垃圾焚烧发电工艺的应用与污染控制：垃圾分类的重要性

垃圾焚烧发电工艺的应用与污染控制：垃圾分类的重要性

垃圾焚烧发电工艺在符合相关环保产业政策的条件下，能够有效处理生活垃圾，同时为发电产业做出贡献，因此得到了广泛的应用。但垃圾焚烧烟气中含有大量污染物，若处理不当会造成二次污染。因此，严格控制焚烧烟气中污染物的排放成为该工艺广泛应用的必要前提。

01

焚烧垃圾的成分

生活垃圾在进入发电厂焚烧之前，需要进行分类。垃圾分类已经在全国范围内开展，很多城市都将垃圾分类列入工作重点，并形成了良好的产业链条。全国各地的公民也积极配合垃圾分类管理，为控制垃圾焚烧和垃圾排放提供了重要帮助。

日常生活垃圾中含有各种物质，如果不进行分类焚烧，对焚烧排放的废气影响比较大，常见的影响较大的生活垃圾有电池、灯泡、玻璃制品、陶瓷制品等，另外有些垃圾来自工业废弃物，包括油漆罐、废旧建筑材料等，这些都会对焚烧产生不利影响。在同样的烟气处理工艺技术下，经过分类的垃圾比未经分类的垃圾排放指标要低得多，而且更加稳定。垃圾在填埋场堆放时间长了，受到雨水的侵蚀，垃圾中的水分会逐渐增加，有机物含量也会增加，这些有机物在焚烧过程中很难降解，会产生大量的废气，使得排放指标不受控制。

发电厂利用垃圾焚烧发电时，通常采用3：7的比例，研究表明，煤含量为30%时产生的废气最少。

02

控制垃圾焚烧过程中二恶英的形成

生活垃圾焚烧过程中，垃圾中的含氯有机物，如氯乙烯、氯苯、五氯苯酚等物质在适当温度下在三氯化铁和氯化铜的催化作用下，经过分子重排、化合，生成二恶英。二恶英具有很强的致癌性，对人体和环境会造成严重的危害，因此垃圾焚烧过程中必须控制二恶英的生成。

大部分二恶英在高温条件下会发生分解，如当烟气温度>800℃，烟气在此温度下停留时间超过2s时，大部分二恶英会自动分解。但当烟气温度降至300~500℃时，垃圾焚烧过程中经高温分解产生的含氯有机物在烟气粉尘的催化作用下，会与HCl重新结合生成二恶英。

因此，要控制二噁英的生成，首先要保证炉内燃烧时烟气温度大于900℃、停留时间大于2秒，以保证所有有机物充分燃烧。其次，应尽可能减小锅炉尾部烟气截面积，增加烟气流速，减少烟气在低温段的停留时间，以减少二噁英的再生。同时，应抑制HCl和CuCl2的生成，尽量不燃烧含氯有机物。

另外，还可以在喷淋塔之后向烟气中喷入活性炭，这样可以使活性炭吸附大部分的二恶英以及汞等重金属。

03

垃圾焚烧废气处理工艺

3.1 烟气脱硫工艺

垃圾焚烧烟气脱硫工艺旨在除去主要由SO2和HCl组成的酸性气体，目前我国烟气脱酸工艺根据是否有废水排放分为干法、半干法和湿法三种。

干法工艺主要形式为炉内喷钙，向反应器内喷洒石灰粉，用于中和焚烧产生的酸性气体。常见的烟气处理工艺为“石灰干粉+活性炭+袋式除尘器”。该工艺操作简单，无废水排放，总体投资少，后续维护也比较简单。但该工艺脱硫效率低，消耗大量石灰粉，且干石灰可能堵塞烟道。最重要的是在当前日益严格的环保要求下，该工艺很难达到目前国家标准的烟气排放要求。

半干法工艺是利用旋转雾化器将制浆系统送来的石灰浆雾化后喷入反应器，在反应器内与烟气充分接触，经过一系列化学反应，烟气中的大部分酸性气体被去除。常见的烟气处理工艺为“旋转雾化器喷洒石灰浆+活性炭+袋式除尘器”。该工艺脱硫效率较高，可达90%左右，但该工艺对石灰的质量和粒度要求非常高，如果石灰颗粒过大，可能会因石灰浆沉积而造成堵塞。另外，石灰浆制备系统所需设备相对复杂，操作也相对复杂，另外该工艺初期投资较大，后期维护和运行费用也相对较高。

图1 半干法反应塔

湿法工艺通常采用石灰浆液或NaOH溶液，将浆液以喷雾器的形式通过分布器喷入吸收塔，烟气中的酸性气体与浆液发生反应。此种工艺脱硫效率最高，可达98%以上，但工艺投资大，设备运行费用高，且过程中会产生大量废水，需处理达标后方可排放，此外容易产生结垢问题。

目前多采用半干法+干法组合工艺，先将烟气在脱酸反应塔内采用半干法工艺处理，如图1所示，先喷入石灰浆与烟气发生反应，再在烟道内喷入石灰粉，然后进入袋式除尘器与烟气发生反应。此法除酸效率高，运行费用合理，初投资少，设备相对简单，后期无废水产生。

3.2 烟气脱硝工艺

垃圾焚烧烟气脱硝工艺主要包括选择性非催化还原工艺（SNCR）和选择性催化还原工艺（SCR）。

选择性非催化还原（SNCR）技术：SNCR技术主要是通过喷枪将含氮还原剂在850~1050℃下喷入锅炉，与NOx发生反应生成氮气和水。

图2 NOx反应原理

SNCR在短期示范过程中可以达到75%的脱硝率，长期现场应用中一般可以达到30%～70%的NOx去除率，主要与反应温度、烟气停留时间等有关。该工艺是一种清洁脱硝技术，不生成任何固、液污染物或副产物，且系统简单、建设时间短，后期运行维护也相对简单，但其脱硝效率不是很高。

选择性催化还原（SCR）技术是利用还原剂（NH3、尿素）在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2氧化，所以称其为“选择性”。反应温度范围为300~420℃。反应式为：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO+O2=6N2+6H2O

SCR工艺脱硝效率高，但对催化剂的选择要求较高，垃圾焚烧产生的二恶英、重金属粉尘等会直接影响催化剂，降低其活性。

目前很多垃圾焚烧发电厂采用SNCR与SCR耦合工艺，选择合适的温度区间用喷枪喷洒过量的还原剂，还原剂的用量要综合考虑SNCR系统和后续的SCR系统。

3.3 烟气除尘工艺

由于生活垃圾焚烧烟气中的污染物与普通燃煤烟气中的污染物不同，种类更加复杂，且烟气中污染物的排放标准越来越高，电除尘器无法满足去除有机物（二恶英等）和重金属的需要，也不能满足粉尘排放的要求，电除尘器不适合作为垃圾焚烧的除尘工艺。

袋式除尘器属干式除尘器，含尘气体在风机重力作用下进入脉冲除尘器，在挡风板作用下，气流向上流动，较大的粉尘颗粒在重力作用下落入灰斗，含尘气体进入中箱体滤袋进行过滤净化，粉尘被截留在滤袋表面，净化后的空气穿过滤袋，由排风口排出。《城镇生活垃圾处理与污染防治技术政策》指出，生活垃圾焚烧烟气处理应采用袋式除尘器。

综上所述

垃圾焚烧不仅处理了大量的生活垃圾，还创造了大量的电力资源，是生活垃圾处理的主流形式。本文通过对垃圾焚烧烟气的成分以及各组分的处理方法和工艺进行描述和分析，为烟气净化处理提供了理论依据，对环境保护也起到了一定的促进作用。

来源：余高阳，谢小明，华玉龙，周玉成，周伟。垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺探索。广州化工。