垃圾焚烧烟气净化工艺ppt课件.ppt

生活垃圾焚烧与烟气净化工艺 1 目录一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺二 烟气净化工艺及排放标准三 烟气净化系统的分工艺四 烟气净化系统的组合工艺五 光大苏州公司的工艺与排放标准 2 一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺 随着经济的发展和物质消费的增多 生活垃圾的量逐年增多 对地下水 地表水 土壤 大气的环境质量造成了负面影响 严重损害了社会可持续发展进程 由于焚烧方式具有处理量大 速度快 占地面积小的优点 已成为了生活垃圾处理与处置的主要方式 城市生活垃圾的焚烧发电是利用焚烧炉对生活垃圾中可燃物质进行焚烧处理 通过高温焚烧后消除垃圾中大量的有害物质 达到无害化 减量化的目的 同时利用回收到的热能进行供热 供电 达到资源化 1 背景 3 2 生活垃圾焚烧发电的主要工段 4 3 生活垃圾焚烧主要工艺 生活垃圾焚烧工艺中 焚烧炉是最关键的工段 焚烧炉型的不同 炉渣 渗滤液等处理系统的工艺也不尽相同 焚烧炉炉型主要有以下两种 垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排 炉排片的交错运动使得垃圾逐级向下方推动 一次通过炉排的干燥段 燃烧段 燃尽段 直至燃尽排出炉膛 焚烧产生的高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽 同时冷却烟气 然后经烟气净化系统处理后排入大气 3 1机械炉排炉 5 炉排炉焚烧工艺流程图 基本设备 6 3 2循环流化床 物料在炉膛中燃烧 一次风将细小物料带到炉膛中上部燃烧 大颗粒 没有燃烧充分的 则通过自身重力沿着炉膛内壁落入炉膛下部 如此循环 称为内循环 由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛 使物料燃烧充分 该过程构成了外循环 炉渣由炉膛下部排出 带有细灰的烟气进入烟气净化系统 经处理后排入大气 炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量 7 我国不同焚烧炉型的应用比例 不同炉型焚烧厂数量分布图 不同炉型焚烧厂规模分布图 注 来自 生活垃圾焚烧污染控制标准 征求意见稿 8 目录一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺二 烟气净化工艺及排放标准三 烟气净化系统的分工艺四 烟气净化系统的组合工艺五 光大苏州公司的工艺与排放标准 9 1 烟气净化系统基本工艺组成 二 烟气净化系统工艺及排放标准 10 2 生活垃圾焚烧烟气排放标准 11 目录一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺二 烟气净化工艺及排放标准三 烟气净化系统的分工艺四 烟气净化系统的组合工艺五 光大苏州公司的工艺与排放标准 12 三 烟气净化系统的分工艺 13 1 NOx控制技术 1 1NOx的主要来源垃圾中含N化合物在焚烧过程中与O2发生反应 生成NOx助燃空气中N2在高温条件下被氧化生成NOx助燃燃料 如煤 天然气 油品等 燃烧生成NOx 14 1 2NOx控制技术 1 2 1焚烧工况控制 A 降低空气比 降低焚烧炉的空气过剩系数 保证O2满足焚烧的需要 但不足以与N2反应生成大量的NOx和CO B 炉膛中间加挡板 中间隔板可引起烟气二次回流 适用于各种热值垃圾 使其稳定 充分焚烧 控制NOx和二噁英的生产量 可有效降低热灼减率 15 日本JFE公司增加中间隔板 使得烟气回流 进行二次燃烧 从而降低烟气中NOx的浓度 16 C 烟气再循环 从烟道尾部抽烟气送入炉膛再循环 17 日本荏原公司低空气比高温燃烧技术 通过烟气再循环方式 降低烟气中NOx的浓度 18 1 2 2选择性非催化反应 SNCR 向焚烧炉内注射化学物质 如氨 尿素 在焚烧温度为850 1100 的区域 NOx与氨或者尿素反应 被还原为N2 尿素分解成为NH3后参与反应 没有反应完全的NH3与烟气中的HCl反应生成NH4Cl 烟气中残留的NH3一般小于10ppm SNCR工艺中 需要解决氨逃逸的问题 氨逃逸不仅降低了原料利用率 还增加了出口烟气中污染物浓度 19 控制氨逃逸 目前常用的手段是 温度窗口的控制 尽可能的保证所喷入的氨水在合适的温度区域 使其与烟气进行良好的混合 提高还原剂利用率 摩尔比的控制 即控制喷入氨水的量 如果喷入氨水的量不足 难以达到脱硝的目的 而喷入氨水过量时 又会增加氨逃逸 简单点说 控制氨逃逸就是要 在合适的位置 喷入合适的量 安装在线氨监测计 是目前常用的监测氨逃逸率的手段 可根据烟气中氨的含量 及时调整氨的喷入量 1 2 2选择性非催化反应 SNCR 氨逃逸控制 20 1 2 3选择性催化反应 SCR 这是一种后燃烧控制技术 在催化剂作用下 通过注射氨或尿素 使NOx被催化还原为N2 催化剂一般为TiO2 V2O5类 当温度低于300 时 催化剂活性不够 而当温度高于450 时NH3就会分解 也有低温催化反应 但催化剂使用量大 成本高 低温催化反应的温度一般控制在160 210 高温催化反应温度窗口在300 400 21 2 酸性气体控制技术 2 1湿式洗气法 常用的湿式洗气塔是对流操作的填料吸收塔 填料对吸收效率的影响很大 尽量选用耐久性与防腐性好 比表面积大 空气阻力小以及单位体积质量轻 价格便宜的填料 湿式洗气塔最大的优点是酸性气体的去除率高 并附带有去除高挥发性重金属 如Hg 的潜力 其缺点为 造价较高 用电量 用水量较高 而且 为避免尾气排放产生白烟 需增设废气再热器 22 2 2干式洗气法 用压缩空气将碱性固体粉末直接喷入烟道或者烟道上某段反应器内 使得碱性粉末与酸性气体充分接触和反应 从而去除酸性气体 干式洗气设备简单 检修方便 造价便宜 消石灰输送管线不易阻塞 为加强脱除酸性气体的效率 通过要超量加药 使得碱性药剂的消耗量较大 2 3半干式洗气法 半干式洗气塔实际上是一个喷雾干燥系统 利用高效雾化器将消石灰浆液从塔底向上或从塔顶向下喷入喷雾干燥塔中 使石灰浆与酸性其他充分接触 并产生酸碱中和反应 本法结合了干式与湿式的优点 但是喷嘴容易堵塞 塔内壁容易发生化学物质的附着与堆积 23 2 4新型脱硫除尘一体化技术 NID NID技术是在旋转喷雾半干法脱硫技术的基础上发展而来的 在燃煤电厂上的最大应用业绩是美国Seward电厂2台260MW燃煤机组和Gilbert电厂2台260MW燃煤机组 在垃圾焚烧发电厂 NID技术与袋式除尘器配合使用 也能够达到各项环保要求 目前 国内也有部分电厂应用该技术 以一定细度的石灰粉 CaO 经消化增湿处理后与大倍率的循环灰混合直接喷入反应器 在反应器中与烟气二氧化硫反应生成固态的亚硫酸钙及少量硫酸钙 再经除尘器除尘 达到烟气脱硫目的 反应方程式如下 NID的原理 24 3 重金属控制技术 3 1控制重金属来源 烟气中重金属主要以气态或吸附态的形式存在 较大的颗粒物可通过除尘器去除 超细颗粒及气态重金属则被喷入的活性炭吸附 进而被除尘器收集去除 3 2活性炭吸附 进入垃圾焚烧系统前 应先对垃圾进行分类 磁选 回收等工作 回收 再利用重金属材料 减少进入焚烧炉的重金属的量 25 4 二噁英控制技术 二噁英 是一种无色无味 毒性严重的化合物 它并不是一种单一物质 而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机物 共210种化合物 二噁英非常稳定 熔点较高 极难溶于水 可以溶于大部分有机溶剂 是无色无味的脂溶性物质 因此 容易在生物体内积累 只含一个O原子的 是多氯二苯并呋喃 PCDFs 含两个O原子的 是多氯二苯并二恶英 PCDDs 26 自然源 森林 灌木燃烧 人为源 化工生产过程垃圾焚烧汽车燃料 煤 香烟的燃烧 4 1二噁英的来源 27 4 2焚烧工况控制 控制来源 避免多氯联苯和有机氯的含量高的废物 如农用地膜 进入焚烧炉 减少炉内合成 通常采用 3T E 工艺 即焚烧温度850 停留时间不少于2秒 保持充分的气固湍动程度 维持过量的空气量 烟气中O2浓度约6 11 此外 可通过烟气的再燃烧 以充分降解二噁英 见NOx控制技术 控制炉外低温再合成 二噁英再合成的最佳温度区间为200 400 因此 控制措施有 缩短烟气在此温度区间的停留时间 减少二噁英的前驱体物质 控制二噁英再合成所需要的催化剂载体 铜或铁的化合物 28 29 4 3二噁英的吸附技术 吸附剂具有极大的比表面积 利用其吸附作用 脱除烟气中的PCDD DFs 吸附剂脱除只是将PCDD DFs吸附聚集而并未分解破坏 因此还必须对高浓度富含PCDD DFs的飞灰进行后续处理 常见的吸附剂脱除技术有活性炭喷射技术 湿式洗涤吸附技术与吸附过滤技术 30 4 3 1活性炭喷射技术 以活性炭为吸附剂 通常与袋式除尘器配套使用 即在烟气系统 干式 半干式喷淋塔后 中喷入活性炭 使其与烟气强烈混合 活性炭吸附烟气中PCDD DFs等污染物质 再通过布袋除尘器的捕集分离 将吸附污染物的活性炭从烟气中分离出来 每隔一定时间清除袋式除尘器上的飞灰 由此达到去除烟气中污染物的目的 活性炭喷射吸附加袋式除尘 可以消除烟气中99 的二噁英 并且吸附能力强 是目前大型垃圾焚烧工艺中应用最多的技术 31 4 3 2湿式洗涤吸附技术 湿式洗涤塔对于酸性污染物净化效率最高 对PCDD DFs去除效果并不明显 若在洗涤塔中加入吸附剂就能有效的降低烟气中PCDD DFs浓度 并防止二噁英在洗涤液中累积 满足严格的排放标准要求 湿式洗涤吸附通常用树脂或活性炭作为吸附剂 若进气中PCDD DFs浓度为6 10ng TEQ m3 其去除率为60 75 没有吸附剂的湿式洗涤塔对PCDD DFs的去除率则低于4 32 本技术是在布袋除尘器后端加设1个干式的吸附过滤系统 吸附剂为活性炭或焦炭等 吸附料层通过吸附和过滤将烟气中PCDD DFs截留 去除率很高 可将烟气中各种污染物浓度降到检测限以下 本技术有固定床和移动床两种形式 在移动床工艺中 烟气通过1个移动的吸附料层 新鲜的活性炭从料层顶部加入 吸附污染物的活性炭从料层底部连续或间歇地排出 在固定床工艺中 烟气通过1个固定的吸附料层 使用一段时间后 更换新的吸附剂 4 3 3吸附过滤技术 33 5 粉尘控制技术 烟气粉尘中含有脱硝 脱酸 吸附重金属与二噁英等工序中产生的各种颗粒态污染物 需捕集下来处理 防止其进入环境造成污染 把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备 根据工作原理的不同 可分为五大类 34 1 机械力除尘器 包括重力除尘器 惯性除尘器 离心除尘器等 2 洗涤式除尘器 包括水浴式除尘器 泡沫式除尘器 文丘里管除尘器 水膜式除尘器等 3 过滤式除尘器 包括布袋除尘器和颗粒除尘器等 4 静电除尘器 5 磁力除尘器 5 1除尘器的分类 35 5 2几种常用的除尘器 含尘气体由下部敞开式法兰进入过滤室 较粗颗粒直接落入灰仓 含尘气体经滤袋过滤 粉尘阻留于布袋表面 净气经袋口到净气室 由风机排入大气 当滤袋表面的粉尘不断增加 程控仪开始工作 逐个开启脉冲阀 使压缩空气通过喷口对滤袋进行喷吹清灰 使滤袋突然膨胀 在反向气流的作用下 布袋表面的粉尘迅速脱离滤袋落入灰仓 粉尘由卸灰阀排出 5 2 1布袋除尘器 布袋除尘器除尘效率可达99 以上 能够拦截粒径1nm以上的颗粒物 广泛应用于垃圾焚烧厂 36 在强电场中 空气分子被电离为正离子和电子 电子奔向正极过程中遇到尘粒 使尘粒带负电吸附到正极板上 从而被捕集下来 近年来 通过技术创新 也有采用负极板集尘的方式 以煤为燃料的工厂 电站 通常采用静电除尘器来收集烟气中的煤灰和粉尘 冶金中则用于收集锡 锌 铅 铝等的氧化物 现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品 5 2 2静电除尘器 37 目录一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺二 烟气净化工艺及排放标准三 烟气净化系统的分工艺四 烟气净化系统的组合工艺五 光大苏州公司的工艺与排放标准 38 四 烟气净化系统的组合工艺 烟气净化系统由除尘 除酸 除二噁英和重金属等各独立单元优化组合而成 组合的原则和目的 是使整个烟气处理系统能有效的 最大化地处理去除烟气中的各种污染物 并具有一定的经济可行性 1 原则与目的 39 目前 世界上垃圾焚烧行业采用的净化组合工艺 共计有408种不同的体系 其中常见组合工艺有下列五种 半干法除酸 活性炭吸附 布袋除尘半干法除酸 活性炭吸附 布袋除尘 SCR脱硝半干法除酸 活性炭吸附 布袋除尘 湿法除酸 SCR脱硝半干法除酸 活性炭吸附 布袋除尘 湿法除酸 活性炭床除二噁英SNCR脱硝 半干法除酸 活性炭吸附 布袋除尘 2 组合工艺 第一种组合工艺应用最为广泛 近年来随着排放控制标准的不断提高 湿法除酸和SCR脱硝工艺的应用呈逐年上升趋势 40 目录一 生活垃圾焚烧工段与主要工艺二 烟气净化工艺及排放标准三 烟气净化系统的分工艺四 烟气净化系统的组合工艺五 光大苏州公司的工艺与排放标准 41 五 光大苏州公司的工艺与排放标准 5 1环境保护的需求5 2公司简介5 3采用的烟气净化工艺5 4排放标准 42 城市快速发展 垃圾大量产生 资源和能源紧缺 人们对生活垃圾处理技术的要求日益提高 传统的卫生填埋处置方式已不能满足环境保护的需求 焚烧技术不仅可以达到减量化 无害化的目的 还可以将焚烧产生的热能转化为电能 实现垃圾的资源化 但焚烧烟气中含有粉尘 NOx HCl SO2 重金属 二噁英等有害物质 只有当烟气中有害物质得到有效控制时 才真正的实现了无害化 5 1环境保护的需求 43 5 2公司简介 规模 共5台垃圾焚烧炉 其中3台日处理规模350吨 2台日处理规模500吨 每一台焚烧炉均配有一套独立的烟气净化系统 烟气检测 公司拥有整套实时的烟气监测与数据传输系统 接受政府部门的实时监管 苏州市环保局每两个月一次对我公司的烟气进行常规环境检测 此外 我公司还委托有检测资质的相关单位对焚烧烟气进行常规环境检测和二噁英检测 每年检测两次 排放标准 在达到 中华人民共和国生活垃圾焚烧污染控制标准 GB18485 2001 的基础上 主动提标改造 现在全面 稳定达到欧盟2000标准 44 5 3采用的烟气净化工艺 原烟气净化系统组成 半干法脱酸反应塔 活性炭吸附 袋式除尘器原烟气净化系统效果 烟气中各项污染物的浓度均低于 中华人民共和国生活垃圾焚烧污染控制标准 GB18485 2001 规定的允许排放浓度 5 3 1投运初期采用的烟气净化工艺 45 活性炭 半干法脱酸塔 布袋除尘器 46 表1 技术改造前 我公司的烟气指标检测值 47 5 3 2提标改造后的烟气净化工艺 增加SNCR脱硝系统增加干法脱酸系统 形成 半干法 干法 脱酸组合工艺更换除尘器的布袋为纯PTFE材质 覆膜增加活性炭备用系统增加石灰制浆备用系统规范对运行条件的控制 烟气净化系统提标改造内容 48 A SNCR脱硝系统 采用瑞典PetroMiljo公司的SNCR脱硝技术及其核心设备 通过PLC实现在线远程控制 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 自动喷入氨水 使其与烟气中NOx充分反应 达到消除NOx的目的 此脱硝系统自动化程度高 占地面积小 建设周期短 维护工作简便 自投运以来 我公司5条焚烧线烟气中NOx的排放浓度约为3 08 130mg m3 远远低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度 200mg m3 49 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 通过PLC实现在线远程控制 以Ca OH 2为吸收剂 用高压风将雾状的Ca OH 2喷入半干法脱酸塔的出口烟道内 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 B 干法脱酸系统 本干法脱酸系统工艺简单 无需对反应产物进行二次处理 设备故障率低 维护简单 自投运以来 我公司5条焚烧线烟气中HCl SO2的排放浓度分别为2 1 8 2 14 3 18 7mg m3 远远低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度 分别为10 50mg m3 50 除尘器原来采用戈尔焚烧王布袋 烟气中粉尘的排放浓度满足国标 但运行阻力 透气性 过滤性指标不理想 更换布袋为纯PTFE材质后 运行阻力 透气性 过滤性等工况指标良好 烟气中粉尘的排放浓度为3 2 8 9mg m3 低于欧盟2000标准中规定的允许排放浓度 10mg m3 C 更换除尘器布袋为纯PTFE材质 51 我公司5套烟气净化系统各配置有一套活性炭喷射系统 当烟气净化系统的活性炭系统发生故障 或者处于检修期间时 该套烟气净化系统不能正常运行 为保证生产工作的正常运行 我公司在原有活性炭系统的基础上新增一套公共备用活性炭喷射系统 当原有的活性炭系统中任何一套出现故障或需要检修时 此活性炭备用系统都能够及时投入运行 D 活性炭备用系统 自活性炭备用系统投运以来 有效的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噁英排放浓度可以持续 稳定地达到欧盟2000标准 52 我公司一期3套烟气净化系统共用一套石灰浆制备系统 当此石灰浆制备系统出现故障