使用消石灰干粉与烟气中酸性气体反应,去除二氧化硫等酸性污染物。消石灰供应系统由储料仓、计量斗、气力输送风机等组成。该系统主要作用是完成脱硫所需石灰粉的储存及投加等功能。氢氧化钙粉末(粒径75μm,纯度大于90%)从厂外运来,并通过槽车的气力输送至石灰储料仓。为防止石灰输送过程中到处飞扬,储料仓顶设有除尘器收集粉尘。通过称量系统控制消石灰粉投加量。

  根据烟囱测得的HCl、SO 2 排放浓度指标,通过输送、计量控制消石灰的投加量。消石灰落入喷射管道内,通过罗茨风机将石灰粉送入反应烟道内。

  当HCl、SO 2 排放浓度超标时,补充喷入氢氧化钠碱液。

  2.2.3 增设活性炭喷射系统

  为使二噁英排放达到新标准,综合考虑场地限制、投资成本等条件,采用活性炭喷射吸附系统,通过在进除尘器前的烟气管道内喷入活性碳,用活性碳吸附重金属及二噁英,保证重金属及二噁英的排放浓度达到国家排放标准。

  由于活性碳具有极大的比表面积,因此只要活性碳与烟气混合均匀且达到足够的接触时间就可以达到要求的净化效率。活性碳喷入烟道后,即在烟道内开始吸附二噁英、Hg等重金属污染物,但并没有达到饱和,随后与烟气一起进入袋式除尘器中吸附在滤袋表面上,与通过滤袋表面的烟气充分接触,最终达到去除烟气中重金属及二噁英的目的。

  每一条烟气净化线均配备1套活性炭喷射系统。在袋式除尘器前由罗茨风机喷入活性炭。吸附杂质后的活性炭粉末在袋式除尘器中收集。通过称量系统控制活性炭粉投加量。

  2.3 改造效果

  表6 改造后烟气中污染物浓度/(mg/m 3 )检测值

  3 结论

  垃圾焚烧烟气净化改造受场地、原引风机、投资成本、运行成本、操作稳定性等条件影响,通过比较各种适用的脱硝工艺、脱酸工艺,结合工程实际情况,综合考虑各方面因素,采用“SNCR+半干法+干法”工艺,对原有的烟气净化系统进行改造,稳定运行近1年,各项污染物稳定、持续、全面达到GB18458-2021排放标准,有利于保护环境,为垃圾焚烧厂烟气净化系统改造提供了参考。

  (文章来源:电力行业节能环保公众服务平台)

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