浅谈垃圾焚烧电厂的炉型与烟气净化技术选择
一 概述
随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾问题显得日益突出，如不进行治理或处理不善，城市生活垃圾必将会造成严重的大气、地下水及土壤污染，土地被垃圾大量占用、自然景观遭到破坏等问题日趋严重，势必阻碍可持续发展的战略目标的实现。
目前城市生活垃圾常用的处理方法有填埋、堆肥、焚烧、制燃气等。垃圾焚烧法是通过燃烧垃圾中的可燃物，释放热能，并利用这些热量产生蒸汽来实现发电。同时在焚烧过程中控制二次污染物的形成，在燃烧后通过对烟气进行净化处理可进一步降低污染物的危害。垃圾焚烧处理是目前实现垃圾处理无害化、减量化和资源化的最有效和最好方法之一。
由于垃圾焚烧技术所具有的这些优点，因此，近几年垃圾焚烧发电技术在全国的一些大中城市得到了迅速的应用和发展，城市生活垃圾焚烧技术将逐渐成为国内大中城市和经济发达地区生活垃圾处理的主流技术。
本文通过对目前主要应用的垃圾焚烧锅炉炉型、半干法烟气净化技术以及我国城市生活垃圾特点的介绍与分析，以有助于在实际工程中更好地选择垃圾炉型和烟气净化技术。
二 我国城市生活垃圾的特点
与发达国家相比，我国城市生活垃圾的具有如下特点：
— 水分高 一般约在50%～60%，发达国家约为25～45%；
— 热值低 收到基垃圾平均低位发热值为3000～4200 kJ/kg,发达国家为8300～12500kJ/kg；
— 成分复杂 由于未实行分类收集和分检，同时不同地域、不同季节、不同生活水平也使垃圾的成分相去甚远，但垃圾中的有机物和可燃物比例总的呈现大城市高于中等城市、南方高于北方、沿海高于内地的特征。
三 炉型选择
目前，在垃圾焚烧领域中比较成熟的连续运行的主要焚烧炉型有机械炉排焚烧炉、回转窑焚烧炉、循环流化术焚烧炉、热解焚烧炉等，而在国内圾焚烧领域上比较成熟的连续运行的焚烧设备主要有以下几种类型：
— 炉排炉 靠炉排的运动，使垃圾移动、翻转，与高温气体充分接触后燃烧燃烬。根据炉排运动型式不同，炉排炉又分为往复式、转动式、顺推式、逆推式和阶梯式等，是目前国内外焚烧锅炉的主流炉型。
— 回转窑炉 垃圾在转窑中翻转、前进燃烧，直至燃烬。
— 流化床焚烧锅炉 由预热后热空气吹动垃圾，使其呈流态化燃烧，未燃烬颗粒经炉内高温分离后，返回炉膛内循环燃烧燃烬。是目前国内发展应用最快的炉型。
三种炉型的特性比较见表1。
表1
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从上表可以看出，炉排炉由于技术最成熟，应用时间最早，在发达国家及国内沿海发达城市得到了广泛使用，但其造价高、操作及维护费用高、低负荷下需投油运行等缺点，使其在内地及中、小城市应用受到限制，而循环流化床垃圾焚烧锅炉，由于其具有投资省、热能利用率高、垃圾减量化好、公害低、对垃圾及负荷适应好等优点，在近几年得到了日益广泛的应用。
四 烟气净化技术选择
生活垃圾焚烧过程产生的烟气中，含有大量的污染物(如烟尘、酸性气体、金属等)对环境有着不同程度的危害。为了保证烟气中的粉尘、HCl、SO2和其它污染物如二恶英、重金属等的排放浓度达到国家排放标准，必须对烟气进行净化。
生活垃圾焚烧的烟气净化技术种类繁多，一般由酸性气体脱除系统、除尘系统和活性炭吸附系统三部分组成。酸性气体脱除技术是烟气净化技术的核心。按脱酸过程是否有水加入和脱酸产物的干湿形态，酸性气体脱除可分为湿法、半干法、干法三种净化工艺。湿法净化工艺的净化效率最高，可以满足严格的排放标准，但流程复杂，配套设备较多，一次性投资和运行费用高，并有后续的废水处理问题。干法净化工艺设备简单，工程费用最少，但净化效率相对较低，一般SO2去除率仅30%、HCl仅50%。一般而言，干法脱硫较难满足烟气净化的要求。半干法净化工艺不仅可以达到较高的净化效率，而且具有投资和运行费用低、流程简单、不产生废水等优点，是设计中应优先选用净化技术。
在国内应用的半干法烟气净化工艺主要有以下三种技术：
— 喷雾干燥法烟气净化技术；
— 循环悬浮法烟气净化技术；
— 多组分有毒废气治理技术（MHGT）。
三种工艺的主要流程见图一、图二和图三。
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三种烟气净化工艺的比较见表2。
表2
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喷雾干燥法技术主要由石灰浆制备系统和反应塔组成，其关键设备为喷雾器。喷雾器有高速旋转离心喷雾和固定喷嘴喷雾两种型式。旋转离心喷雾器主要依赖进口，喷雾干燥法的脱SO2效率可达70%~90%，但存在喷浆而产生的种种弊端（如粘壁、结垢、喷嘴易损、维护检修复杂等）。改良的喷雾干燥法对反应塔增加了循环气幕，减少了粘壁、结垢现象。
多组分有毒废气治理技术（MHGT）,系在引进的增湿灰循环酸性气体脱除技术（NID）基础上开发的烟气净化技术。MHGT技术是将石灰粉与除尘器收集的循环灰在混合增湿器内混合，并加湿活化后导入烟道反应器内发生脱酸反应。由于含水循环灰有较好的流动性，省去了复杂的制浆系统，克服了喷雾过程的粘壁现象。但由于灰循环比较大（30~50），因此布袋除尘器处理能力要求比其它工艺技术高，磨损也相对较大。
循环悬浮半干法烟气净化技术是浙江大学独立开发的专利技术，其工艺技术具有上述两种技术的部分特点，既有反应器内雾化喷水，又有飞灰循环。因此，该技术既有上述技术的优点，如取消了故障率较高的喷浆系统，增加了灰循环，提高脱酸剂的利用率和脱酸效率，但也存在这两种技术的缺点，如喷嘴易损，粘壁等。另外，直接喷水雾化，若雾化效果不佳，则可能会造成烟气带水，布袋除尘器出现“糊袋”现象。
三种净化技术，脱除强酸HCl、HF的效率均可达到95%以上，均能满足环保的要求。
脱酸后的除尘设备，三种净化技术均采用的是布袋除尘。垃圾焚烧炉可选用的除尘设备主要有布袋除尘器和静电除尘器。静电除尘器对烟温要求不如袋式除尘器严格，操作比较简单，并且运行中不像袋式除尘器需求更换滤袋，但在垃圾焚烧厂，采用袋式除尘器有着静电除尘器无可比拟的优势，即袋式除尘器可利用附着在滤袋表面的未反应完全的Ca(OH)2粉末及滤尘，能有效地提高烟尘中的重金属、二恶英和酸性气体的去除效率。
为了有效去除二恶英及重金属，净化系统中设置了活性炭喷入系统。利用二恶英及重金属气溶胶能被多孔物质吸附的特点，喷入具有较大比表积、发达的空隙结构的活性炭作为吸附剂，进一步增强重金属和二恶英的去除率。从活性炭有效利用的角度出发，活性炭布置在脱酸反应器与布袋除尘器之间更合理。
三种烟气净化技术均较成熟，技术也都已国产化。已投产的焚烧锅炉的运行实践表明，采用半干法净化反应器+活性炭+袋式除尘器的烟气净化系统完全能满足环保的要求。
五 结语
垃圾焚烧发电是一个系统工程，要使垃圾发电成为一个环卫工程、一个环保工程和一个节能工程，合理选择垃圾焚烧锅炉炉型和烟气净化技术是关键。选择时，应充分考虑垃圾的特性，并根据当地经济、资源和供热需求，结合工程的具体情况，做到经济、实用、安全、可靠。
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