1.2 工程分析
1.2.1工艺流程及排污结点
根据对大连城市中心区生活垃圾焚烧处理项目主体工程、公辅工程的分析,确定本工程主要污染源如图1-2所示:
图1-2 焚烧工艺产污节点图
1.3 污染源分析及污染物排放
1.3.1废气
本项目废气包括垃圾焚烧烟气和各排气筒排放粉尘。
焚烧烟气
生活垃圾焚烧烟气中特征污染物有酸性气体(SO2、HCl、HF)、重金属和二噁英类,一般污染物有颗粒物、氮氧化物和一氧化碳等。
(1)酸性气体排放
垃圾燃烧产生酸性废气有SO2、HCl、HF。其中,氯化氢(HCl)是垃圾中有机氯化物燃烧产生,如PVC塑料及漂白纸张为垃圾中含氯最高之物质,为HCl主要来源,由于流化床炉焚烧温度较高,因此HCl炉内生成量约为900mg/Nm3。氟化物(HF)主要来自含氟碳化物的燃烧,HF其化学特性与HCl类似,形成的机理类同,但炉内生成量少,约为1~50mg/Nm3。SO2来自垃圾无机硫化物还原和含硫化物的燃烧生成,炉内生成量约为400mg/Nm3。
本项目采用半干法酸性气体脱除反应器,对HCl去除吸收效率达93.9%,半干法酸性气体脱除反应器系统对SO2去除率大于50%,HCl、SO2、HF的最大排放浓度可分别控制在55mg/Nm3、200mg/Nm3、1mg/Nm3。
(2)粉尘污染物
燃烧中,粒径分布为1mm~100mm(10-6m)的不可燃颗粒物随废气排出形成烟尘。其产生量和粒径分布与炉体设计、焚烧技术有关。本项目焚烧炉内生成量约为2.1g/m3。经布袋收除尘器后可低于50mg/Nm3。
(3)重金属
垃圾焚烧后的烟气中含有的重金属组分为铅、砷、汞及镉,炉内生成量50~250mg/Nm3。金属不凝汽组分可用急冷烟气的方法脱除。重金属一般附着在粉尘表面,布袋除尘器对其有良好的脱除效果,烟气经处理后,重金属的排放浓度低于1.9mg/Nm3。(其中Pb<1.6mg/Nm3,Hg<0.2mg/Nm3,Cd<0.1mg/Nm3。)
部份易蒸发重金属存在至废气中,大部份残存灰渣中。控制其排放浓度首先作好垃圾分类,将含有重金属的垃圾如:电池、日光灯管、杀虫剂、印刷油墨等预先回收。本项目采取活性炭注入法,即在半干法酸性气体脱除反应器后和布袋除尘器前喷入活性炭及石灰,与废气接触,利用化学吸附将汞吸附到活性炭上,再用袋式集尘设备去除,半干法酸性气体脱除反应器(包括滤袋式集尘器)+活性炭喷射工艺,去除效率可达90%以上。
(4)一氧化碳
在燃烧过程中,不完全燃烧条件会产生CO,其产生量与燃烧效率有关。本设计采用多处送入二次风,垃圾与空气混合良好,有助于降低CO生成,控制排放浓度低于50 mg/Nm3。
(5)氮氧化物
高温燃烧生成NOx,生成条件与燃烧温度有关。燃烧区氧含量和火焰的温度是NOx的生成的重要因素。当温度恒定时,NOx的生成率和氧的含量成正比。在有氧条件下,NOx生成量随着温度升高迅速增加,至1150℃以上,NOx的产生与滞留时间成线性比例关系。本设计中NOx的排放浓度控制值为300mg/Nm3。
NOx的生成机理,一是垃圾中所含各含氮成分在燃烧时生成NOx,二是空气中所含氮气在高温下氧化生成NOx。本项目通过控制燃烧条件抑制NOx的生成。
(6)二噁英类及呋喃
在垃圾焚烧中,因燃烧不完全而产生多氯联苯系列有机物,如二噁英类及呋喃,虽然这些物质仅占一小部份,但对人体健康的危害程度高。在二噁英类分子共有73种不同化合物。结构体具有两个苯环主体,苯环之间以两个氧原子连接为二噁英类以一个氧原子连结为呋喃,其某些特定的同分异构体对人体具有高毒性。本设计排放烟气中二噁英类浓度低于0.1ngTEQ /Nm3。
本项目对二噁英类等有机污染物采取下列措施。
① 燃烧控制技术
在垃圾焚烧炉中产生的二噁英类,可以通过有效的燃烧加以控制。在冷却过程中,当温度在300~470℃范围时,由于烟气中的碳粒子和作为催化剂的重金属又会促使其再合成,在烟气冷却过程中:要尽量减少在有助于二噁英类合成的温度范围内烟气的停留时间。设计中采用850℃和2秒以上的停留时间,并采用急冷方式使温度600℃的烟气在2~3秒内降温至200℃左右。另外,CO浓度与二噁英类浓度有一定的相关性。在炉中控制CO生成条件,以减少二噁英类的生成量。
② 污染防治设备
本项目采用注入活性炭来控制微量的二噁英类。采取上述措施,二噁英类排放浓度可控制在0.1 ngTEQ/Nm3。
(5)活性炭除臭装置
设置活性炭除臭装置,在停机检修过程中,用于吸附垃圾池中产生的恶臭气体。
粉尘
a) 焚烧炉上煤除尘系统(设1个除尘系统)
上煤系统的带式输送机、斗式提升机各扬尘点设置吸气罩控制粉尘外逸。净化设备选用袋式除尘器,除尘器滤料采用防静电材质,除尘系统设防静电接地,风机为防爆离心风机。 净化后的气体经风机及消声器排至室外。 收集的粉尘回工艺设备中。
b) 不可燃物、灰渣除尘系统(设1除尘系统)
从不可燃物振动筛到板链输送机、斗式提升机、磁分离器及灰渣输送机、斗式提升机各扬尘点设置吸气罩控制粉尘外逸。净化设备选用袋式除尘器,除尘器滤料采用耐磨型,风机为离心风机。 净化后的气体经风机及消声器排至室外。 收集的粉尘回工艺设备中。