干货 | 生活垃圾焚烧烟气净化工艺演变、选择与分析

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为防止生活垃圾焚烧产生的烟气造成二次污染，必须将烟气净化达标后才允许高空排放。 本文是烟气净化技术的第二篇文章。 通过对生活垃圾焚烧烟气排放指标、工艺演变及发展方向的分析，介绍一种新型“双袋式”烟气净化技术，供选择并与研究烟气净化技术的人士进行交流。

关于作者

简瑞环，男，硕士，教授级高级工程师，现任中城环境第一事业部热能环境设计院院长。 主持过数十个生活垃圾焚烧项目的工程咨询和设计。

介绍

生活垃圾焚烧产生的烟气中含有多种污染物。 主要污染物有：颗粒物； 酸性气体，如HCl、SOx、HF、NOx等； 重金属，如汞、镉、铅等； 二恶英类物质，上述污染物的原始浓度受生活垃圾成分、燃烧条件等因素影响。

烟气净化系统的作用是去除生活垃圾焚烧烟气中含有的多种污染物，使最终排放到大气环境的烟气成分达到工程允许的排放标准，实现清洁化。生活垃圾焚烧。 生活垃圾焚烧项目烟气排放是否达标，是衡量项目是否合格的最基本指标之一，也是重要指标之一。

本文在分析生活垃圾焚烧烟气排放指标、工艺沿革及发展方向的基础上，介绍一种新型“双袋式”烟气净化工艺，供研究烟气净化技术的人士选用和交流。

生活垃圾焚烧烟气排放指标确定原则

为防止生活垃圾焚烧产生的烟气造成二次污染，必须将烟气净化达标后才允许高空排放。 因此，人们对生活垃圾焚烧烟气排放指标的测定十分关注。 在确定烟气排放指标时，要实事求是、科学客观，避免跟风、盲目比较。

《生活垃圾清洁焚烧指南》指出，制定烟气污染物排放指标的基本原则是以《生活垃圾焚烧污染控制标准》为底线，以省和市有关规定为依据。根据环评审批指标，制定适当冗余、三线原则的厂级控制指标，确保排放符合标准。 目的是充分考虑各种情况，尽量减少烟气排放对厂址所在地大气环境的影响。

由此可见：（1）《生活垃圾焚烧污染控制标准》为最低标准，所有生活垃圾焚烧项目都必须达到该标准； （2）地方标准和环评审批指标是确定烟气排放指标最有效的方法。 重要依据； （3）可以考虑适当的余量； （4）应综合考虑多种因素（如技术、经济等）； （5）必须确保烟气排放指标长期稳定实现。

生活垃圾焚烧烟气净化技术的演变与分析

随着生活垃圾焚烧项目的增长和烟气排放指标的不断提高，烟气净化工艺经历了从初级到高级的演变。 生活垃圾焚烧烟气净化技术的演变主要经历了三个阶段（如图1所示）。

图1：垃圾焚烧烟气净化技术的演变

生活垃圾焚烧行业发展初期，行业整体处于谨慎发展阶段，项目数量少，缺乏工程经验和运行数据，大部分烟气排放指标只能达到-2001年。

氮氧化物排放浓度主要通过燃烧来控制，烟气净化系统无需配备脱硝工艺。 现阶段采用的典型工艺为“半干法（或干法或循环流化法）+活性炭吸附+布袋除尘”，工艺简单，建设和运行成本低，可满足排放要求。标准的制定，为生活垃圾焚烧行业的初步成长奠定了基础。 随着烟气排放指标的不断提高，这种工艺正在逐渐被淘汰。

随着社会经济的快速发展和全社会对环境保护的重视，生活垃圾焚烧污染控制标准也随之升级：新建生活垃圾焚烧项目将于2014年7月1日-2014年实施，并—— 2001年起执行，2016年1月1日起废止。 与-2001年相比，-2014年各类烟气污染物排放指标均有明显改善，特别是颗粒物、SOx、氮氧化物、二恶英等四类污染物。 详细信息请参见图 2。

图2：-2001年与-2014年部分指标对比

为满足升级后的烟气排放指标，专门增设了SNCR脱硝工艺和一级脱酸工艺。 因此，中间阶段采用的典型烟气净化工艺为“SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘”。

对于颗粒物、重金属和二恶英，虽然也采用“活性炭吸附+布袋除尘”工艺，但活性炭的喷射量、布袋除尘器的过滤面积、过滤风速都会受到影响。根据项目实际要求进行相应调整。

由于其良好的技术和经济效益，该工艺得到了广泛的应用。 由于氮氧化物排放目标严格，部分项目还会在此工艺基础上添加SCR。 目前，从全国范围来看，“SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘”和“SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘”的应用案例+ SCR”得到广泛应用。

近年来，生活垃圾焚烧项目建设质量进一步提高。 多地涌现了规模化焚烧、建设标准高、烟尘排放标准非常严格的代表性项目。 这些代表性项目中，烟气污染物在-2014年和欧盟2010年的基础上提出了更高的要求：如氮氧化物达到75mg/Nm3、粉尘达到5mg/Nm3、HCl达到5mg/Nm3等，因此典型项目高级烟气净化工艺“SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘+SCR+湿法”。

该工艺是在中间段烟气净化工艺的基础上增加了SCR工艺和湿法工艺。 SCR工艺保证了氮氧化物的深度去除，而湿法工艺更加全面，能够深度去除酸性气体、颗粒物、重金属和二恶英，从而达到最严格的烟气排放标准。

该技术在上海、广州、宁波等城市都有应用实例，但总体比例较小，不具备全面推广的条件和必要。

从上述烟气净化工艺的演变来看，烟气净化工艺是在不断增加工艺阶段，其目的是为了满足日益严格的烟气排放指标。 可见，烟气净化工艺的演变具有一定的合理性和必然性。

从不同阶段烟气净化工艺的差异可以看出，每一阶段的典型工艺都是在上一阶段典型工艺的基础上，增加了一些工艺段。 这种不断添加简单累积过程的方法仍然存在缺陷。 下面以高级阶段典型烟气净化工艺“SNCR+半干法+干法+活性炭吸附+布袋除尘+SCR+湿法”为例进行分析。

首先，关于酸性气体的去除。 该工艺同时采用三个脱酸工艺，显然过于冗余。 “半干法+湿法”或“干法+湿法”的两级脱酸工艺，完全可以满足最严格的酸性气体排放要求。 。

过度冗余的流程配置确实能够起到安抚人心的作用，有利于项目前期工作的推进； 此外，对于项目建设运营主体来说，采用过度冗余的“半干法+干法”+湿法工艺，在实际运营中也存在绕过“湿法”工艺大幅降低运营成本的可能性。 但作为执业工程技术人员来说，上述两个“优点”却与科学客观的工艺选择原则相悖。 从工艺性能、建设投资和运行维护综合考虑，笔者更倾向于选择“干法+湿法”。

二是关于节水、节能。 该工艺在锅炉出口处接收温度约为190°C的烟气。 烟气经蒸发冷却至150℃左右，进入布袋除尘器； 在后续的SCR工艺段中，烟气需要加热至SCR催化剂反应温度（190℃或更高），然后进入SCR反应塔； 随后从湿式洗涤器出来的烟气温度下降到60℃左右，进入烟囱前需要再次加热，以避免烟气冷凝。 该过程烟气温度变化曲线如图3所示。

图3：高级烟气净化工艺中烟气温度变化曲线

可见，在这个过程中，烟气有一个冷却、加热、冷却、再加热的重复过程，在这些过程中会消耗大量的水和热量。 诚然，水和热的消耗是工艺性能的客观要求，确实带来了优异的净化效果。 然而，这个过程确实消耗了大量的水和热量。 能否实现在满足相同工艺性能的同时，节水节能的净化工艺？

第三，关于湿法工艺。 湿法工艺性能优良，但由于其运行成本较高，湿法工艺在我国的实际应用还比较少。 湿法不仅对酸性气体有良好的去除效果，而且对颗粒物、重金属、二恶英等也有良好的去除效果。 目前烟气中颗粒物、重金属、二恶英等的去除主要采用活性炭吸附与后续布袋除尘相结合的方式来实现。 确实，通过调整活性炭喷射量和烟气过滤风速，可以部分改变颗粒物、重金属、二恶英等排放指标。 但颗粒物、重金属、二恶英等排放指标极其严格怎么办？ 因此，我个人认为，湿法工艺处理烟洗废水虽然成本和能耗较高，但其对污染物的深度综合去除性能无疑赋予其特殊的地位，特别是当烟气需要超洁净排放时。

生活垃圾焚烧烟气净化技术的两大发展方向

如上所述，烟气净化系统的作用是去除生活垃圾焚烧产生的烟气中含有的多种污染物，使最终排放到大气环境的烟气成分达到工程允许的排放标准。 显然，判断一个烟气净化工艺的首要因素是其对烟气污染物的去除性能，但仅仅考虑烟气净化工艺的性能是不够的。

随着生活垃圾焚烧的发展，适应各种烟气排放指标的工艺已得到不同程度的使用和验证； 现阶段，与进一步提高工艺的技术性能相比，如何提高工艺的经济性（如：节水、节能、降低建设和运行成本）需要更多的研究和改进，这也成为烟气净化技术发展的一个主要方向。

只有满足工艺性能，实现技术与经济的完美结合，才能实现真正可行的烟气净化工艺。 只追求流程性能而不考虑运营成本的流程是不可持续的。 因此，我们不能因现有的少数流程而停滞不前。 要开拓思路、拓宽视野，积极消化吸收一切优秀新工艺。 下面将对国外项目案例中实施的优秀烟气净化工艺进行介绍和分析，以供参考。

经过30多年的发展，生活垃圾焚烧取得了显著成效。 生活垃圾焚烧项目已基本覆盖大中城市。 但县、乡镇生活垃圾焚烧设施短缺。 建设小型垃圾焚烧设施已提上日程。 。

由于小型生活垃圾焚烧设施受垃圾处理补贴、建设运营成本、运营管理水平等诸多因素的影响，完全照搬原有的烟气净化工艺用于小型焚烧设施显然是不合适的。 。 只有优化原有烟气净化工艺或提出新的烟气净化工艺，才能真正满足小型焚烧设施的实际需求。

因此，随着小型焚烧设施的发展需求，开发适合小型焚烧设施的烟气净化工艺将是烟气净化工艺的另一个发展方向。 比如多效（除尘、脱硝、脱酸）一体化净化工艺，具有工艺简单、节省空间、有效降低成本等优点，对于小型生活垃圾焚烧来说无疑非常有吸引力。

新型生活垃圾焚烧烟气净化工艺分析

下面分析一种不仅工艺性能优良而且节水节能的新型烟气净化工艺：“双袋”烟气净化工艺【干法+布袋除尘+SCR+省煤器+干法+活性炭喷射+布袋除尘】。 该工艺在国内尚未在工程项目中得到应用。

如图4所示，工艺简述：锅炉出口烟气（240℃左右）采用干法（碳酸氢钠干粉）进行一级脱酸，然后烟气进入一级布袋除尘器经过一级布袋除尘器。 最终烟气中的大部分酸性气体和颗粒物被去除，然后进入SCR反应塔进行脱硝。 SCR反应塔出口高温烟气经省煤器进行热交换，烟气温度降至140℃左右，送省内。 碱性吸收剂干粉（氢氧化钙干粉）和活性炭喷入集煤器与二级布袋除尘器连接的烟道进行二次脱酸和吸附重金属、二恶英，最后进入二级布袋除尘器除尘移动。 净化后的烟气通过高空烟囱排出。

图4：典型“双袋式”烟气净化工艺示意图

从上面对“双袋式”烟气净化工艺的介绍可以看出，该工艺包括两级干法脱酸工艺（碳酸氢钠干法+氢氧化钙干法）+两级布袋除尘器+SCR（中温），具有优良的工艺性能。 “双袋式”烟气净化工艺采用两台袋式除尘器不仅是为了提高除尘效率，而且在节能、节水方面具有显着优势：

(1)烟气为SCR系统提供合适的反应温度和反应条件，无需升温。 第一阶段工艺采用碳酸氢钠干法和布袋除尘。 烟气中大部分酸性气体和粉尘被去除，避免SCR反应塔内催化剂中毒； 一级布袋除尘器出来的粉尘，烟气温度仍维持在230℃左右。 该温度适合SCR反应。 SCR脱硝效率高，不需要消耗热量来加热烟气。

以常规工艺为例，若布袋除尘器出口烟温为140℃，SCR反应温度为230℃，则加热1吨焚烧产生的烟气所需热量140°C至230°C的生活垃圾约640MJ。 ，如果生活垃圾的热值为/kg，那么这相当于80公斤（焚烧量的8%）生活垃圾焚烧所产生的热量。

（2）整个过程不加水，不产生废水。 从SCR反应塔出来的烟气温度约为220℃。 通过设置省煤器，利用高温烟气中的热量，将烟气温度降低至140℃左右。 这样，整个过程不需要加水来降低烟气温度。 烟气温度。 以常规工艺为例，如果注入冷却水降低烟气温度，则将1吨生活垃圾焚烧产生的烟气温度从220℃降低至140℃，需消耗约210公斤水。 。 从图5烟气温度变化曲线可以看出，该过程烟气温度逐级下降，没有反复冷却和加热。 显然，这非常有利于节能节水。

图5：“双袋”烟气净化工艺中烟气温度变化曲线

总结

1、生活垃圾焚烧烟气净化系统发挥着重要作用，直接关系到生活垃圾焚烧处理的发展前景。

2、生活垃圾焚烧烟气排放指标应根据项目实际情况合理确定，避免不切实际的盲目比较。

3． 应根据确定的烟气排放标准，合理选择生活垃圾焚烧烟气净化工艺。 不仅要满足烟气长期稳定排放的要求，还要考虑烟气净化系统的建设投资和运行费用。 应综合权衡，不宜过多冗余。 。

4、烟气净化工艺的选择和优化必须与时俱进，不能总是局限于几种基本工艺的简单叠加或串联组合。 敢于突破，不断发现优秀的烟气净化工艺。

5、除了优良的工艺性能，节能降耗，提高工艺经济性和研究真正适合小型垃圾焚烧设施的烟气净化工艺将是烟气净化工艺未来的两个发展方向。

来源 | CE碳科技

作者|简瑞环

编辑| 匡松耀

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