城市生活垃圾焚烧处理工艺的探讨.doc

城市生活垃圾焚烧处理工艺的探讨第18卷第1期2010年2月环境卫生工程EnvironmentalSanitationEngineeringVo1.18No.1February2010?55?城市生活垃圾焚烧处理工艺的探讨行宇,张增强,张斌,郝建国(1.陕西中辉环保有限公司,陕西西安710010;2.西北农林科技大学理学院,陕西杨凌712100)摘要:参考目前国内外城市生活垃圾焚烧处理的不同工艺,结合国内生活垃圾处理现状.提出适合我国国情的垃圾焚烧处R-Y-艺.关键词:城市生活垃圾;焚烧处理;工艺中图分类号:X799.3文献标识码:A文章编号:10058206(20100t一005503IncinerationTreatmentTechnologyofMunicipalDomesticWasteXingYu,ZhangZengqiang2,ZhangBin,HaoJianguo(1.ShaanxiZhonghuiEnvironmentalConservationCo.,Ltd,XianShaanxi710010;2.CollegeofSciences,NorthwestA&FUniversity,YanglingShaanxi712100)Abstract:Referringtodifferenttechnologiesofincinerationtreatmentofmunicipaldomesticwasteathomeandabroad.wasteincinerationtreatmenttechnologythatwassuitableforconditionsofourcountrywasputforward,combiningwithpresentsituationofdomesticwastetreatmentinChina.Keywords:municipaldomesticwaste;incinerationtreatment;technology城市生活垃圾焚烧处理在国外已有100多a的历史l】.欧美国家经济发达,生活水平高,垃圾产生量大,热值高,对于垃圾焚烧处理极为有利.德国是最早进行垃圾焚烧技术研究的国家,日本是目前世界上拥有垃圾焚烧厂最多的国家,美国也将城市生活垃圾处理的主要方式从填埋转向焚烧.目前,焚烧处理生活垃圾在我国已经受到重视,特别是经济比较发达的城市正在积极筹建垃圾焚烧厂,垃圾焚烧处理及焚烧发电技术在我国进入了应用阶段.国内垃圾焚烧处理市场广阔,焚烧处理技术在消化,吸收,引进的过程中逐步实现技术和设备的国产化是垃圾处理的必由之路.1焚烧处理工艺的设计焚烧处理以其显着的减量化,无害化,资源化优势,被公认为是垃圾处理最好方式.焚烧处理具有占地小,场地选择容易,处理时间短,减量化显着,无害化彻底,余热可回收利用等优点l3.焚烧处理工艺主要是对生活垃圾进行高温焚烧处理,在8001200的炉膛内通过燃烧,快速将垃圾中的化学活性成分充分氧化,留下的无机成分成为熔渣排出;烟气处理工艺主要是对酸性气体(HC1,HF,SO),氮氧化物(NO),颗粒物,有机物(包括二嗯哄)及重金属等进行控制.收稿日期:200908141.1颗粒物的去除焚烧烟气中的主要成分为惰性无机物质,如灰分,无机盐类,可凝结的气体污染物质及重金属氧化物.颗粒物的去除主要利用除尘器.除尘设备的种类主要包括重力沉降室,旋风除尘器,喷淋塔,文氏洗涤器,静电除尘器及布袋除尘器等l4.除尘器不仅收捕一般颗粒物,而且收集除挥发性重金属及其氯化物,硫酸盐或氯化物凝结的直径不大于0.5m的气溶胶,还能收集吸附在灰分或活性炭颗粒上的二蟋哄等有机类污染物.1.2酸性气体污染物的去除去除垃圾焚烧尾气中的HC1,HF,SO等酸性气体的机理是酸碱中和反应,利用碱性吸收剂,如NaOH,CaO,Ca(OH)等与酸性气体发生化学反应,达到去除酸性气体的目的.1)湿式洗涤法.湿式洗涤法利用碱液作为吸收剂,对焚烧烟气进行洗涤,通过酸碱中和反应将HC1,HF,SO去除.常采用NaOH作为吸收剂,Ca(OH)应用较少.该法的最大优点是去除效率高,缺点是洗涤塔产生的废水需要经过专门的处理,烟气需要再加热,工艺流程复杂,设备投资和运行费用高.2)干法净化.干法净化一般将干式吸收剂(CaO,CaCO,)粉末喷人炉内或烟道,使之与酸性气态污染物反应,然后进行气一固分离.一般的工艺组合形式为吸收剂管道喷射+反应器,并辅以后续的高效除?56?环境卫生二程第18卷尘器.该法的优点是反应物为固态,可直接进行最终处理;缺点是污染物的去除率低.3)半干法净化.半干法净化是使烟气中的污染物与碱液进行反应,形成固态物质而被去除,是介于湿法和干法之间的一种工艺方法.优点是净化效率高且无需对反应物进行二次处理;缺点是系统复杂,对操作水平要求较高,需要长时间的实践积累才能达到良好的净化效果.1.3NO的去除焚烧烟气中的NO以NO为主,其含量高达95%或更高,去除工艺应用最多的是选择性非催化还原法(SNCR),以NHOH(氨水)或(NH)CO(尿素)作为还原剂喷人炉膛内,NO在高温下被还原成N和H0.国外目前主要采取在烟气处理系统中增加脱硝装置.炉内脱硝技术的研究与应用前景十分广阔,这一技术主要是利用碳氢类物质与NO进行直接的氧化还原反应,生成无害的氮气.1.4二哄类物质及重金属的去除垃圾焚烧是二嗯哄排放的主要污染源之一,二晤哄的产生在垃圾焚烧处理工艺的各个阶段:焚烧炉内,低温烟气段,除尘净化过程等.重金属以固态,液态和气态的形式进入除尘器,当烟气冷却时,气态部分转变成可捕集的固态或液态颗粒.工程实践表明:低温控制和高效的颗粒物捕获有利于二嗯哄污染物和重金属的净化.1.5飞灰处理飞灰是指空气污染控制设备中所收集的细微颗粒,一般是经旋风除尘器,静电除尘器或袋式除尘器所收集的中和反应物及未完全反应的碱剂.关于垃圾焚烧飞灰的化学成分研究,钱玲等普遍认为生活垃圾焚烧飞灰主要由SiO,A10和Fe20组成,其中SiO和Al20,占的比例较大.目前对飞灰处置的污染控制主要有2个方面:一是重金属的含量(即总量控制),主要采用重金属分离技术,有酸提取,水提取,碱提取,高温提取,生物浸出提取和其他药剂提取.二是评价它的浸出毒性,主要依靠固化/稳定化方法,有水泥固化法,沥青固化法,塑料固化法,熔融固化法,自胶结固化法和化学稳定化等方法.1.6炉渣处理炉渣指从焚烧炉尾端排出的底灰残余物以及从炉床间隙落下的细渣部分.在我国炉渣属于一夏亭I匝垂藤晒II垂第1期行字,等城市生活垃圾焚烧处理工艺的探讨?57?交换,将800以上的高温烟气在2S以内骤降至250以下,尽可能地抑制二曙哄类物质的生成,同时满足后续除尘设备的工作温度要求.经过热交换的余热蒸汽可供发电或其它用途.为了清理和维修的方便,采用水平水管式换热器.同时在换热器的受热面烟管处安装声波吹灰装置,将压缩空气转换成大功率声波送人换热器受热面的结焦部位,使结焦物质受到一定频率交替变化的疏密波反复的拉,压作用,因而疏松脱落,实现及时清理换热器受热面,保证换热器工作效率的目的.2.4半干法脱酸采用新型半干法脱酸系统,烟气由喷淋塔顶部沿螺旋进入,石灰浆经雾化器雾化后沿切向散布,气体和液体在喷淋塔内充分接触,有效地降低烟气温度,蒸发水分,去除酸性气体,脱酸效率>93%.中和反应后的固体残渣由塔底及后续除尘设备收集.脱酸系统配置动态气膜隔离保护的磁力雾化器.高频磁场保证雾化器高速稳定转动(1500036000r/rain),产生的碱雾与烟气在切向充分混合,在极短的时间和距离内完成吸热,蒸发,中和反应.动态气膜隔离技术使雾化器周围形成气体隔离保护膜,降低烟气中的酸根离子,颗粒物,高温等对于雾化器的腐蚀,冲击,磨削作用,延长雾化器的使用寿命.脱酸后的烟气进入后续除尘设备.2.5活性炭吸附活性炭吸附系统设置在脱酸系统和袋式除尘器之间的烟道,活性炭由贮存罐经输送设备定量输送到喷射装置,然后喷射到烟管中,活性炭粉与烟气接触,混合,将烟气中的二嗯哄和重金属物质吸附,从而达到去除的目的.经过活性炭吸附后的烟气进入袋式除尘器.2.6袋式除尘器袋式除尘器的除尘效率>99%,且对于<0.5m的颗粒物有很高的捕获效率.采用袋式除尘器作为烟气处理的后级设备,可将烟气中的颗粒物,消石灰,凝结的重金属物质,活性炭粉等附着在滤袋表面.烟气中未完全反应的酸性气体,重金属和二哄类物质在此可以得到进一步地吸附去除.滤袋可采用耐酸碱性能高,抗结露点高的材料,以提高袋式除尘器的使用寿命和工作效率.过滤下来的飞灰经振打,反吹等措施从滤袋表面去除进入收集箱,处理后的烟气经引风机至烟囱高空排放.3结论1)以旋风除尘器作为烟气处理的前级设备,减轻了后续设备的工作负荷.2)在换热器换热面处设置声波吹灰器,提高了换热器的工作效率,延长了设备的工作周期.3)采用高效率的新型半干法脱酸系统,降低了碱液的消耗量,提高了脱酸系统的脱酸效率和碱液利用率.4)炉内脱氮+旋风除尘器+换热器+半干法脱酸+活性炭吸附+袋式除尘器的工艺路线组合经济合理,设备国产化率高,适合我国国情,值得推广应用.参考文献1宋志伟,吕一波,梁洋,等.国内外城市生活垃圾焚烧技术的发展现状J.环境卫生工程,2007,15(1):2124.2苏萍,王国华,刘聿拯,等.城市生活垃圾焚烧技术发展现状Jj.能源研究与信息,2002,l8(3):143149.I33曾祥耙.城市生活垃圾焚烧发电前景乐观JJ.环境卫生工程,2007,15(4):3536.4赵由才,宋玉.生活垃圾处理与资源化技术手册M北京:冶金工业出版社,2007.5吴桐.中国城市垃圾,污水处理技术实务M.北京:世界知识出版社,2001.6钱玲+侯浩波.浅谈垃圾焚烧灰渣的资源化利用JJ.中国资源综合利用,2004.10:9-12.7严建华,彭雯,李晓东,等.城市生活垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性J.燃烧化学,2004,32(1):6568.81杨国清,刘康怀.固体废物