垃圾焚燒電廠(chǎng)煙氣干法脫酸工藝控制研究

垃圾焚燒技術(shù)具有垃圾處理徹底、可回收熱能等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應用.由于垃圾成分的復雜性等因素的影響。焚燒產(chǎn)生的酸性氣體HC1、SONOHF等組成量起伏較大，以HC1、SO氣體主要氣體，同時(shí)，煙氣處理系統在實(shí)際的運行過(guò)程中存在石灰利用率低.煙氣脫酸工藝效率較低的問(wèn)題.基于此.本文結合廈門(mén)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的實(shí)際情況.通過(guò)摸索，尋找其影響因素，控制運行參數，促進(jìn)垃圾焚燒煙氣處理更加合理.保證將煙氣的安全排放。

1系統簡(jiǎn)介及樣品采集

1.1煙氣處理系統介紹

廈門(mén)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)有2臺200dd垃圾焚燒爐.該系統每臺焚燒爐單獨配置1套煙氣凈化處理裝置.分別是反應入塔除酸.活性嫻氣炭噴射吸附.排放脈沖袋式除塵.。

垃圾焚燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐降溫后.煙氣進(jìn)入反應塔與消石灰反應.反應所需要的消石灰經(jīng)泵加壓后噴入文丘里混合塔.具體參數見(jiàn)表1.煙氣進(jìn)入塔內后形成紊流.增加消石灰與煙氣中的酸性物的反應表面的面積和提高反應速度一定高度的反應塔提供了恰當的化學(xué)中和反應時(shí)間.被凈化后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行除塵.煙氣里未完全反應的石灰和粉末活性炭在布袋表面繼續和剩余的有害物質(zhì)反應.進(jìn)一步吸收煙氣里的有害物質(zhì)：未反應完全的細顆粒通過(guò)返料裝置返回到反應塔里循環(huán)利用.而煙氣里的粗固體顆粒被分離出來(lái).布袋捉后送人灰罐然后送至指定地點(diǎn)處理。

1.2樣品采集與分析

根據《城市生活垃圾采樣和物理分析方法》(CJ/T3039—1995)采集入爐垃圾，分析入爐垃圾的含水率。

采集進(jìn)廠(chǎng)消石灰、飛灰儲罐樣品。消石灰和飛灰中氫氧化鈣含量分析采用《工業(yè)氫氧化鈣》(HG/T4120—2009)方法測定排放的煙氣采用在線(xiàn)監測.人脫酸塔的煙氣采用便攜式煙氣分析儀(德國益康(Ecom)J2KN)分析。

2結果與討論

2.1酸性氣體產(chǎn)生量的影響因素

由表1可以看出.SO，的產(chǎn)生量較HC1小很多.這與垃圾組分有很大關(guān)系，垃圾中的塑料含量較多.約30%.而含硫量較多的橡膠類(lèi)含量相對較低，約占l%左右。同時(shí)，小幅度調整運行工況.進(jìn)脫酸塔煙氣中酸性氣體的含量變化不大，而且SO2，和HCl的變化趨勢相同.通過(guò)分析酸性氣體中HC1產(chǎn)生量影響因素可知：

無(wú)機鹽：

2NaCl(g)+S02(g)+0.5O2+H2O(g)—Na2SO4(s)+HCl(g)(1)

如果爐內過(guò)量空氣系數很大時(shí)會(huì )發(fā)生下列反應：

2HCl+0.502±C12+H2O(2)

有機物氯化物：

CHmClp+aO2--~bCO2+cCO+dH20+eHC1(3)

(1)爐溫的影響。隨爐溫上升，HC1濃度呈上升趨勢，相應地C1一HC1的轉化率亦在上升.溫度越高.無(wú)機NaC1蒸汽分壓越高，因此反應(1)向右移動(dòng)，生成的HC1較多;700~C時(shí)，Kp=0.417;900%時(shí)，Kp=0.119，說(shuō)明，溫度上升，HCl濃度增加同時(shí)，呂國強_3_通過(guò)實(shí)驗表明，溫度大于800%時(shí)。Cl—HCl的轉化率達到最大的89%.800%以后轉化率幾乎沒(méi)有變化。

(2)水分影響反應。隨水份增加，HC1的排放量呈上升趨勢.相應C1一HCl的轉化率增加，爐溫在800℃時(shí)，爐內水份以高溫水蒸汽形式存在，增大反應(1)左邊的反應物(水蒸汽)濃度，使反應(1)向右移動(dòng)，水蒸汽分壓增大時(shí)，式(2)向左移動(dòng)相關(guān)研究指出干空氣含有固態(tài)氯化鈉的爐子1.5h后僅有l～2%的NaCI以HC1形式釋放.可是在把干的NaCI加入到廚余中時(shí)HC1釋放增加了8-10%當把NaCI水溶液加入到廚余中并脫除水分發(fā)現約30%的氯被轉化為HCI。因此.增加水份使HC1排放量增加而表中人爐垃圾水分的增加并沒(méi)有直接導致煙氣中酸性氣體的產(chǎn)生.可見(jiàn).酸性氣體的主要影響因素是溫度.同時(shí).這與鍋爐在運行過(guò)程中一直保持負壓不無(wú)關(guān)系

(3)空氣過(guò)量。如式(2)所示，增加過(guò)量空氣，使得煙氣中0度增加，根據化學(xué)動(dòng)力學(xué)，氧濃度對可逆反應(2)影響比反應(1)大，煙氣中HC1濃度降低5_。但PVC焚燒相關(guān)研究表明.PVC在完全焚燒時(shí).700～900~C間氯絕大部份將以HCl的形式排出。且過(guò)量空氣系數對HC1的排放影響不大。

2.2煙氣凈化處理工藝影響因素

垃圾焚燒煙氣凈化采用的工藝主要有濕法、半干法和干法3種濕法凈化工藝污染物去除效率高，由于產(chǎn)生廢水。工程投資和運行費用很高.相對應用很少。干法凈化工藝雖然去除率偏低.但工程投資和運行費用低.隨著(zhù)研究的不斷深入。新設備的開(kāi)發(fā)應用，仍有較大的發(fā)展前途;半干法是介于干法和濕法之間的工藝.結合了濕法和干法凈化工藝的部分優(yōu)點(diǎn).能達到較高的污染物去除效率。但其噴嘴易磨損，結垢、堵塞難以避免。對噴嘴要求高。同時(shí)石灰漿的輸送線(xiàn)路易出故障.運行參數需嚴格控制以保證水分能完全蒸發(fā).故障率較高。目前.國內絕大部分的垃圾電廠(chǎng)均采用半干法煙氣處理工藝.而干法的工程應用實(shí)例較少.廈門(mén)某垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)屬于干法去除工藝在實(shí)際的運行過(guò)程中存在石灰用量大.飛灰產(chǎn)量多等問(wèn)題。通過(guò)調整運行工況，分析干法脫酸工藝的影響因素。

2.2.1反應接觸時(shí)間

由圖2可以看出.飛灰中氫氧化鈣的含量隨飛灰循環(huán)量增加呈遞減的趨勢.當飛灰循環(huán)量達到20%時(shí).飛灰中氫氧化鈣的含量從33.34%下降到25.32%.繼續增大循環(huán)量.其變化不大。酸性氣體與消石灰反應時(shí)。要經(jīng)過(guò)3個(gè)階段.首先，是酸性氣體穿過(guò)包裹在消石灰表面的氣膜.到達消石灰粒子表面：然后。穿過(guò)稱(chēng)為灰層的反應生成物層，到達未發(fā)生反應核表面：最后，是酸性氣體與消石灰發(fā)生化學(xué)反應形成新的灰層。這3個(gè)階段的反應是串聯(lián)的。它們的反應速度各不相同，其中最慢的反應控制了酸性氣體與消石灰反應速度.分別稱(chēng)之為氣膜擴散控制、灰層擴散控制、表面反應控制。根據姚宇平[7]試驗結果.初期HC1與消石灰的反應服從灰層擴散控制.HC1通過(guò)粒子中的微孔進(jìn)人粒子內部。但當反應進(jìn)行到一定程度后.由于反應生成物CaC1的摩爾體積(51.6cm3/no1)遠大于反應物Ca(OH)：的摩爾體(33.0cm3/mo1)，消石灰粒子表面已反應部分的體積膨脹.最后導致粒子表層微孔全部堵塞.使反應無(wú)法繼續進(jìn)行。

通過(guò)飛灰的循環(huán)使用.使消石灰固體顆粒在循環(huán)過(guò)程中已生成的氯化鈣、硫酸鈣通過(guò)固一固間的磨蝕，重新露出反應物表面，繼續參與反應，提高了消石灰反應的完全程度.進(jìn)一步提高了消石灰的利用率

2.2.2石灰的純度和粒徑的影響

由表2可知.隨著(zhù)消石灰純度的提高和粒徑的減小.消石灰利用率逐步提高.從39.5%提高到42.08%消石灰并不是一個(gè)密實(shí)的單晶顆粒.而是在固體內部有許多縱橫交錯的、目孔徑和形狀不一的空隙.這些空隙網(wǎng)絡(luò )為氣相反應物滲入固體內部和氣相生成物由許多細小的晶體所組成，所以在實(shí)體內部還存在許多晶間界面不同粒徑的消石灰其最終反應率之所以相差兩倍以上.與粒子的比表面積有關(guān).Yoon等的試驗也證實(shí).在低溫干法煙氣脫硫工藝中，當吸收劑的比表面積由10到50m2/g時(shí)，鈣利用率由12%變到45%。同時(shí).消石灰純度也是個(gè)重要的影響因素.需加強人廠(chǎng)石灰的監管和控制。

3結論

(1)酸性氣體中S0的產(chǎn)生量較HC1小很多，小幅度調整運行工況.進(jìn)脫酸塔煙氣中酸性氣體的含量變化不大.且SO和HC1的變化趨勢相似。

(2)消石灰的利用率受消石灰純度、粒徑和飛灰循環(huán)量影響。石灰純度高、粒徑小則石灰利用率高：飛灰的循環(huán)量20%時(shí)，對提高消石灰的利用率最有利。

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