垃圾焚烧发电超低排放烟气处理工艺分析

1 概述

采用炉排炉焚烧垃圾、余热利用进行发电是目前比较主流的垃圾减量化、资源化处理方式。焚烧后垃圾减容量可达90%、减重量可达80% 以上，大大减少了垃圾填埋处置用地，节约土地资源，降低环境污染，提高环保效益。随之而来，烟气能否达标排放、灰渣能否安全处置就成了最关键的问题。烟气中含有烟尘、二噁英、重金属、酸性气体等有害物质，对居民健康、生存环境影响深远，必须有效去除。随着近年来烟气的处理工艺不断发展，普遍认同的较为经济可靠的烟气净化工艺为：SNCR炉内脱氮+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘”，它具有净化效率高、无须对反应产物进行二次处理的优点，处理后的烟气，可满足《生活垃圾焚烧处理污染控制标准》(GB18485-2014)，部分指标可达到欧盟2010/75/EC 要求。随着国家对环保要求的进一步提高，一些大中型城市的环保部门对烟气排放指标提出了更高的要求。以杭州为例，新建垃圾焚烧发电项目的烟尘、SO2、NOx的排放指标分别要求控制在10mg/Nm3、50mg/Nm3、75mg/Nm3以下，并且要求烟囱脱白(消除冬季气温较低时烟囱冒白烟现象)。针对不断提标的排放指标，烟气处理工艺也相应增加。

2 烟气处理工艺

上述三个指标中，采用布袋除尘器对飞灰的脱除效率是能够满足要求的，但是对SO2、NOx 就需要采取进一步的脱除设施。针对SO2主要是在干法或半干法(消石灰)基础上增加湿法(NaOH)烟气脱酸工艺，针对NOx主要是在SNCR 基础上增加低温SCR，即对应每一种污染物均有2～3级工艺对其进行深度脱除，以确保达到烟气排放指标。除尘采用2级脱除：布袋除尘+ 湿法;脱硫采用3级脱除：半干法+干法+湿法;脱硝采用2 级脱除：SNCR+SCR;二噁英采用2级脱除：活性炭吸附+SCR。目前主流的工艺方案均为如此，本文对具体的脱除工艺不再赘述，但是系统布置顺序是采用“前催化剂工艺”还是“后催化剂工艺”仍有较大的争议。下面通过详细的分析、计算来比较其利弊，推荐较优的工艺

3 论述工艺方案

针对上述处理工艺，有多种组合顺序，目前较多采用的方案为以下三种：方案一(图1)：烟气净化工艺为：炉内SNCR+ 半干法+ 活性碳吸附+ 干法+ 布袋除尘+GGH+ 湿法塔+SGH+SCR

从余热锅炉出口烟气温度约200℃，进入半干法脱酸塔，出布袋达到150℃，此时烟气中重金属及二噁英类随烟尘一并被去除，HCl 及SO2被去除大部分，经GGH降温后进入湿法塔，去除绝大部分酸性污染物，烟气温度降至65℃，经SGH加热升温至175℃进入SCR催化反应，去除最后的NOx及二噁英后清洁排放。该方案排烟温度较高，可达170℃，排烟温度高虽然可保证脱白效果，但对能源利用来说有些浪费，在此基础上发展了方案二。方案二(图2)：烟气净化工艺为：炉内 SNCR+ 半干法+ 活性碳喷射+ 干法+ 布袋+GGH1+ 湿法塔+GGH2+SGH+SCR

方案二仍是SCR 在湿法塔后，是在方案一的基础上增加了二级GGH，充分利用烟气的余热，减少为了满足SCR 反应温度所需的加热蒸汽量。排烟温度为150℃，可保证全年无白烟。方案三(图3：SCR在湿法塔前)：烟气净化工艺为：炉内 SNCR+ 半干法+ 活性碳喷射+ 干法+ 布袋除尘+SGH1+SCR+GGH+ 湿法塔+SGH2。

方案三的SCR 在湿法塔前，脱硫除尘后的烟气温度约150℃，此时烟气中SO2含量基本达到SCR 催化剂允许运行范围，先由SGH 加热至175℃进入SCR 催化反应，去除NOx及二噁英，再进入湿法塔进一步脱酸，使用GGH 提高烟气排放温度至135℃。该方案在春秋季可不脱白，仅在冬季需要二级SGH 将烟气加热至150℃ , 使烟囱出口无白烟。