垃圾焚烧和焚烧炉除尘技术

垃圾焚烧和焚烧炉除尘技术 蔡益臣    钱怡松    顾李定 一：概述     近年来随着生活水平的提高，而使得城市垃圾排出量增加，它的处理问题成为了社会性问题。对一般城市垃圾，固态物质的减容、无害化，尽可能的由焚烧炉处理已成为主流，但是，对于城市垃圾焚烧处理，不仅排气中的烟尘、NOX、SOX、HCL等去除技术是必要的，而且有烟尘中含有二恶英类和重金属类物的减低技术也是重要的。此外，从最近地球的环境问题，特别从温室效应气体的抑制的观点出发，把垃圾焚烧时产生的热有效地利用。（杭州、深圳等地已建成垃圾发电厂，利用垃圾焚烧时产生的热来发电）。 二：城市垃圾焚烧生成气体和飞灰的特性     1.垃圾焚烧生成气体的特性 从垃圾处理焚烧设施排出的气体含灰尘、NOX、SOX、HCL、CO和二恶英等成份，对这些物质的排放国家也制定了一些相应的和法规。限制排放物质的排放标准。     为了遵守这一类的规定，各种环境环保技术在垃圾焚烧设施中使用，为了减少NOX，使用了二段燃烧法（把燃烧空气的一部分在火炉中间加入，控制氧化气氛及减少NOX产生量的），排气再循环法（把燃气混和到燃烧用空气中，减弱氧化气氛，同时减低NOX的发生量的方法）等控制产生NOX技术和加入氛而使NOX分解、减少的脱硝技术。      烟气中的硫，通常由于垃圾中含有硫成份少，浓度较低，如后所述的那样，随着在除去HCL时被去除，酸性气体的去除有湿式、半干式、干式等各种方法，在湿式中，通过碱液进行吸收，但存在由于吸收液的腐蚀，选定装置材料较难，并有废水处理问题，最近多采用半干式、干式，一般采用向炉内注入CaCO3及向烟道喷雾消石灰粉末或泥浆的洗涤器等，以往的半干式、干式提高SOX的去除率较难，但在存在HCL情况下，注入消石灰，显示了较高的脱硫效率。反应中产生的反应生成物可在后面的除尘器进行回收。      以前，对于在燃料中含有的重金属、hg、pb、cd等，人们但心由于低沸点、易形成气态物，以及具有浓缩成重金属难以捕集的微粒子倾向的物质排放，但由于现在的除尘器对微粒子的捕集性能的提高，近年这已不作主要的问题考虑。      在废弃物中，除上述物质外，HCL和二恶英被关注，HCL的去除和SOX的去除相同，通过向烟道进行喷消石灰粉末和泥浆。在气流中进行反应，或在过滤器上堆积了的粉尘层内通过吸收反应，充分显示去除性能。      二恶英以气体状或附着在粒子上被排出，为了抑制在燃烧炉中的产生，可使用促进空气完全燃烧，提高燃烧温度，增加在燃烧器内滞留的时间等措施，但因为在300℃附近的排气中，会再生成，故不长时间运行这个温度域是最有效的。对于垃圾焚烧设施，为了防止设备腐蚀及氯化物的吸湿，多在300℃左右运行除尘器，但是由于在此温度会产生近二恶英物质及以飞灰中的重金属等作为催化剂在除尘器内产生二恶英的情况，所以可采用降低除尘器运行温度及提高除尘器性能等措施。      2.焚烧炉生成飞灰的特性      在除尘器入口的由焚烧生成飞灰的浓度，随由垃圾的值、燃烧方式而不同，从数g/Nm3至20g/Nm3左右，平均粒径是10~40μm左右，但也含有亚微米领域的灰尘，在这个领域里含有重金属等被浓缩，因此有必要可采电除尘或袋除尘。      对于电除器的除尘效率有很大影响的由焚烧炉产生的灰尘的比电阻，几乎在范围为108~1011Ω.cm,的电除器适用范围内。通常垃圾焚烧炉灰尘，从灰尘的比电阻方面，较容易把电除尘器作为除尘适用对象。 三：焚烧炉的除尘      除尘器有旋风除尘器、洗涤器、颗粒层除尘器、电除尘器、袋除尘器等各种方法，它的选定，有设备费，运行费、维修、所需动力，除尘效率、大型化的适应性。废水处理的有无等很多要考虑的因素，作为垃圾焚烧炉排气用的除尘器，现主要以电除尘器和袋除尘器为中心，以下概要说明二种方式。      1.电除尘器      电除尘器因为捕集率高，压力损失低，维护管理容易，适于大型装置，所以火力发电等方面占据大型除尘装置的中心、重心。在垃圾焚烧工程中，到现在为止，仍较多地被采用，它的理由是：      （1）垃圾焚烧排气中由于水蒸汽浓度高，除尘装置有必要在较高温度下运行；      （2）异常燃烧产生之际，高温气体到达除尘器滤布有可能破损的危险；      （3）袋式除尘器对于吸湿性的粉尘，温度降低时滤料可能被堵塞的危险；      但是在300℃左右运行时，在电除尘器内有产生二恶英的可能，有以下理由，最近采用袋除尘器增加：      （1）由于拉圾质量的变化，加上排气中水蒸汽浓度降低，为了抑制二恶英产生，推进收尘温度的低温化，      （2）电除尘器作为设定集尘温度的起因，二恶英生成部份误解为电除尘器的特性引起的：      （3）袋除尘器的高温耐久性的提高：      （4）袋除尘器的集尘性能极高，对控制在灰尘中含有的二恶英排出很有效：      （5）在集尘器前，设置水喷雾的冷却塔和进行脱硫剂泥浆的喷雾工作，即使在异常燃烧时，也很少有高温火险到达除尘器的可能。      2：袋除尘器      将织布、毡等圆筒状的滤布的一端塞住，从外面或里面把含尘的气体过滤，在滤布上形成粉尘层，由于这个层可以高效地捕尘，在滤布上堆积的粉尘层，通过反吹振动或脉动喷吹被适当抖落，据了解，在国内十年前南方城市已把长袋低压脉冲除尘器作为垃圾焚烧排尘的除尘装置，不足之处，是滤袋的寿命问题。      3：电除尘器和袋除尘器的比较      最近的垃圾焚烧设备作为排气对策，有在除尘器上流吹人碱等吸收剂，用除尘器除去SOX和HCL的反应物的倾向。可以选择不产生氯化物等潮解的集尘温度，产生二恶英那样的高温就没有必要了。使用袋除尘器时，因为能期待在滤布上堆积的粉尘层内吸收SOX、HCL等及吸附二恶英，所以比电除尘器更有利。      另一面，因为碱性溶液的的增加，与气体温度降低同时，比电阻也减少，所以，也能提高有关提高除尘器电除尘器，对电除尘器和袋除尘器的比较后，得出了以下几点：      （1）对亚微米粒子的捕集性能，袋除尘器高。      （2）袋除尘器出口的灰尘浓度不大受入口浓度的影响，但电除尘器受入口浓度的影响较大，入口浓度超过值，出口浓度不能达到要求值      （3）灰尘的比电阻对电除尘器的集尘性能有很大影。响，这个比电阻因灰尘的组成的操作温度而异。      （4）在上游设置干式洗涤的场合，可与在袋除尘器中的粉尘层内进行吸收反应相对应。在电除尘器捕集板上的粉尘层内不发生吸收反应。因此，在使用电除尘器时，为除去同程度的酸性气体，吸收剂的量增加30%左右，      如上所述，近年来垃圾焚烧设施的排尘处理，采用袋除尘器的增加。 四：结语      随着我们生活的提高；城市垃圾的排出量也在增加，随着环境保护的加强，它的处理技术是不可缺少的，从环境保护观点，焚烧之际的气体的处理，进一步热的有效利用是极其重要的，对于除尘技术，不仅要高效的除去粒子，还必须要从系统的全体产生制约（即操作温度），它的气体成份的处理的组合，或者它们同时处理等，近年来对环境的关心的提高，可望对于排烟处理有充分去除性能的的开发及进一步高效化与费用降低。我们期待今后的发展，进步。