论文部分内容阅读
摘要:对垃圾进行焚烧处理是当今社会常见的垃圾处理方式,而这其中所产生的烟气污染对环境的破坏十分巨大,尤其是HCL、SO2和二恶英这三种污染物,对人体也会造成极大的损伤,所以在垃圾焚烧处理的同时需要有先进的烟气处理系统进行配合,并且烟气处理系统的高效运行对整个垃圾处理系统具有重要的作用。本文通过对具体项目进行综合分析,将原有的处理系统和改进后的处理系统进行比较,并总结实际的数据资料,对垃圾焚烧过程中的烟气处理进行探讨和研究。
关键词:垃圾焚烧;烟气处理;改进
引言
垃圾焚烧处理对实现某一个地区垃圾无害化具有重要的意义,也能够避免大量的垃圾占据土地资源和人力资源。但是,垃圾在进行焚烧时需要进一步的将烟气进行处理,避免HCL、SO2和二恶英等污染物进入大气而造成环境破坏,本厂原来所采用的净化方法为半干法,同时还有袋式除尘器和活性碳喷入的工艺,但是为了进一步的提高烟气处理效果,本厂又增加活性炭吸附塔、活性炭喷射系统以及消石灰喷射系统,使得垃圾焚烧过程中所产生的烟气得到进一步的净化,本文通过对改进前和改进后两种系统的比较,综合分析出烟气处理系统的特点,为今后的系统改进提出建议。
1.几种主要烟气污染物的生成機理
1.1HCL的生成机理研究
在对城市垃圾进行焚烧处理时,会产生各种各样的有害气体,这其中无论是对垃圾进行完全燃烧还是不完全燃烧都会产生HCL,所以HCL是主要的污染物之一。一般的生活垃圾在进行燃烧时,HCL的浓度会在400~l000PPm之内,而工业垃圾在进行燃烧处理时,HCL的浓度值将降低一些,会在100~3000ppm之内。在大多数情况下,有两种来源能够产生HCL气体,一种是燃烧聚氯乙烯,聚氯乙烯是人们使用的塑料袋的主要成分,不会在燃烧其它生活垃圾时,还会有聚偏二氯乙烯存在,这样的话也会产生大量的HCL。在实际进行焚烧处理操作时,如果把温度提高到800O摄氏度的话,聚氯乙烯就会全部转化为HCL气体,与此同时,除了垃圾中的塑料袋会有氯元素,其余部分还会有少量的含氯化合物,这些物质也会在高温燃烧中发生反应,进而产生一定量的HCL气体。第二种产生HCL气体的来源就是燃烧高温氯化钠等物质,这时由于垃圾中存在的食盐造成的,另外对于一些废纸和破布等普通的生活垃圾,在焚烧过程中也能产生HCL气体。
1.2SO2的生成机理研究
一般情况下SO2的污染源有3种,第一种是硫酸厂所排放的SO2,这是空气中SO2的主要来源,第二种是有色金属在冶炼过程会产生大量的SO2;第三种是在燃烧煤炭时所产生的SO2,在垃圾焚烧处理的过程中,一方面是燃料选用煤所造成的SO2的产生,另一方面则是垃圾本身所存在的硫元素,进而通过燃烧而生成的SO2。
1.3二恶英的生成机理研究
对于二恶英的生成来源来说,一部分是垃圾本身就存在的,另外一种情况是当焚烧炉内的燃烧反应不完全之时,碳氢化合物与氯化物就会结合形成二恶英,这对焚烧炉的技术要求很高,需要进一步的控制反应温度,才能有效的降低二恶英的产生量。最后一种来源是氯苯和氯酚等物质可以在一定的条件下反应,而生成二恶英。要有效的控制二恶英排放量需要重点从这三种来源入手,要将焚烧炉内的温度控制在800度以上,之后要保证烟气的高温停留时间在2秒左右,进而实现完全燃烧,这样可以有效减少二恶英的产生量。
2.原有处理系统情况
2.1烟气净化主系统
本厂的烟气净化主系统是由反应塔、袋式除尘器、引风机和烟道管四个部分组成,这几部分和焚烧炉以及余热锅炉一一对应,并且采取三套烟气净化系统平行布置的方式。而焚烧炉的烟气经余热锅炉进入烟气净化主系统,这时其中所含有的有害成分就要经过净化处理,将有害成份降低到合格的水平,之后通过设备排放到空气中。
2.2反应塔
本厂所利用反应塔的顶部配备有雾化器,能够使来自余热锅炉的高温烟气从上部旋转向下输送,另外将10%浓度的石灰浆通过旋转雾化器雾化成微小液滴,之后让石灰浆与高温烟气相互接触,这样烟气当中的酸性气体就会和碱性的石灰浆产生中和反应,这样就能有效的清除烟气当中的酸性物质,避免酸雨的产生,。并且在这个过程中,石灰浆当中的水份会由于烟气的温度过高而蒸发成气体,进而烟气的温度会大幅度降低,就可以排放到大气中了。
此外,要处理的烟气在反应塔内部的时间不能过短,一般在14秒以上,这样才能促进内部的酸性气体可以被完全的反应完毕。这时需要注意的是,中和反应的生成物为固体的盐类,会在反应完成之后掉落到反应塔的底部,所以需要进一步的配备除尘器来做好下一步的清洁工作。
与此同时,烟囱出口处的酸性气体浓度要同石灰浆达到一定的比例,所以还要配备自动监测仪,进而满足石灰浆的用量调整。同时为了让袋式除尘器的使用效果更好,中和反应塔烟气出口管的烟气温度应当控制在150~170℃之内,因此,还要补充一定的冷却水,补充冷却水的主要方式就是设置单独的烟气冷却水管,还要能便捷的控制冷却水量。
2.3活性碳喷射装置
本厂的烟气净化装置还有活性碳喷射装置,这样可以有效的吸附烟气当中的汞等重金属气体以及二恶英,还能够充分的满足有机物污染的排放要求。这是因为吸附后的活性炭在袋式除尘器中和其它粉尘一起被捕集下来,进而烟气当中有害物质的浓度就可以得到更为严格的控制。与此同时,活性炭喷射装置在净化时,首先要确定焚烧炉中垃圾的焚烧量,同时还有焚烧之后所产生的烟气量;在这个基础上,控制系统需要进行精确的运算,进而发出4-20mA的控制指令,控制圆盘给料机的电机转动速度,来控制活性炭粉的使用量,之后进行活性炭的输送,最终实现将活性炭粉喷射至反应塔和除尘器之间的烟道内,以达到脱除烟气中重金属以及二恶英的目的。
此外,活性炭喷射系统还包含多种设备,如活性炭仓、活性炭仓顶除尘器、活性炭进料阀、活性炭仓高低料位计、活性炭仓称重仪、仓底振动器、活性炭仓下料阀、活性炭仓流化风阀、平衡阀、活性炭盘式给料机、给料机料位计、罗茨风机、活性炭喷枪等。并且活性碳喷口还应当设置在反应塔烟气出口管的起始段,这样可以充分的延长活性碳与焚烧烟气的接触时间,而且这样设置还能够让废弃的活性炭与烟气一同传向袋式除尘器,在净化的最后环节,还需要有除尘的功能,这是因为从反应塔传输来的烟气存在很多的灰尘颗粒,需要由袋式除尘器进行去除。 2.4原有系统处理数据分析
我厂烟气处理系统多采用半干法,另外还会利用袋式除尘器和活性碳喷入的组合工艺。這些技术早在上世纪八十年代就开始成型,并且在上世纪九十年代发展成熟,这种技术的操作弹性十分大,对垃圾中的有害物质清除率极高,但是所耗费的成本却不高,经过这种技术处理后的烟气能够达到欧盟1992标准,同时,垃圾焚烧具体的排放标准如下:
本厂经过了上述处理系统的运转,能够达到欧盟1992年的水平,具体的处理数据如下:
3.新系统情况介绍
3.1熟石灰喷射系统
本厂为了进一步去除垃圾焚烧烟气当中的酸性气体,进而在半干法脱酸系统之后增加了熟石灰干粉喷射系统。这个系统的主体设备主要是石灰储存装置和熟石灰干粉输送装置两种,而这其中主要运用喷入法,主要过程就是直接通过气力输送将熟石灰干粉喷射至反应塔和除尘器之间的烟道内,在此使熟石灰与烟气中的酸性气体发生反应,这样的话会在原有的基础上进一步提高脱酸效率,使烟气中的酸性气体可以达到更高的排放标准。与此同时,在实际操作的过程中,首先要通过烟气处理系统的测量仪表检测出烟气当中酸性气体的数量,之后要经过控制系统发出4-20mA的控制指令,最终通过控制螺旋给科机的电机转速来进一步的控制熟石灰干粉的投放量。并且本厂熟石灰喷射系统所含有的设备有:石灰仓,石灰仓进料阀,仓顶除尘器,石灰仓高低料位计,石灰仓称重仪,石灰仓下料阀,石灰仓流化风阀,平衡阀,缓冲仓高低料位计,干粉输送铰笼,罗茨风机,石灰喷枪等。
3.2活性炭吸附塔系统
本系统是为了确保烟气排放指标全面达到欧盟2000标准而设置的烟气过滤设备,这个系统的主要组成部分为活性炭吸附塔本体、吸附塔进出风斗、活性炭过滤模块和旁路烟道。一般情况下,从布袋除尘器出来的烟气首先要进入活性炭吸附塔,通过众多活性炭过滤单元进行吸附,这样有毒和有害气体就会被充分的清除,进而达到净化烟气的目的。大多数情况下每套活性炭吸附塔反应器上都要设置热电阻,目的是检测反应器中的温度值,并将其控制在合理的范围内,以保证活性炭的活性达到最佳。
3.3SNCR系统
本厂又引用了SNCR系统,SNCR系统对处理垃圾焚烧烟气当中的酸性气体拥有强大的作用。一般情况下SNCR系统不使用催化剂,这种系统的运行思路是将氨水溶液或者尿素溶液喷射出来,进而达到降低排放物中NOx 浓度的目的,其中在本厂一般采用尿素溶液。这种系统首先需要配置尿素溶液,一般浓度需要调整到40%,之后将40%浓度的尿素溶液分配到余热锅炉处的混合分配模块,紧接着再和混合分配模块当中的除盐水混合,使尿素溶液的浓度稀释到8%左右,最后就可以喷入高温的烟气当中,与高温烟气中的 NOx 发生还原反应。
3.4新系统处理数据分析
在原有系统的基础上,新增加的系统能够实现更加优秀的处理效果,尤其是新系统着重使用了活性炭的成分,实现了无污染的处理效果。
结论
垃圾焚烧是对垃圾处理的重要方式,并且对烟气的处理也是避免二次污染的重要步骤,本文通过对本厂改进前和改进后两种处理系统的介绍和比较,最终分析总结和本厂的烟气处理特点,并通过对原有技术的改进,使处理水平从欧盟1998达到了欧盟2000的标准。
参考文献:
[1]周月桂,章明川,范卫东,等,干式烟气脱硫技术进展及其应用前景分析,能源技术,2001,22(3):128-132
[2]许适群. 关于露点腐蚀及用钢的综述.石油化工腐蚀与防护[J]. 2000, 17(1): 1-4.
[3]李建新,严建华,池涌等. 垃圾组分中氯对重金属迁移特性的影响[J].燃料化学学报,2003, 3l(6): 579-583.
[4]玛斌,吴颖海,李锋等. 城市垃圾焚烧与二噁英[J].能源研究与利用,2000,12(4): 12-14.
[5]周宏仓, 仲兆平,金宝升.城市固体废物焚烧过程中二噁英的生成和控制[J].能源研究与利用,2002,14(4):15-20.
[6]张金成,姚强,吕子安等.垃圾焚烧二次污染物的形成与控制技术[J].环境保护,2001,28(5):17-18.
[7] 何晶晶,曹群科,冯军会等.生活垃圾焚烧副产物产生源特征[J].环境工程,2005,25(2):57-59.
[8]屠进.垃圾焚烧发电厂中各种二次污染的控制[J].能源与环境,2002,21(3):28-30.
关键词:垃圾焚烧;烟气处理;改进
引言
垃圾焚烧处理对实现某一个地区垃圾无害化具有重要的意义,也能够避免大量的垃圾占据土地资源和人力资源。但是,垃圾在进行焚烧时需要进一步的将烟气进行处理,避免HCL、SO2和二恶英等污染物进入大气而造成环境破坏,本厂原来所采用的净化方法为半干法,同时还有袋式除尘器和活性碳喷入的工艺,但是为了进一步的提高烟气处理效果,本厂又增加活性炭吸附塔、活性炭喷射系统以及消石灰喷射系统,使得垃圾焚烧过程中所产生的烟气得到进一步的净化,本文通过对改进前和改进后两种系统的比较,综合分析出烟气处理系统的特点,为今后的系统改进提出建议。
1.几种主要烟气污染物的生成機理
1.1HCL的生成机理研究
在对城市垃圾进行焚烧处理时,会产生各种各样的有害气体,这其中无论是对垃圾进行完全燃烧还是不完全燃烧都会产生HCL,所以HCL是主要的污染物之一。一般的生活垃圾在进行燃烧时,HCL的浓度会在400~l000PPm之内,而工业垃圾在进行燃烧处理时,HCL的浓度值将降低一些,会在100~3000ppm之内。在大多数情况下,有两种来源能够产生HCL气体,一种是燃烧聚氯乙烯,聚氯乙烯是人们使用的塑料袋的主要成分,不会在燃烧其它生活垃圾时,还会有聚偏二氯乙烯存在,这样的话也会产生大量的HCL。在实际进行焚烧处理操作时,如果把温度提高到800O摄氏度的话,聚氯乙烯就会全部转化为HCL气体,与此同时,除了垃圾中的塑料袋会有氯元素,其余部分还会有少量的含氯化合物,这些物质也会在高温燃烧中发生反应,进而产生一定量的HCL气体。第二种产生HCL气体的来源就是燃烧高温氯化钠等物质,这时由于垃圾中存在的食盐造成的,另外对于一些废纸和破布等普通的生活垃圾,在焚烧过程中也能产生HCL气体。
1.2SO2的生成机理研究
一般情况下SO2的污染源有3种,第一种是硫酸厂所排放的SO2,这是空气中SO2的主要来源,第二种是有色金属在冶炼过程会产生大量的SO2;第三种是在燃烧煤炭时所产生的SO2,在垃圾焚烧处理的过程中,一方面是燃料选用煤所造成的SO2的产生,另一方面则是垃圾本身所存在的硫元素,进而通过燃烧而生成的SO2。
1.3二恶英的生成机理研究
对于二恶英的生成来源来说,一部分是垃圾本身就存在的,另外一种情况是当焚烧炉内的燃烧反应不完全之时,碳氢化合物与氯化物就会结合形成二恶英,这对焚烧炉的技术要求很高,需要进一步的控制反应温度,才能有效的降低二恶英的产生量。最后一种来源是氯苯和氯酚等物质可以在一定的条件下反应,而生成二恶英。要有效的控制二恶英排放量需要重点从这三种来源入手,要将焚烧炉内的温度控制在800度以上,之后要保证烟气的高温停留时间在2秒左右,进而实现完全燃烧,这样可以有效减少二恶英的产生量。
2.原有处理系统情况
2.1烟气净化主系统
本厂的烟气净化主系统是由反应塔、袋式除尘器、引风机和烟道管四个部分组成,这几部分和焚烧炉以及余热锅炉一一对应,并且采取三套烟气净化系统平行布置的方式。而焚烧炉的烟气经余热锅炉进入烟气净化主系统,这时其中所含有的有害成分就要经过净化处理,将有害成份降低到合格的水平,之后通过设备排放到空气中。
2.2反应塔
本厂所利用反应塔的顶部配备有雾化器,能够使来自余热锅炉的高温烟气从上部旋转向下输送,另外将10%浓度的石灰浆通过旋转雾化器雾化成微小液滴,之后让石灰浆与高温烟气相互接触,这样烟气当中的酸性气体就会和碱性的石灰浆产生中和反应,这样就能有效的清除烟气当中的酸性物质,避免酸雨的产生,。并且在这个过程中,石灰浆当中的水份会由于烟气的温度过高而蒸发成气体,进而烟气的温度会大幅度降低,就可以排放到大气中了。
此外,要处理的烟气在反应塔内部的时间不能过短,一般在14秒以上,这样才能促进内部的酸性气体可以被完全的反应完毕。这时需要注意的是,中和反应的生成物为固体的盐类,会在反应完成之后掉落到反应塔的底部,所以需要进一步的配备除尘器来做好下一步的清洁工作。
与此同时,烟囱出口处的酸性气体浓度要同石灰浆达到一定的比例,所以还要配备自动监测仪,进而满足石灰浆的用量调整。同时为了让袋式除尘器的使用效果更好,中和反应塔烟气出口管的烟气温度应当控制在150~170℃之内,因此,还要补充一定的冷却水,补充冷却水的主要方式就是设置单独的烟气冷却水管,还要能便捷的控制冷却水量。
2.3活性碳喷射装置
本厂的烟气净化装置还有活性碳喷射装置,这样可以有效的吸附烟气当中的汞等重金属气体以及二恶英,还能够充分的满足有机物污染的排放要求。这是因为吸附后的活性炭在袋式除尘器中和其它粉尘一起被捕集下来,进而烟气当中有害物质的浓度就可以得到更为严格的控制。与此同时,活性炭喷射装置在净化时,首先要确定焚烧炉中垃圾的焚烧量,同时还有焚烧之后所产生的烟气量;在这个基础上,控制系统需要进行精确的运算,进而发出4-20mA的控制指令,控制圆盘给料机的电机转动速度,来控制活性炭粉的使用量,之后进行活性炭的输送,最终实现将活性炭粉喷射至反应塔和除尘器之间的烟道内,以达到脱除烟气中重金属以及二恶英的目的。
此外,活性炭喷射系统还包含多种设备,如活性炭仓、活性炭仓顶除尘器、活性炭进料阀、活性炭仓高低料位计、活性炭仓称重仪、仓底振动器、活性炭仓下料阀、活性炭仓流化风阀、平衡阀、活性炭盘式给料机、给料机料位计、罗茨风机、活性炭喷枪等。并且活性碳喷口还应当设置在反应塔烟气出口管的起始段,这样可以充分的延长活性碳与焚烧烟气的接触时间,而且这样设置还能够让废弃的活性炭与烟气一同传向袋式除尘器,在净化的最后环节,还需要有除尘的功能,这是因为从反应塔传输来的烟气存在很多的灰尘颗粒,需要由袋式除尘器进行去除。 2.4原有系统处理数据分析
我厂烟气处理系统多采用半干法,另外还会利用袋式除尘器和活性碳喷入的组合工艺。這些技术早在上世纪八十年代就开始成型,并且在上世纪九十年代发展成熟,这种技术的操作弹性十分大,对垃圾中的有害物质清除率极高,但是所耗费的成本却不高,经过这种技术处理后的烟气能够达到欧盟1992标准,同时,垃圾焚烧具体的排放标准如下:
本厂经过了上述处理系统的运转,能够达到欧盟1992年的水平,具体的处理数据如下:
3.新系统情况介绍
3.1熟石灰喷射系统
本厂为了进一步去除垃圾焚烧烟气当中的酸性气体,进而在半干法脱酸系统之后增加了熟石灰干粉喷射系统。这个系统的主体设备主要是石灰储存装置和熟石灰干粉输送装置两种,而这其中主要运用喷入法,主要过程就是直接通过气力输送将熟石灰干粉喷射至反应塔和除尘器之间的烟道内,在此使熟石灰与烟气中的酸性气体发生反应,这样的话会在原有的基础上进一步提高脱酸效率,使烟气中的酸性气体可以达到更高的排放标准。与此同时,在实际操作的过程中,首先要通过烟气处理系统的测量仪表检测出烟气当中酸性气体的数量,之后要经过控制系统发出4-20mA的控制指令,最终通过控制螺旋给科机的电机转速来进一步的控制熟石灰干粉的投放量。并且本厂熟石灰喷射系统所含有的设备有:石灰仓,石灰仓进料阀,仓顶除尘器,石灰仓高低料位计,石灰仓称重仪,石灰仓下料阀,石灰仓流化风阀,平衡阀,缓冲仓高低料位计,干粉输送铰笼,罗茨风机,石灰喷枪等。
3.2活性炭吸附塔系统
本系统是为了确保烟气排放指标全面达到欧盟2000标准而设置的烟气过滤设备,这个系统的主要组成部分为活性炭吸附塔本体、吸附塔进出风斗、活性炭过滤模块和旁路烟道。一般情况下,从布袋除尘器出来的烟气首先要进入活性炭吸附塔,通过众多活性炭过滤单元进行吸附,这样有毒和有害气体就会被充分的清除,进而达到净化烟气的目的。大多数情况下每套活性炭吸附塔反应器上都要设置热电阻,目的是检测反应器中的温度值,并将其控制在合理的范围内,以保证活性炭的活性达到最佳。
3.3SNCR系统
本厂又引用了SNCR系统,SNCR系统对处理垃圾焚烧烟气当中的酸性气体拥有强大的作用。一般情况下SNCR系统不使用催化剂,这种系统的运行思路是将氨水溶液或者尿素溶液喷射出来,进而达到降低排放物中NOx 浓度的目的,其中在本厂一般采用尿素溶液。这种系统首先需要配置尿素溶液,一般浓度需要调整到40%,之后将40%浓度的尿素溶液分配到余热锅炉处的混合分配模块,紧接着再和混合分配模块当中的除盐水混合,使尿素溶液的浓度稀释到8%左右,最后就可以喷入高温的烟气当中,与高温烟气中的 NOx 发生还原反应。
3.4新系统处理数据分析
在原有系统的基础上,新增加的系统能够实现更加优秀的处理效果,尤其是新系统着重使用了活性炭的成分,实现了无污染的处理效果。
结论
垃圾焚烧是对垃圾处理的重要方式,并且对烟气的处理也是避免二次污染的重要步骤,本文通过对本厂改进前和改进后两种处理系统的介绍和比较,最终分析总结和本厂的烟气处理特点,并通过对原有技术的改进,使处理水平从欧盟1998达到了欧盟2000的标准。
参考文献:
[1]周月桂,章明川,范卫东,等,干式烟气脱硫技术进展及其应用前景分析,能源技术,2001,22(3):128-132
[2]许适群. 关于露点腐蚀及用钢的综述.石油化工腐蚀与防护[J]. 2000, 17(1): 1-4.
[3]李建新,严建华,池涌等. 垃圾组分中氯对重金属迁移特性的影响[J].燃料化学学报,2003, 3l(6): 579-583.
[4]玛斌,吴颖海,李锋等. 城市垃圾焚烧与二噁英[J].能源研究与利用,2000,12(4): 12-14.
[5]周宏仓, 仲兆平,金宝升.城市固体废物焚烧过程中二噁英的生成和控制[J].能源研究与利用,2002,14(4):15-20.
[6]张金成,姚强,吕子安等.垃圾焚烧二次污染物的形成与控制技术[J].环境保护,2001,28(5):17-18.
[7] 何晶晶,曹群科,冯军会等.生活垃圾焚烧副产物产生源特征[J].环境工程,2005,25(2):57-59.
[8]屠进.垃圾焚烧发电厂中各种二次污染的控制[J].能源与环境,2002,21(3):28-30.