垃圾焚烧烟气净化技术探讨及实践

工艺流程是石灰通过石灰浆制备系统形成石灰浆溶液（浓度10%），然后输送至吸收塔顶的石灰浆高位槽；由高位槽入吸收塔上的喷嘴（喷嘴形式分为固定喷嘴和高速旋转喷嘴两种），以喷雾的形式在吸收塔内完成对气态污染物的净化过程。石灰浆溶液中的水分在烟气的高温下蒸发，反应残留物则以干态的形式从吸收塔下部排出，携带有大量颗粒物的烟气从吸收塔排出后进入除尘器，经过除尘净化处理后经烟囱排放到大气中。在系统运行过程中，为了减少石灰吸收剂的用量，也可考虑将吸收塔下部排出含有大量未反应的吸收剂再次进入系统内部再循环。
吸收塔内烟气和石灰浆常采用顺流设计，也有少部分使用逆流设计。无论采用何种流动方式，其主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒有充分反应的接触时间，以获得较高去除效率。半干法烟气净化对焚烧烟气酸性气体的去除率可达85%以上，此外对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，而且吸收塔不会产生废水排放。其缺点是对吸收剂品质、操作水平及喷嘴提出了较高的要求。
2.3 干法烟气净化工艺
干法烟气净化工艺是比较传统的垃圾焚烧厂烟气处理工艺，管理方便。在20世纪80年代前采用最多，随着日趋严格的环保标准的推出，其应用的业绩已越来越少。典型工艺组合为干法吸收反应器（或干法管路喷射）+除尘器。
垃圾焚烧产生的烟气直接进入干法反应吸收器（或干法喷射管道），与吸收器（或管道）内喷入的Ca(OH)2粉末发生化学反应。同时干法反应吸收器还有一定的降温作用，从反应吸收器出来的“气—固”两相混合物进入高效除尘器进一步反应，并经高效过滤后，由烟囱排放到大气中。在本工艺过程中，除尘器捕集的颗粒物中含有大量未反应的吸收剂，为了降低系统的运行成本，可以考虑将其中的一部分回用，将它们混入到新的吸收剂后进入下一轮吸收净化循环。
与上述两种净化工艺相比较，干法净化工艺简单，投资费用低，操作水平要求也不高，也不存在废水的排出。缺点是药剂的使用量（吸收剂实际喷射量）的过量系数一般要达到3以上，除酸效率也只能达50%～80%。由于药剂使用量大，也造成后续设备负荷增加，效率降低。同时，为了增加HCl等气体同吸收剂接触的机率，要求Ca(OH)2微粒能均匀分布在烟气流的横截面中，这对喷头及设备也提出了很高的要求。因而，为了顺应越来越高的环境要求，一般大型的城市垃圾焚烧较少采用此方法。
2.4 NOX净化工艺
上述的几种工艺对颗粒物、HCl、SO2等具有很高的净化效率，同时对重金属、二恶英、呋喃等也有较高的去除效率，对NOX的去除效果则不是很明显。随着今后排放标准的提高，对烟气中NOX控制也提上了日程。
目前国外NOX净化工艺主要有两种方法：一是选择性非催化还原法（SNCR）；二是选择性催化还原法（SCR）。前者是以尿素CO(NH2) 2为还原剂，通过向垃圾焚烧炉第二燃烧区的烟气流中有控制喷加来还原，净化效率可达30%～50%，国外一些先进的垃圾焚烧厂已广泛采用此项技术。后者是在催化剂存在的条件下，NOX被还原剂（一般为氨）还原成对环境无害的N2的净化方式，由于有了催化剂该反应不象SNCR需在800～1000℃下进行，在400℃以下即可完成净化。由于烟气经过除尘器后温度较低，为了达到理想的反应温度，在烟气进入催化脱氮器前必须对烟气进行加热。国外实验证明，采用此净化方法其NOX排放可以控制在50 mg/m3以下，故是今后焚烧烟气处理配置的发展方向。
2.5 活性炭喷射吸附
为了满足今后越来越严格的垃圾焚烧烟气排放标准，确保重金属(尤其是Hg)和有机毒物(二恶英，呋喃)达到最低的排放，除严格控制焚烧工艺及其相关的技术参数外，国外一些环保工程公司正逐步采用活性炭喷射来吸附上述物质作为烟气净化的辅助措施。
活性炭的特点在于其具有极大的比表面积，因而，即使喷入较少数量的活性炭，只要保证与烟气均匀混合及混合的时间，就可以达到较高的吸附净化效率。其与烟气的均匀混合一般是通过强烈的湍流来实现的，而足够长的接触吸附时间完全可以由后续的袋式除尘器来保证。一般来讲，活性炭的喷射应与袋式除尘器配套使用，活性炭的喷射位置尽可能安置在袋式除尘器的前端管路上(尽量靠前)，这样活性炭通过喷嘴喷入烟气管路中，与烟气强烈混合并吸附一定数量的污染物，即使其未达到饱和状态，它还可以吸附在袋式除尘器滤袋上与穿过的烟气再次充分接触，最终达到对重金属及有机毒物的吸附净化，使之降低到最低限度。
3 推荐净化工艺
垃圾焚烧厂烟气净化湿法、半干法、干法工艺在近十几年来得到很大发展，其工艺技术及设备日趋成熟，同时又先后开发了NOX净化工艺及活性炭喷射吸附作为上述主体工艺的完善和补充。如何选择适合我国国情的焚烧烟气净化工艺是目前建造垃圾焚烧厂的一个关键问题。
根据现有的3种净化主工艺及设备特点，可以组合成以下3种形式: 喷射干燥器+袋式除尘器+烟气洗涤器、喷雾干燥吸收塔+袋式除尘器、干式吸收反应器+袋式除尘器。这3种形式的组合各有优劣点，其性能指标如表2所示。
表2 烟气净化工艺比选