生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的分析
1 前言
目前國(guó)內(nèi)已建成運(yùn)營(yíng)的生活垃圾焚燒廠煙氣排放均執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2001）或歐盟1992標(biāo)準(zhǔn)。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格及國(guó)家有關(guān)節(jié)能減排政策的實(shí)施，國(guó)內(nèi)已有部分籌建的生活垃圾焚燒廠煙氣排放執(zhí)行EU2000/76/EC（歐盟2000）標(biāo)準(zhǔn)。
垃圾焚燒廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)GB18485-2001、歐盟1992標(biāo)準(zhǔn)、EU2000/76/EC見(jiàn)表1。
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注：1）本表規(guī)定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)限值，均以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含11%O2的干煙氣為參考值換算。
2）煙氣最高黑度時(shí)間，在任何1h內(nèi)累計(jì)不得超過(guò)5min。
3）GB18485-2001中HCl、HF、SOX、NOX、CO為小時(shí)均值，而歐盟1992、EU2000/76/EC為日均值。其余污染物均為測(cè)定均值。
2 焚燒廠常用的煙氣處理工藝描述
垃圾焚燒廠煙氣處理工藝主要是對(duì)酸性氣體（HCl，HF，SOx）、氮氧化物（NOx）、顆粒物、有機(jī)物（包括二惡英）及重金屬等進(jìn)行控制。
2.1 NOx去除工藝
目前國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的生活垃圾焚燒廠均未設(shè)置專(zhuān)門(mén)的脫氮裝置，煙氣中的NOx排放濃度一般可控制在300~400mg/Nm3，能夠達(dá)到GB18485-2001中400mg/Nm3的排放限值，但達(dá)不到EU2000/76/EC中200mg/Nm3的排放限值，必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的脫氮設(shè)施。
NOx去除工藝主要有選擇性非催化還原法（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR）。
SCR法是在催化劑作用下NOx被還原成N2，為達(dá)到SCR法還原反應(yīng)所需的200℃的溫度，煙氣在進(jìn)入催化脫氮器前需加熱。SCR法可將NOx排放濃度控制在50mg/Nm3以下。
SNCR是以NH4OH（氨水）或(NH2)2CO（尿素）作為還原劑，將其噴入焚燒爐內(nèi)。NOx在高溫下被還原為N2和H2O。SNCR法可將NOx排放濃度控制在200mg/Nm3以下。
與SNCR法相比，SCR法脫氮效果更好，但需要消耗昂貴的催化劑，加熱還需耗用大量熱能，處理成本遠(yuǎn)大于SNCR法。因此，SCR法一般應(yīng)用在對(duì)NOx排放控制更嚴(yán)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家。工程上SNCR的應(yīng)用更多。
2.2 顆粒物去除工藝
顆粒物去除主要有電除塵器和袋式除塵器。電除塵器由于不能滿足去除有機(jī)物（二惡英等）、重金屬的需要，現(xiàn)已基本不作為垃圾焚燒廠的除塵設(shè)備。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18485-2001中明確規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。
2.3 重金屬及二惡英去除工藝
重金屬以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的形式進(jìn)入除塵器，當(dāng)煙氣冷卻時(shí)，氣態(tài)部分轉(zhuǎn)化為可捕集的固態(tài)或液態(tài)微粒。目前常用的重金屬及二惡英去除工藝是“活性炭吸附＋袋式除塵器”。
2.4 脫酸工藝
酸性氣體去除工藝分為干法、半干法和濕法三種。
1）干法
干式脫酸有兩種方式。一種是干性藥劑（一般采用消石灰）和酸性氣體在反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；另一種是在進(jìn)入除塵器前的煙氣管道中噴入干性藥劑，在此與酸性氣體反應(yīng)。消石灰與酸性氣體起中和反應(yīng)，要有一個(gè)合適溫度（140~170℃），而余熱鍋爐出口的煙氣溫度往往高于這個(gè)溫度，為提高脫酸效率，一般需通過(guò)噴水降低煙溫。
2）半干法
半干法脫酸一般采用氧化鈣（CaO）或氫氧化鈣（Ca(OH)2）為原料，制備成氫氧化鈣溶液。利用噴嘴或旋轉(zhuǎn)噴霧器將氫氧化鈣溶液噴入反應(yīng)器中，形成粒徑極小的液滴，與酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中水分被完全蒸發(fā)，故無(wú)廢水產(chǎn)生。
3）濕法
濕法脫酸的藥劑一般采用燒堿（NaOH），以提高除酸效率。配置好的燒堿溶液噴入濕式洗滌塔，與煙氣中的酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。洗滌塔產(chǎn)生的廢水需經(jīng)專(zhuān)門(mén)處理后排放，處理后的煙氣需再加熱。
由前述分析，煙氣脫酸除塵工藝有半干式反應(yīng)塔＋袋式除塵器、干式反應(yīng)塔＋袋式除塵器、袋式除塵器＋濕式反應(yīng)塔三種組合形式。三種形式的優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較見(jiàn)表2，表3。
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3 國(guó)內(nèi)部分垃圾焚燒廠煙氣處理工藝及排放指標(biāo)
3.1 國(guó)內(nèi)部分垃圾焚燒廠煙氣處理工藝匯總
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3.2 煙氣排放指標(biāo)分析
從以上數(shù)據(jù)分析得到：
1） 從國(guó)內(nèi)已運(yùn)營(yíng)的焚燒廠的實(shí)際情況來(lái)看，“半干法＋活性炭噴射＋布袋除塵器”的煙氣處理工藝在滿足國(guó)標(biāo)的基礎(chǔ)上，已全面滿足歐盟92標(biāo)準(zhǔn)。此種處理工藝是現(xiàn)正運(yùn)營(yíng)或正在建設(shè)的垃圾焚燒電廠的普遍選擇。
2） 已運(yùn)營(yíng)焚燒廠的實(shí)際煙氣排放指標(biāo)明顯優(yōu)于規(guī)劃焚燒廠的排放指標(biāo)。比如江橋、太倉(cāng)焚燒廠的各種污染物排放指標(biāo)均有大幅的下降？梢钥吹皆诜贌龔S設(shè)計(jì)時(shí)，煙氣排放指標(biāo)趨于保守。
3） 國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒界已達(dá)成共識(shí)，濕法完全可以達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。江橋擴(kuò)能工程將成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)采用此種工藝的生活垃圾焚燒廠。
4） 排放指標(biāo)需要達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論采用干法、半干法、濕法，建議配備SNCR系統(tǒng)，確保NOx指標(biāo)達(dá)標(biāo)。但據(jù)廣州李坑焚燒廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，未采用SNCR系統(tǒng)時(shí)NOx排放指標(biāo)在400左右，而在僅僅增加了SNCR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，NOx排放指標(biāo)可以穩(wěn)定在200左右。而JFE認(rèn)為，只要有合理的燃燒管理，加上JFE焚燒爐特有的二次回流式焚燒爐技術(shù)，只要通過(guò)合理的燃燒管理，不需要采取SNCR系統(tǒng)也能夠達(dá)到180的排放標(biāo)準(zhǔn)。（摘自：青島焚燒廠技術(shù)交流會(huì)資料2008.8.25）
5） 當(dāng)煙塵降至20左右，HCl降至40左右，NOx降至300左右等關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，此時(shí)半干法的效用就已經(jīng)發(fā)揮到了極致，如果需要繼續(xù)嚴(yán)格的排放指標(biāo)，必須考慮添加輔助處理工藝。我想這也正是歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)閥值設(shè)置上的考慮。
4 影響煙氣排放指標(biāo)的其他因素分析
當(dāng)煙氣處理工藝相差不大時(shí)，生活垃圾焚燒廠的煙氣排放指標(biāo)將受入爐垃圾的性質(zhì)、焚燒爐的爐型和運(yùn)營(yíng)的水平來(lái)決定。
1）生活垃圾來(lái)源的不同
不同城市的生活垃圾性質(zhì)彼此不可能完全相同，客觀上就存在差異。對(duì)于煙氣處理工藝的選擇而言，垃圾的不同也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
2）焚燒爐的型式不同
JFE的二次回流氣體流動(dòng)技術(shù)的特征是燃燒室內(nèi)布置中間隔板，煙氣在隔板上部再次合流而產(chǎn)生氣體渦流，使未燃?xì)怏w和燃燒氣體能夠充分混合攪拌。因此，在低空氣比的情況下也能實(shí)現(xiàn)完全燃燒，可以大幅度地減少氮氧化物和二惡英等有害物質(zhì)的原始產(chǎn)生濃度。對(duì)于其他的爐型而言，JFE焚燒爐出口的污染物含量將會(huì)有一定程度的降低。
3）實(shí)際運(yùn)營(yíng)對(duì)其影響
在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，仍有許多可控參數(shù)將導(dǎo)致煙氣排放指標(biāo)的變化。如半干法適當(dāng)多噴入Ca(OH)2溶液，干法適當(dāng)多噴射Ca(OH)2粉末等，自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)ACC的投用與否都可以在一定程度上改變煙氣排放指標(biāo)，靈活性較強(qiáng)。但這種控制是有一定極限的，不可能對(duì)排放指標(biāo)作出根本性的改變。
同時(shí)，在進(jìn)爐垃圾性質(zhì)相差過(guò)大的情況下，可以適當(dāng)減少進(jìn)爐垃圾量，多噴入輔助燃料，達(dá)到穩(wěn)定、降低污染物排放等目的。這在上海御橋焚燒廠曾有過(guò)先例。
5 結(jié)論
采用“半干法＋活性炭噴射＋布袋除塵器”完全可以達(dá)到歐盟92標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)營(yíng)的焚燒廠和設(shè)備供應(yīng)商的觀點(diǎn)保持一致。
相比較江橋、蘇州、常熟焚燒廠的排放指標(biāo)，可以發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)相差甚大。在垃圾性質(zhì)相差有限（均位于長(zhǎng)三角區(qū)域）和煙氣處理工藝相同（均為半干法＋活性炭噴射＋布袋除塵）的情況下，各廠家的設(shè)備選型、焚燒廠運(yùn)營(yíng)水平的高低是影響焚燒廠污染物排放的關(guān)鍵因素。
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