生活垃圾焚烧厂烟气净化工艺选择及案例分析

消石灰吸附HCl等酸性气体并起中和反应，要有一个合适温度，约140℃，而从余热锅炉出来的烟气温度往往高于这个温度，为增加反应塔的脱酸效率，需通过换热器或喷水调整烟气温度，一般采用喷水法来实现降温。
此种工艺的特点是：(1)工艺简单，不需配置复杂的石灰浆制备和分配系统，设备故障率低，维护简便；(2)药剂使用量大，运行费用略高；(3)除酸(HCl)效率相对湿式和半干式低些。
2.1.2半干法除酸
半干法除酸的吸收剂一般采用氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(OH)2)为原料，制备成Ca(OH)2溶液，在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前，因为注入石灰浆后在反应塔中形成大量的颗粒物，必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将Ca(OH)2溶液喷入反应器中，形成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其湿度，使酸气与石灰浆反应成为盐类，掉落至底部。烟气和石灰浆采用顺流或逆流设计，无论反应器采用何种流动方式，其主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间，以获得高的除酸效率。
半干式反应塔内未反应完全的石灰，可随烟气进入除尘器，若除尘设备采用袋式除尘器，部分未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使脱酸效率进一步提高，相应提高了石灰浆的利用率。
此种方式的特点是：(1)半干式反应塔脱酸效率较高，对HCl的去除率可超过90%，此外，对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，若搭配袋式除尘器，则重金属去除效率可超过99%；(2)不产生废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少；(3)流程简单，投资和运行费用相对较低；(4)石灰浆制备系统较复杂。
2.1.3湿式洗涤塔
湿法脱酸采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到满意的脱酸效果。洗涤塔设置在除尘器的下游，以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。同时湿式洗涤塔不能设置在袋式除尘器上游，因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布，气体无法通过滤布。湿式洗涤塔产生的废水经浓缩后，污泥进入除尘器前设置的干燥塔内进行干燥以干态形式排出。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为NaOH，较少使用石灰浆液Ca(OH)2以避免结垢。
此种方式的特点是：(1)流程复杂，配套设备较多；(2)净化效率较高，在欧洲及美国应用多年的实践均可验证其对HCl脱除效率可超过95%，对SO2亦可超过80%；(3)产生含高浓度无机氯盐及重金属的废水，需经处理后才能排放；(4)处理后的废气因温度降低至露点以下，需再加热，以防止烟囱出口形成白烟现象，造成不良景观；(5)设备投资高，运行费用也较高。
通过以上比较，湿法净化工艺的污染物净化效率最高，但流程复杂，配套设备较多，并有后续的废水处理问题，一次性投资和运行费用高；干法净化工艺在日本近年的焚烧厂建设中采用较多，其工艺比较简单，投资低，运行维护方便，在很多场合是理想的选择。但干法工艺净化效率相对较低，没有提升空间；半干法净化工艺可达到较高的净化效率，投资和运行费用低，流程简单，不产生废水，欧洲的焚烧厂采用半干法的较多，丹麦、法国、德国采用半干法的比例分别约为20%、40%和30%。半干法在国内已有较多成功的应用实例，积累了一定的运行经验，故为推荐工艺。
2.2除尘工艺的选择
垃圾焚烧厂的粉尘控制可以采用静电分离、过滤、离心沉降及湿法洗涤等几种形式。常见的设备有电除尘器、布袋除尘器、文丘里洗涤器等。文丘里除尘器的能耗高且存在后续的水处理问题，所以此处仅对静电除尘器和布袋除尘器进行比较。
2.2.1静电除尘器
静电除尘器内含有一系列交错组合之电极及集尘板。带有粒状污染物的烟气沿水平方向通过集尘区段，其中粒状物受电场感应而带负电，由于电场引力的影响，被渐渐移动至集尘板而收集之。采用振打方式在集尘板上产生震动以震落吸附在集尘板上的粒状物，落入底部的飞灰收集入灰斗内。振打频率可视操作状况而调整，以维持良好的集尘效率。由于在振打过程中可能是附着于集尘板之粒状物再次被气体带起，除尘器通常采用多电场方式，以提高除尘效率。
2.2.2袋式除尘器
袋式除尘器可除去粒状污染物及重金属。袋式除尘器通常包含多组密闭集尘单元，其中包含多个由笼骨支撑的滤袋。烟气由袋式除尘器下半部进入，然后由下向上流动，当含尘烟气流经滤袋时，粒状污染物被滤布过滤，并附着在滤布上。滤袋清灰方法通常有下列三种：反吹清灰法、摇动清除法及脉冲喷射清除法。清除下来的粉尘掉落至灰斗并被运走。在袋式除尘器的设计上，气布比是非常重要的因素，对投资费用及去除效率有决定性的影响。
袋式除尘器的缺点是滤袋材质脆弱；对烟气高温、化学腐蚀、堵塞及破裂等问题甚为敏感。80年代后，各国致力于滤料技术开发，尤其是聚四氟乙烯薄膜滤料(PTFE)在袋式除尘器上的开发应用，使袋式除尘器上述弊端得以极大改观。薄膜式过滤袋利用薄膜表面，以均匀微细的孔径，取代传统的一次尘饼，去除粉尘的效率非常高。由于薄膜本身的低表面摩擦系数、疏水性及耐温、抗化学特性，使过滤材料拥有极佳的捕集效果。袋式除尘器目前已广泛应用于新建的城市垃圾焚烧厂及老厂改造上。袋式除尘器和静电除尘器的性能比较见表1。
表1袋式除尘器、静电除尘器性能比较[2]