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垃圾焚烧发电厂烟气脱硝净化工艺及应用
编辑:  来源: /hydt/n1117.html   发布时间:2018-05-21

我国国民经济的迅速发展,使得我国的城市化水平也在不断提升,人们的生活水平在这种背景之下居高不下,而所产生的垃圾也在日益增多。这样由此带来的环境污染问题日趋严重,垃圾的危害开始成为人们所关注的一个重要的话题,而垃圾的无害处理也开始成为生态环境领域当中较为突出的一个话题。垃圾焚烧发电厂利用垃圾焚烧的热量发电,使垃圾能够变废为宝,为人们提供相关的服务。但是在垃圾焚烧的过程当中会产生一些有害的气体,如何对这些有害气体进行处理?那么,分析这一研究具有十分重要的现实价值。

1.焚烧垃圾发电厂烟气净化工艺——酸性气体脱除酸性气体净化过程按照有无废水分为干处理,半干处理和湿处理,每个过程都有其组合形式,也有自己的优点和缺点。

首先分析干处理,在进行除酸的时候可以有两种方法,一种是干燥反应塔,将反应塔中的干燥药物和酸性气体结合使其进行反应,然后将一部分反应物与气体一起加入沉淀器中,使其与酸反应。还有一种是在注入干粉药剂之前进入除尘器,药剂在灰尘和酸性气体反应中,选择消石灰(Ca(OH)2)或碳酸氢钠(NaHCO3)干粉,使干粉颗粒的表面直接与酸性气体接触,导致化学中和反应发生,形成无害的中性盐颗粒,在灰尘中反应产物与捕获烟道气中的灰尘和不参与反应的吸取剂,可以达到净化酸性气体的目的[1]。

其次是采用半干式反应塔吸取剂进行,一般采用氧化钙(CaO)原料,由氢氧化钙(Ca(OH)2)溶液制成,在烟气净化过程中通常放置在除尘设备之前,注入石灰浆在反应塔中,浆料形成大量颗粒后必须由除尘器收集。通过喷嘴或旋转喷雾器将石灰浆溶液喷射到反应器中,通常从反应塔顶部注入以形成具有非常小粒径的液滴。由于水的蒸发降低了废气的温度并改善了其湿度,使得酸和石灰浆料反应成盐,落到底部。

半干式反应塔石灰不完全反应,烟气进入除尘器后,如果除尘设备使用袋式除尘器,部分未反应物质将附着在过滤袋上并通过过滤袋的酸性气体反应,脱酸效率进一步提高,对于石灰浆的利用率也相应提高。

第三是以洗涤器的形式进行湿式脱酸,烟气在与碱性溶液充分接触后进入洗涤器,以获得更好的脱酸效果。洗涤器设置在除尘器的下游,以防止颗粒污染物堵塞喷嘴并影响其正常操作。同时湿式洗涤器不能放置在袋式过滤器的上游,因为高湿度饱和烟气会导致颗粒物质堵塞滤布,使得气体不能通过滤布。干处理工艺效率低,一般不能满足排放目标要求。如果垃圾中的Cl和S含量低,则半干处理理论上可以满足项目排放指标的要求,但半干处理难以保证废物组成波动较大时的效果。

湿处理酸净化过程中酸性气体去除效率最高,工艺流程各种组合,但工艺过于复杂,配套设备较多,并对废水处理问题进行了后续跟踪。基于上述分析,一般垃圾焚烧发电厂采用“半干+干式”处理组合工艺,可以确保顺利排放。这种技术结合成熟,操作可靠,控制方便灵活。2.焚烧垃圾发电厂烟气净化工艺——脱硝技术首先分析的是SNCR技术,这是选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction,选择性非催化还原法)进行,在烟气温度为850~1100℃,在O2条件共存的情况下,将氨或尿素等脱氮剂直接送到炉中,氮氧化物被还原成氮和水。

由于该方法不需要催化剂的作用,因此可以避免催化剂堵塞或中毒的发生。去除效率受到脱硝器和氮氧化物之间的接触条件(例如,炉温受垃圾特性变化和反应时间的影响)的影响很大。因此,喷嘴吹出口的位置必须根据炉子形状确定,要确定具体的形状。SNCR技术一般使用氨或尿素作为还原剂,使用喷枪将还原剂注入焚烧炉高温区,将NOx分解成N2和O2,达到NOx去除的目的。

然而,在还原反应的情况下,氨作为还原剂,如果注入太多则不能及时反应,将导致一系列后续问题。如残留在烟气中,随着烟气中HCl的反应导致气态氯化氨产生,导致白烟。部分氨盐沉积在锅炉壁和背面再加上除尘器,导致腐蚀发生,同时导致其他污染物的增加,一些研究表明,NOx去除率最好限制在50%左右[2]。其次分析的是SCR选择性催化还原反硝化技术,目前这是国际上最广泛使用的烟气脱氮技术,在催化剂作用下温度约为280~420℃的烟气,SCR技术受催化剂的作用,NH3以将烟道气中的NOx还原成N2。

反应过程通常被认为是与分子NO反应的NH3分子,会产生一个N2分子,同时催化剂被还原;O2的存在可使催化剂再氧化,从而完成整个催化循环。这也是为什么这个过程称为选择性催化还原的原因。选择性催化还原反硝化技术目前是日益广泛应用的烟气脱氮技术,在日本、欧洲、美国等国家和地区的大多数发电厂基本上都是应用这种技术,它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,除脱效率高(达90%以上),运行可靠且维修方便等都是其优点。

第三就是SNCR+SCR组合脱氮技术。由于SCR和SNCR具有自己的优势,SNCR和SCR并不是两个系统相互排斥的,相反当两种技术同时结合使用时,可以有效地中和两种技术的缺点,保证投资成本和脱氮效率找到最佳平衡。

所以如果大家想要节省投资和控制运营成本的时候,同时确保超过80%的脱氮效率,而且要保证低氨逸出率,可以采取SNCR和SCR两种组合的方式,能够理性对NOx分配,关闭除了满足排放要求的负载外,还要尽可能降低成本。由于SCR中的大部分NOx已被SNCR除去,所以SCR所需的SCR和反应堆将变小,投资成本将会降低很多。值得注意的是,垃圾焚烧发电项目采用SNCR+SCR组合脱氮技术,为了降低能源投入,降低运行成本,必须尽量减少袋式除尘器出口烟气(150-190℃)所需的温升,应使用有效温度尽可能靠近除尘器出口温度催化剂。

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