3. 工程环保措施分析
3.1 烟气污染环保措施可行性分析
由于垃圾成分的特殊性,垃圾燃烧产生的烟气中主要污染物为:烟尘、SO2、HCl、NOx、二噁英类(PCDD PCDF等)、重金属等。 为此,本项目采用在每台垃圾焚烧炉后配备1套烟气净化设施,包括半干法反应器、活性炭喷入装置和布袋除尘器,以使烟气排放符合国家规定的污染物排放标准。
这种半干法烟气处理系统的重点是解决垃圾焚烧时的污染控制与烟气处理。通过对污染物产生的原因、种类与组份的分析,结合实验研究以及相应的监测工作,并结合炉内净化与燃烧控制可使垃圾焚烧所产生特有的酸性气体如HCl、SO2、HF、HBr、NOx、重金属以及二噁英(PCDD)、呋喃(PCDF)等有机污染物的排放达到环保标准。经过该烟气处理系统的处理,其有害气体的排放指标均达到并优于国家标准。
酸性气体(HCl、SO2、HF)控制
工艺原理描述如下:从余热锅炉来的196℃热烟气从半干法反应器上部进入,在反应器顶部与水喷嘴喷洒出的雾化水及石灰浆喷嘴喷洒出的雾化石灰浆进行充分接触。雾化水在高温烟气作用下完全蒸发,使烟气温度降低。同时烟气与石灰浆雾滴一起向下流动,并发生化学反应,完成对烟气污染物的净化。
在焚烧各种废料过程中产生的二噁英、重金属通过在反应塔中高浓度的再循环物料和石灰的表面以及在反应器后和布袋除尘器前的烟道中喷入的活性碳吸附去除。
在反应器内,消除酸性成分的化学反应如下:
本项目采用的半干反应塔加布袋除尘器系统对HF和HCl去除吸收效率分别可达98.0%和93.9%以上,对SO2的去除效率达50.0%,因此,HCl、SO2、HF的排放浓度可分别控制在55 mg/Nm3、200mg/Nm3、1 mg/Nm3之内,低于现行标准。
NOx控制
NOx的生成机理,一是垃圾中所含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NO2,最合理的抑制NOx生成的方法是通过限制一次助燃空气量以控制燃烧中的NOx产生量。实践证明这是行之有效的方法,根据这一原则,本项目通过炉型设计及燃烧控制,保证烟气中NOx含量(折合NO2)约为300 mg/Nm3左右,低于排放标准400mg/Nm3。澳门垃圾焚烧厂运行经验表明,通过燃烧控制可以实现NOx控制目的。
CO控制
由于在燃烧室中不完全燃烧,可能导致烟道气中CO含量增高,因此,在炉膛中喷入适量二次空气与烟气混合,使CO及其它还原性气体(NH3、H2、HCN等)在高温下进一步氧化,从而有效控制CO的产生,正常情况下CO排放浓度可以控制在50mg/Nm3,最大CO排放浓度控制在140mg/Nm3。
重金属去除
在城市垃圾中的重金属及其化合物可以根据沸点及挥发性加以区分。部份重金属沸点小于炉体温度(1200℃),焚烧中较其他重金属易蒸发至废气中。铅的沸点约1700℃,大部份将残存于炉渣之中。
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。在垃圾焚烧炉产生的烟气中,被测到的汞成份的范围在0.1~0.5 mg/Nm3(干燥)(平均值0.2),但是瞬间值甚至会超过1 mg/Nm3(干燥),虽然焚烧炉中汞的形态不得而知,但现在估计烟气中90%的汞为HgCl2,以气态或粒状形态存在。根据汞和它的氯化物的气化压力,可计算气相中汞的饱和浓度,在烟气温度200℃时,其饱和浓度处于200~250g/m3(干燥)。在烟气温度130℃时,其饱和浓度约为10~20g/Nm3。烟气温度降低时,汞的去除效率趋向增加。这不仅由于汞的少量凝结,而且也因为在布袋除尘器里被灰尘沉淀层所吸收。布袋除尘器有别于普通的灰尘捕集,空气清洁条件被调节到这样一个程度,即反应性能并不降低。灰尘捕集和空气清洁在一个稳定的状态重复进行,足够量的部分灰尘保留在布袋除尘器上。
另一个方面,从焚烧炉中发散出来的尘粒(飞灰)对汞具备相当高的吸收能力并以HgCl2 的形态存在。这一汞化合物HgCl2,已被实验表明在有飞灰时,其蒸发特征相当于低挥发性的单一卤化物。
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。)
综上所述,本项目所采用的半干反应塔加布袋除尘器系统对重金属类物质的去除率较高,可保证尾气中的重金属达标排放。
二噁英类和呋喃类控制
二噁英类有机污染物是迄今为止发现的毒性最强的物质,对人类和周围环境有着巨大的危害。本项目对二噁英类等有机污染物采取下列措施,严格控制其排放。
1.燃烧控制
在垃圾焚烧炉中产生的二噁英类,在很大程度上可以通过有效的燃烧加以控制。但在此后的冷却过程中,当温度在300~470℃范围时,会重新合成,因此,控制二噁英类及其再合成的最佳方法是做到尽可能使垃圾在炉内得到完全燃烧,使烟气在850℃燃烧室内停留2秒以上,并在烟气冷却过程中保证烟气温度迅速降低至200℃以下,防止二噁英类再合成。
2.去除措施