吳苗良

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引言

筆者所在化工產(chǎn)業(yè)園周邊近25km 范圍內(nèi)有4 家污水處理廠，每天產(chǎn)生數(shù)量較多的污泥，目前的處置去向是焚燒和填埋，為了解決污泥的出路，故考慮擬建公用熱電聯(lián)產(chǎn)項目在保證供熱的基礎(chǔ)上，對所用燃料煤中摻燒污泥。

根據(jù)“關(guān)于印發(fā)《浙江省地方燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)綜合改造升級行動計劃》的通知”（浙經(jīng)信電力[2015]371 號），要求新建及改建的熱電聯(lián)產(chǎn)項目執(zhí)行煙氣超低排放，即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵排放濃度不大于5mg/m3；另項目污泥摻燒比例小于20%，所以二噁英類污染物應(yīng)執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）中相關(guān)限值要求，排放限值應(yīng)當(dāng)?shù)陀?.1TEQ ng/m3。

要將項目煙塵排放濃度控制在<5mg/m3、二噁英類排放限值<0.1TEQ ng/m3，一級除塵技術(shù)難以達(dá)到要求。采用初步+深度的復(fù)合除塵工藝，方能實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。既要滿足煙氣等污染物達(dá)標(biāo)排放，又要保證該工程鍋爐運行及供熱的穩(wěn)定可靠，其關(guān)鍵在于對除塵器的正確選擇，以及與SNCR+SCR+石灰石-石膏法脫硫等除硫脫硝工藝的組合運用。

1 初步除塵工藝的選擇

當(dāng)前熱電聯(lián)產(chǎn)項目使用的初步除塵技術(shù)通常有三種：五電場靜電除塵器、電袋復(fù)合除塵器、脈沖布袋除塵器。

五電場靜電除塵器使用范圍廣，其優(yōu)點在于：凈化效率相對較高，阻力損失小，處理氣體范圍量大，全過程實現(xiàn)操作自動控制。但考慮到本項目為熱電聯(lián)產(chǎn)，涉及到污泥焚燒服務(wù)，正常工況下，鍋爐廢氣污染物排放有二噁英存在，需進(jìn)行活性炭噴射以脫除煙氣中的二噁英。而對活性炭來說，吸附二噁英需聯(lián)合布袋除塵進(jìn)行攜流式脫除。因此五電場靜電除塵器并不適合本項目的煙塵脫除。

再對電袋復(fù)合式除塵器和脈沖布袋除塵器進(jìn)行比較：

（1）電袋復(fù)合式除塵器對鍋爐尾部煙氣先通過電除塵區(qū)后再進(jìn)入后級布袋除塵區(qū)。其除塵效率能不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，排放質(zhì)量濃度低于30mg/m3。（2）脈沖布袋除塵器其管道內(nèi)預(yù)先噴入活性炭粉末，煙氣攜帶飛灰、活性炭等顆粒物會在金屬管道內(nèi)混合，二噁英會被這些顆粒物吸附。煙氣進(jìn)入布袋除塵器后，所攜帶的顆粒物會不斷在布袋上覆蓋累積，形成由活性炭、煙灰等組成的布袋濾層，濾層會繼續(xù)對煙氣中的各種污染物進(jìn)行吸附，形成疊層式的吸附效應(yīng)。即二噁英的脫除可分解為兩個步驟：煙氣流中的活性炭顆粒吸附、布袋濾層的吸附。

而電袋復(fù)合式除塵器由于在布袋除塵前預(yù)先布置電場，煙氣中的活性炭粉末大部分先被除去，少了布袋濾層吸附這一過程，不利于二噁英的去除。

經(jīng)過分析，初步除塵工藝采用脈沖布袋除塵器更為合理。

2 深度除塵工藝選擇

深度除塵常見工藝有管束式除塵除霧器和濕式靜電除塵器兩種。

管束式除塵除霧器技術(shù)目前已有不少項目采用并通過環(huán)保驗收，積累了較成熟的技術(shù)經(jīng)驗，但管束式除塵除霧器對負(fù)荷運行穩(wěn)定性要求較高。結(jié)合本項目來說，鍋爐房運行過程中可能要摻燒20%以下含量的污泥，不同于傳統(tǒng)的火電廠，負(fù)荷變量較大。這對于管束式除塵除霧器來說，有使用后運行不穩(wěn)定，功效發(fā)揮不佳的可能性存在，所以并不適合。

濕式靜電除塵器則是利用高壓電場使顆粒和霧滴粒子在經(jīng)過電場時荷電，在電場力的作用下趨向陽極，液霧和顆粒混合形成懸浮液體附著在陽極表面呈液膜，在重力作用下自流，設(shè)水清洗裝置，定期清洗兩極。水滴與粉塵結(jié)合后，使得高比電的粉塵比電阻下降，濕式靜電除塵的工作狀態(tài)會更加穩(wěn)定；另由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗，無振打裝置，也就不會產(chǎn)生二次揚塵?？稍诿摿蛩膊吭O(shè)置濕式電除塵器進(jìn)一步除塵，設(shè)計濕電除塵器除塵效率≥75%，出口煙塵濃度<5mg/m3，二噁英類排放限值<0.1TEQng/m3。

二噁英的有效脫除是因在布袋除塵器前增設(shè)活性炭顆粒噴射裝置，選用優(yōu)質(zhì)污泥焚燒專用活性炭粉，其孔隙結(jié)構(gòu)合理，對污泥焚燒產(chǎn)生的二噁英類污染物具有很好的吸附能力，能阻斷其粘附能力，保護(hù)后端布袋除塵器。

3 工藝組合運用及保證措施

筆者以設(shè)置3 臺鍋爐及2 座脫硫塔的擬建熱電聯(lián)產(chǎn)項目為例，采用脈沖布袋除塵器（共設(shè)置3 臺，布置在脫硫塔前）+濕式電除塵器處理鍋爐煙氣。其流程和注意要點如下：

3.1 脈沖布袋除塵器

每臺鍋爐配置一臺脈沖布袋除塵器，其布袋濾料應(yīng)當(dāng)采用BWF（必達(dá)福）聚苯硫醚并加超細(xì)纖維濾料，經(jīng)過PTFE 整體浸滲并采用防水、防油阻燃處理。

污泥焚燒煙氣經(jīng)脫硝設(shè)備后，進(jìn)入除塵器進(jìn)行初級收塵，除塵器的進(jìn)口段設(shè)置活性炭噴粉設(shè)施。在高壓風(fēng)機(jī)的作用下，活性炭粉末由文氏噴嘴快速分散于煙道內(nèi)，與煙氣均勻混合，此時活性炭粉末與煙氣中的二噁英等成分充分吸附粘合。吸附有二噁英的活性炭粉末再隨煙氣中灰塵落入存灰斗，最終由氣力輸灰系統(tǒng)排至灰倉。

應(yīng)注意的是：設(shè)計時考慮余量，取消旁路，鍋爐開停爐時可以聯(lián)鎖開啟脈沖布袋除塵器。

3.2 濕式電除塵系統(tǒng)

（1）工作原理：濕式電除塵器是利用高壓電場使顆粒和霧滴粒子在經(jīng)過電場時荷電，在電場力的作用下趨向陽極，液霧和顆?；旌闲纬蓱腋∫后w附著在陽極表面呈液膜，在重力作用下自流，設(shè)水清洗裝置，定期清洗兩極。

（2）除塵方案：本項目擬在2 座脫硫塔尾部設(shè)置2 座濕式電除塵器（1 備1 用）進(jìn)一步除塵，設(shè)計濕電除塵器除塵效率≥75%，出口煙塵濃度＜5mg/m3。

在此基礎(chǔ)上，提出以下保證措施作為建議：（1）保證采用高效的脈沖布袋除塵器，其除塵效率與五電場除塵器相當(dāng)，高于三電場靜電除塵器，因此更有利于保障煙氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放；（2）考慮到濕式電除塵器運行中可能產(chǎn)生故障，造成煙塵的事故排放，如現(xiàn)有場地條件允許，應(yīng)當(dāng)布置兩臺濕式電除塵器，以一用一備的模式布置；（3）考慮到濕電除塵器運行的可靠性，采購設(shè)備時，應(yīng)要求廠家將濕電內(nèi)部原有材料由316L 更換為防腐性能更優(yōu)的2205，以確保濕電除塵器能夠長時間穩(wěn)定運行；（4）在濕電除塵器的啟停操作中，注意濕式電除塵啟停前對電場進(jìn)行沖洗，日常保養(yǎng)重視對陰陽極沖洗水管道、閥門、水泵等部件及設(shè)備的運行維護(hù)，確保沖洗水系統(tǒng)可靠；（5）根據(jù)擬建項目自身情況完善濕式電除塵的DCS 或PLC 邏輯控制；（6）原料供應(yīng)首先考慮采用優(yōu)質(zhì)低灰份燃煤，與燃煤供應(yīng)商簽訂相關(guān)合同；（7）焚燒設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足污泥無害化停留時間（2 秒以上）、焚燒溫度和湍流度要求。對溫度、停留時間、活性炭加料等進(jìn)行工藝連鎖，DCS、SIS 自動控制；（8）采用噴入活性炭粉末吸附二噁英時應(yīng)采用稱重式等可靠的活性炭在線計量裝置，并設(shè)置活性炭噴射備用裝置。除塵器宜設(shè)置若干獨立的過濾倉室，采用在線清灰方式，應(yīng)有濾料損壞監(jiān)測手段；（9）二噁英在線監(jiān)測目前還沒有公認(rèn)的成熟技術(shù)與設(shè)備。企業(yè)可以考慮進(jìn)行二噁英相關(guān)前驅(qū)物在線監(jiān)測裝置的試驗性研究，長期跟蹤監(jiān)測項目周邊土壤二噁英濃度，會同科研單位開展二噁英在土壤環(huán)境中遷移、累積研究，科學(xué)、客觀反映項目焚燒爐煙氣排放對周邊土壤二噁英濃度的影響，同時對周邊有代表性的農(nóng)作物進(jìn)行定期觀測，積累數(shù)據(jù)。

4 工藝實際運用的效果對比

采用活性炭吸附+脈沖袋式除塵器+濕電除塵器相組合的除塵工藝，可在鍋爐50%～110%運行負(fù)荷下穩(wěn)定工作。為了解相似項目煙氣處理達(dá)標(biāo)排放情況，以嘉興某熱電公司采取的脫硫除塵工藝作為對比，該項目采用鍋爐低氮燃燒+SNCR-SCR 聯(lián)合脫硝+電袋除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式靜電除塵器。該項目對煙氣除塵的處理方案與擬采取的煙氣治理路線有相似之處。根據(jù)嘉興某熱電公司4# 爐的監(jiān)測數(shù)據(jù)，該鍋爐于2015 年2月完成超低排放技術(shù)改造并投入運行。浙江省環(huán)境監(jiān)測中心于2015 年3 月14 日對其進(jìn)行了監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)及結(jié)果如下：

表1 嘉興某熱電公司4#爐監(jiān)測期間運行工況

表2 嘉興某熱電公司4#爐煙氣監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果表明，嘉興某熱電公司4# 鍋爐總排口煙氣污染物濃度分別為煙塵2.32mg/m3，小于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中以氣體為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)，濕式靜電除塵器除塵效率為87.9%（總除塵效率99.98%）。

與嘉興某熱電公司采用電袋除塵器+濕式靜電除塵器的工藝不同的是：本項目采用的是活性炭吸附+布袋除塵器+濕式電除塵器的工藝，在煙塵排放達(dá)標(biāo)的前提下，可使焚燒煙氣中二噁英排放控制0.1ng/Nm3以下。

據(jù)了解，與本項目采用相同煙氣治理技術(shù)的浙江嘉興某發(fā)電公司250t/d 污泥處置改造項目的竣工環(huán)境保護(hù)驗收監(jiān)測報告，1# 鍋爐煙氣二噁英排放濃度0.007～0.010 I-TEQng/m3，2# 鍋爐煙氣二噁英排放濃度0.005～0.009 I-TEQng/m3，符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）中相關(guān)限值要求。

因為煙氣凈化系統(tǒng)還必須具有除硫脫硝的功能要求，所以本項目最終采用SNCR+SCR+活性炭吸附+布袋除塵器+石灰石-石膏法脫硫的工藝進(jìn)行煙氣治理。

結(jié)語

焚燒處理是當(dāng)前污水處理廠污泥處理的主要方向。要減少鍋爐煙氣及二噁英的排放，必須實現(xiàn)除塵器和工序的最優(yōu)配置，才能使其功效最大化，同時加強(qiáng)燃燒過程管理，各項保證措施落實到位，方能保證煙塵及二噁英類污染物濃度與總量的雙達(dá)標(biāo)。