垃圾焚烧烟气净化的提标改造
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本文作者：吴 凯 潘永进 甘 洁 单位：光大环保能源 （苏州） 有限公司
1光大环保能源（苏州）有限公司概况
光大环保能源（苏州）有限公司（以下简称“公司”）是中国光大国际有限公司与苏州市政府采用BOT合作方式建设和营运的、以苏州市区生活垃圾为燃料进行电力生产的环境保护与资源综合利用企业。公司一期工程有3台日处理规模350t的焚烧炉，二期扩建工程有2台日处理规模500t的焚烧炉，每台焚烧炉配有1套独立的烟气净化系统。为实时监测烟气中各种有害物质的排放浓度，公司建立了实时在线烟气监测与数据传输系统，并与苏州市环境监测站、苏州市环卫处进行监测数据的实时传输，接受政府部门的实时监管。与此同时，苏州市环保局对公司的烟气进行每2个月1次的常规环境检测，每0.5a1次的二恶英监测。在政府监管的基础上，公司还委托有资质的第三方检测机构对焚烧烟气进行每年各2次的常规环境监测和二恶英监测，自觉履行企业所承担的社会环境责任。2010年12月，公司完成烟气净化系统的提标改造，生活垃圾焚烧烟气中各种有害物质的排放浓度得到了有效控制，达到了欧盟2000标准。
2提标改造前情况简介
公司原烟气净化系统包括：半干法脱酸反应塔、活性炭吸附、袋式除尘器。其中，半干法脱酸系统采用CaO作为原料，酸性气体HCl和SO2的脱除率分别为90.1%、66.7%；袋式除尘器配以玻璃纤维+PTFE+覆膜材质的布袋。从焚烧炉出来的烟气，经过上述净化系统后，烟气中各项指标可以达到GB18485—2001生活垃圾焚烧污染控制标准规定的允许排放浓度。提标改造前，公司烟气指标检测值见表1。
3烟气净化系统提标改造
提标改造目标：秉承保护环境、创造美好生活的理念，采用更先进的工艺技术、材料，提高设备的效率，进一步降低焚烧烟气中有害物质的浓度，在原烟气净化系统的基础上，通过一系列的提标改造工作，使焚烧烟气中各项环保指标达到了欧盟2000标准。原烟气净化系统提标改造的项目有：①增加SNCR脱硝系统；②增加干法脱酸系统，形成（半干法+干法）脱酸组合工艺；③更换袋式除尘器的布袋材质；④增加活性炭备用系统；⑤增加石灰制浆备用系统。提标改造后，烟气净化系统由SNCR脱硝、（半干法+干法）脱酸、活性炭吸附和袋式除尘器4个工艺组成（见图1）。其中，半干法和干法脱酸系统均采用Ca（OH）2作为原料，与烟气中的酸性气体反应，达到脱酸的目的。
3.1SNCR脱硝系统为控制焚烧烟气中NOx的排放浓度，公司引进瑞典的SNCR脱硝技术及其核心设备，并通过PLC进行在线远程控制。本系统采用浓度为20%~25%的氨水作为还原剂，根据焚烧炉中实时燃烧情况，如炉膛温度、蒸汽量、NOx和O2含量等，计算出实时的混合配比，自动精确地向高温烟道内喷入还原剂，使还原剂与烟气中的NOx充分反应，并将其还原成水和N2，最终达到消除烟气中NOx的目的。根据有资质的第三方检测机构提供的检测报告（见表2、3），NOx的脱除率达到75.5%。本系统自动化程度高，占地面积小，建设周期短，维护工作简便。自投运以来，5条焚烧线烟气中NOx的排放浓度为80~150mg/m3（见表4），远低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度限值（200mg/m3）。
3.2干法脱酸系统为进一步降低焚烧烟气中酸性气体的排放浓度，公司在原半干法脱酸系统的技术上，引进日本成熟的干法脱酸技术，形成（半干法+干法）组合脱酸工艺，整套工艺操作由工程师站的DCS通过PLC系统实现远程控制。本系统以Ca（OH）2为吸收剂，由罗茨风机将粉状的Ca（OH）2喷入半干法脱酸塔的出口烟道内。由于Ca（OH）2呈微粒状，大大增加了与烟气中HCl、SO2等酸性气体的接触面积，可充分发生中和反应，生成无害的中性盐颗粒。即使在上述反应烟气管道中没有反应完全，随烟气进入除尘器而被截留在布袋滤层表面的Ca（OH）2将继续与HCl、SO2等酸性气体反应，然后被除尘器捕集，达到净化酸性气体的目的。根据有资质的第三方检测机构提供的检测报告（见表2、3），HCl的脱除率高达98.3%，SO2的脱除率高达90.8%。本系统工艺简单，Ca（OH）2可得到充分利用，无需对反应产物进行二次处理，因此，不需要配置复杂的石灰浆制备和分配系统，设备故障率低，维护简单。自投运以来，5条焚烧线烟气中HCl、SO2的排放浓度分别为2.1~8.2、14.3~30.0mg/m3，远低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度限值（分别为10、50mg/m3）。
3.3更换除尘器布袋为纯PTFE材质提标改造前，原袋式除尘器采用玻璃纤维+PTFE+覆膜材质的滤袋。经过原袋式除尘器处理后，烟气中粉尘的浓度可以达到GB18485—2001要求，但是烟气中的碱性成分容易造成玻璃纤维的损耗，因此，除尘器运行一段时间后，烟气中粉尘浓度会逐渐升高。为降低烟气中粉尘的浓度，5台除尘器的布袋全部更换为纯PTFE+覆膜材质。应用纯PTFE布袋除尘器后，布袋运行阻力、透气性、过滤性等工况指标良好，而且，烟气对布袋材质的损耗大大降低。经纯PTFE袋式除尘器过滤后，烟气中粉尘的排放浓度为3.2~9.0mg/m3，低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度限值（10mg/m3）。
3.4活性炭备用系统原5套烟气净化系统中，各配置有1套活性炭系统。当该活性炭系统出现故障，或者处于检修、清理期间，将导致整套烟气净化系统的净化效果不佳。为保证烟气中各种受控物质能够持续、稳定地低浓度排放，一期3台焚烧炉和二期2台焚烧炉，分别新增1套公共活性炭备用系统。当原活性炭系统出现故障，或者需要检修、清理时，备用活性炭系统可以立即投入运行。自活性炭备用系统投运以来，有效地解决了原烟气净化系统的应急缺陷，确保了烟气中重金属和二恶英排放浓度可以持续、稳定地达到欧盟2000标准。
3.5石灰制浆备用系统石灰浆是烟气净化过程中用于去除HCl、SO2等酸性气体的重要原料。是否连续、足量投放石灰浆，直接影响到烟气净化系统的处理效果。公司一期3台焚烧炉的烟气净化系统共用1套石灰浆制备系统。当此石灰浆制备系统出现故障，或者处于检修、清理期间，烟气中酸性气体的浓度将显著升高。为严格控制烟气中各种有害物质的排放，一期增加了1套公共石灰制浆备用系统，并通过DCS进行远程控制。当原石灰制浆系统出现故障，或者需要检修、清理时，此备用系统可以立即投入运行。自应用石灰制浆备用系统以来，实现了石灰浆连续、足量的喷入烟气净化系统，确保了焚烧烟气中HCl、SO2等酸性气体的排放浓度持续、稳定地达到欧盟2000标准。
4改造总结
上述一系列烟气净化系统的提标改造工作，于2010年12月底全面完成。由表1~4可知，经过烟气净化系统的提标改造，生活垃圾焚烧烟气中各种有害物质的排放浓度得到了有效控制，并持续、稳定、全面达到了欧盟2000标准。经过1a的稳定运行，总结了提标改造、运行管理中积累的经验，编制了SNCR、干法脱酸等系统的运行规程，还修编了活性炭系统的运行规程。5提标改造的意义随着社会经济的发展，焚烧必将成为处理生活垃圾的主要手段，但生活垃圾焚烧烟气中含有粉尘、NOx、HCl、SO2、重金属、二恶英等有害物质，而最大程度地降低焚烧烟气中各种有害成分的浓度，成为了焚烧行业发展的关键。公司烟气净化工艺经提标改造，净化后的烟气各项指标全面、稳定、持续达到欧盟2000标准，成为国内达到欧盟2000标准的垃圾焚烧发电厂之一。公司在焚烧烟气净化方面所取得的进步，对我国生活垃圾焚烧行业的发展具有一定的促进作用，有利于保护生态环境。