黃翩翩

(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，上海 200232)

垃圾焚燒廠煙氣中酸性氣體干法凈化實(shí)驗(yàn)研究

黃翩翩

(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，上海 200232)

本文通過實(shí)驗(yàn)研究了不同酸性氣體初始濃度下，碳酸氫鈉、氫氧化鈣消耗量與煙氣中酸性氣體排放濃度的關(guān)系，以確定干法脫酸中藥劑的最合理的使用方式和投放量，同時(shí)驗(yàn)證了布袋除塵器在干法脫酸工藝中的重要作用。

垃圾焚燒廠；煙氣；布袋除塵器；排放濃度

1 垃圾焚燒煙氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀

焚燒廠的煙氣凈化工藝有干法、半干法和濕法工藝，無論采用哪種方法，目前在焚燒爐上均使用了袋式除塵器。日本三菱重工的科技人員最早提出濾袋上粘附的石灰可以再次吸收HCl[1]，美國戈?duì)柟緞t進(jìn)一步在布袋濾料上下功夫，將分解二噁英的催化劑結(jié)合在濾料中，形成了專利濾料Remedia以滿足煙氣中二噁英排放的要求[2-3]。

我國在21世紀(jì)初期引進(jìn)半干法工藝，而后幾乎所有的新建焚燒廠全部采用半干法工藝，近幾年才有大型焚燒廠嘗試使用濕法工藝。隨著焚燒廠煙氣排放要求日益提升，單獨(dú)的半干法已不能滿足最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 18485-2014)的要求，必須同時(shí)增加干法工藝。經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，半干法+干法工藝已成為國內(nèi)垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)普遍采用的凈化工藝。

2 實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

在酸性氣體不同的初始濃度下，分析碳酸氫鈉、氫氧化鈣消耗量與煙氣中酸性氣體排放濃度的關(guān)系(通過測(cè)試HCl和SO2來核算)，以檢驗(yàn)干法脫酸中藥劑的最合理的使用方式和投放量。

2.1 反應(yīng)機(jī)理

NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2

2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+H2O+2CO2

Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O

Ca(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O

2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)說明

實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)如下：

1.燃燒器；2.酸性氣體流量計(jì)；3.燃燒爐；4.取樣分析口；5.加料器；6.熱電偶；7.笛形管(測(cè)速度)；8.旋風(fēng)除塵器；9.混風(fēng)箱；10.調(diào)風(fēng)閥；11.引風(fēng)機(jī)；12布袋除塵器圖1 煙氣凈化系統(tǒng)流程圖(a，b，c是三個(gè)藥劑噴入點(diǎn))

2.3 碳酸氫鈉和Ca(OH)2

用于干法的碳酸氫鈉是商品化學(xué)純的藥劑，呈粉末狀；Ca(OH)2的顆粒度約在200目以下。需要注意的是，碳酸氫鈉和Ca(OH)2均具有易粘附壁面的特性，在使用中要振打，防止堵塞和架橋。

2.4 HCl和SO2的測(cè)量方法

SO2的測(cè)量比較簡(jiǎn)單，采用德圖歐龍強(qiáng)、或者凱恩的煙氣分析儀、借助SO2的化學(xué)檢測(cè)器，即能在線讀出SO2的變化。

HCl的測(cè)量比較復(fù)雜，需通過反應(yīng)間接計(jì)算出HCl含量，主要方法有：硝酸銀容量法、硫氰酸汞比色法、離子活度計(jì)法、化學(xué)檢測(cè)器法。

2.5 袋式除塵系統(tǒng)

從混風(fēng)器出來的煙氣溫度為130～160℃，進(jìn)入引風(fēng)機(jī)后再進(jìn)入袋式除塵器。進(jìn)入布袋除塵器的煙氣由濾袋外部進(jìn)入，從隔倉頂部排出。附著于濾袋外表面的飛灰經(jīng)壓縮空氣反吹后落入除塵器灰斗。

2.6 實(shí)驗(yàn)條件

關(guān)鍵反應(yīng)段溫度為130～180℃，由浸漬鹽酸的生物質(zhì)燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，外加天然氣燃燒器穩(wěn)定溫度。當(dāng)生物質(zhì)塊燃燒生產(chǎn)的HCl不夠高時(shí)，采用微型霧化器將濃鹽酸HCl用氮?dú)忪F化后直接送入。水蒸氣分壓控制在18%～20%，煙氣在管道中的流速11m/s左右。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析

3.1 煙道反應(yīng)效果

為了檢測(cè)煙道內(nèi)的反應(yīng)效果，在圖1中的(a)處噴入石灰和碳酸氫鈉，在旋風(fēng)除塵器前面進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

注意：表1的SO2是由天然氣和生物質(zhì)中含S物質(zhì)燃燃燒后的基礎(chǔ)濃度，在計(jì)算中沒有考慮它對(duì)吸收劑的消耗。由上表可以看到隨著碳酸氫鈉當(dāng)量比的增加，HCl的凈化效率在下降，這是因?yàn)殡m然碳酸氫鈉當(dāng)量比在上升，但是HCl在煙氣中的濃度也在下降，這樣HCl和碳酸氫鈉的接觸機(jī)率下降，所以HCl的凈化效率下降。

表1 管道中HCl和SO2的凈化效果

從表觀數(shù)據(jù)看，碳酸氫鈉的凈化效率不如石灰，例如當(dāng)量比為2.7時(shí)，碳酸氫鈉對(duì)應(yīng)的HCl凈化效率是45%；而當(dāng)量比為2.8時(shí)，石灰對(duì)應(yīng)的HCl凈化效率為49.5%。其實(shí)不然，因?yàn)镾O2的存在，同樣的藥劑當(dāng)量比條件下，石灰的總量是增加了，在煙氣中的濃度也增加了，導(dǎo)致與酸性氣體接觸的機(jī)會(huì)增多，所以凈化效率較高。

3.2 煙道+濾袋的反應(yīng)效果(濾袋前不噴藥劑)

在圖1中的(b)處噴入石灰和碳酸氫鈉，布袋除塵器前面和后面進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)沒有在(c)處噴入新的藥劑，結(jié)果見表2。

表2 部分管段+濾袋對(duì)HCl的凈化效果

由于碳酸氫鈉和石灰的粉末噴在混風(fēng)箱內(nèi)沉降管道甚至風(fēng)機(jī)葉片上沉積，見下圖。只有很少量被帶入布袋，所以除塵器濾袋的效果沒有充分發(fā)揮，出口濃度也遠(yuǎn)高于排放標(biāo)準(zhǔn)值。

3.3 煙道+濾袋的反應(yīng)效果(濾袋前重新噴藥劑)

在圖1中的(b)處噴入石灰和碳酸氫鈉，布袋除塵器前面和后面進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)在(c)處噴入新的藥劑，結(jié)果見表3。

表3可看出，HCl和SO2的出口濃度都大幅度降低，由此可以看出濾袋起到非常明顯的凈化效果。對(duì)比工況(1)和(3)，HCl的入口濃度都是450ppm左右，且工況(3)中還加入了SO2，但HCl的凈化效率卻提高、排放濃度降低。這里主要原因不是SO2促進(jìn)HCl的凈化，而是當(dāng)加入SO2后，同樣的當(dāng)量比條件下，石灰和碳酸氫鈉均增多，煙氣中吸收劑濃度大，濾袋上吸收劑層加厚，所以HCl的凈化效率提高了。

表3 煙道+濾袋對(duì)HCl和SO2的凈化效果

4 結(jié) 論

垃圾焚燒廠的煙氣凈化工藝有干法、半干法和濕法工藝，無論采用哪種方法，目前在焚燒爐上均使用了袋式除塵器。我國在21世紀(jì)初期引進(jìn)半干法工藝，而后幾乎所有的新建垃圾焚燒廠全部采用半干法工藝，近幾年才有大型焚燒廠嘗試使用濕法工藝。隨著焚燒廠煙氣排放要求日益提升，單獨(dú)的半干法已不能滿足最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 18485-2014)的要求，必須同時(shí)增加干法工藝。經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，半干法+干法工藝已成為國內(nèi)垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)普遍采用的凈化工藝。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了不同酸性氣體初始濃度下，碳酸氫鈉、氫氧化鈣消耗量與煙氣中酸性氣體排放濃度的關(guān)系，以確定干法脫酸中藥劑的最合理的使用方式和投放量，同時(shí)驗(yàn)證了布袋除塵器在干法脫酸工藝中的重要作用。

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：

(1)濾袋的凈化效果明顯，在設(shè)計(jì)中要充分重視濾袋的凈化作用；要選擇在有充分紊流和擾動(dòng)的地方加入吸收劑，促進(jìn)在管道內(nèi)的反應(yīng)程度。

(2)一方面碳酸氫鈉比石灰的活性要高，另一方面碳酸氫鈉與HCl反應(yīng)的當(dāng)量質(zhì)量比Ca(OH)2高，所以在布袋前噴射同樣當(dāng)量比的碳酸氫鈉反應(yīng)效果更好。

(3)只要HCl達(dá)標(biāo)，SO2就比較容易達(dá)標(biāo)。相反，當(dāng)SO2達(dá)標(biāo)時(shí)，HCl不一定達(dá)標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)以HCl達(dá)標(biāo)為主要任務(wù)，但是反應(yīng)藥劑的用量必須充分考慮SO2存在所需要的用量。

(4)即使用碳酸氫鈉作為吸收劑，當(dāng)量比也需要在3.4以上(對(duì)布袋前HCl的濃度而言，不是相對(duì)初始濃度而言)才能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1](土反)野博一，魚屋和夫，等.Recent Improvement on Flue gas TreatmentTechnology for Municipal Refuse Incinerator，三菱重工技報(bào)，Vol.24，No.6，1987，11：573-577.

[2]W.L.，Gore & Assoicates，Inc. Remedia Catalogue，2004.

[3]Keith J. Fritsky，Gore John H Kumm.，Combined PCDD/F Destruction and Particulate Control in the Baghouse.EA Engineering Science & Technology，2002.

Experimental Research of Dry Purification of Acidic Gases in Flue Gas in MSW Incineration Power Plant

HUANG Pianpian

(Shanghai environmental and sanitation engineering design institute，Shanghai 200232)

Through experiment，this paper studied the relationship between the consumption of NaHCO3& Ca(OH)2and acid gas emission concentration under different acid gas initial concentration，and found out the most reasonable spray method and amount of NaHCO3& Ca(OH)2，and at the same time validated the important effect of the bag-type dust collector in the process of dry deacidification.

MSW Incineration Power Plant；flue gas；bag-type dust collector；Emission concentration

黃翩翩，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)槌鞘猩罾贌夹g(shù)

X21

A

1673-288X(2017)03-0078-03

引用文獻(xiàn)格式：黃翩翩.垃圾焚燒廠煙氣中酸性氣體干法凈化實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(3)：78-80.