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    基于农村生活垃圾热解处理中的烟气处理工艺选择及优化
    时间:2019-01-19

    简述几种农村生活垃圾处理烟气净化工艺,对比分析各工艺之间的技术经济性。以广西某乡镇生活垃圾处理站为例,基于其使用的生活垃圾热解气化处理技术,结合检测数据分析该烟气处理工艺的合理性和优劣性。最后,对该工艺提出相应的优化方案,为此后类似项目提供技术应用指导。

    1 垃圾处理站概况

    广西某乡镇生活垃圾处理站收集该乡镇和旅游景点及县城部分区域的生活垃圾,以实现生活垃圾无害化处理为目的,配置一台一体化热解气化炉设备,垃圾处理能力为20t/d,配套了较简易的“烟气降温+活性炭吸附+布袋除尘”烟气净化设备。

    该厂入场生活垃圾量受当地收运体系及风俗文化习惯影响较大,据统计,平均每天入场垃圾量约20~25t,如按照年运行时间要求大于8000h计,则年处理垃圾量约6670t,年产生灰渣量约600t,年排放烟气量约1.39×107Nm3。根据类似项目垃圾成分分析,该地区混合生活垃圾含水率为41.75%~56.08%,平均热值约4370kJ/kg。该乡镇生活垃圾处理站工艺流程如图1。

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    图1 广西某乡镇生活垃圾处理站工艺流程图

    2 垃圾处理烟气污染物种类

    国内农村生活垃圾未经分类,且构成成分复杂,主要以有机物和无机物为主,其中有机类占垃圾总量的38.44%,无机类占41.16%,可回收类占18.67%,有害类占1.73%;各类物质湿基质量累计百分比达到83.61%。生活垃圾进行热处理后产生大量的烟气,其中,四大类物质 (N2、O2、CO2、H2O) 约占烟气总量的98%。其余有害污染物包括: (1) 颗粒物:粉尘、PM1-10颗粒物、金属盐颗粒物等; (2) 酸性气体:CO、SOX、NOX、HCl、HF等; (3) 重金属类:汞、铊、镉、锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍、锡及其化合物等; (4) 其它:二噁英类、未完全燃烧的烃类化合物、芳香族含氧化合物、芳香族多环衍生物、含氮或硫的杂环化合物等。

    3 垃圾处理烟气净化工艺分析

    3.1 烟气脱酸处理

    3.1.1 酸性气体去除

    在生活垃圾热解气化处理烟气中,其酸性气体主要包含CO、SOX、NOX、HCl、HF等,而该类烟气常见的脱酸处理方法为干法、半干法和湿法三种,主要除去烟气中大部分的SOX、HCl和HF气体,其工艺技术经济性比较见表1。

    干法:是直接利用空气将消石灰 (Ca(OH)2粉末) 通过喷射器喷入烟气中,使其发生反应,达到脱酸的目的。为提高脱酸效率和Ca的使用率,生产工艺中,往往采用使消石灰与烟气充分混合从而增大接触面积及反应发生时间、选用Blaine比表面积较大的消石灰、增加多循环吸附塔等手段。脱酸反应后生成固态的Ca(OH)2、CaCl2、CaSO3、CaF2等物质,后端工艺配置相应的布袋除尘器,将其过滤并收集。相较于其它工艺,干法具有工艺简单,设备投资低,工人操作困难系数低,干态产物可直接处理等优点,但由于其脱酸效率和Ca的使用率低,导致消石灰的使用量一定程度增加。

    半干法:利用生石灰 (CaO) 或消石灰作为原料,并将其制备成石灰浆液,雾化后喷入烟气中,使其与酸性气体发生反应达到净化效果。相对于干法而言,半干法脱酸对操作水平要求较高,且实际控制参数尤其重要,脱酸塔设备的进出口温度将直接影响着浆液中的水分是否被蒸发及反应生成物是否以固态形式排出。此外,反应停留时间、吸收剂的粒度、浆液雾化喷射效果等也都直接影响着半干法的脱酸效率。半干法介于湿法与干法之间,具有脱酸效率高,投资成本较低,吸收剂使用量较低等特点,在实际工程中被广泛使用。

    湿法:将碱性溶液直接喷入洗涤塔内,气液两相直接接触并发生反应达到脱酸的效果。由于是气液反应,其脱酸反应速度快、效率高、吸收剂利用率高。在国内,湿法脱酸大多运用于大型燃煤电厂烟气脱硫处理,而在生活垃圾热处理烟气净化中运用极少,原因大致为:生活垃圾热处理产生烟气中含硫量远不及燃煤电厂;湿法脱酸虽效果好,但工艺复杂,配套设备较多,投资成本高;产生的废水需另配套处理系统;并容易产生“白烟”现象。

    表1 常见几种生活垃圾热处理后产生的烟气净化工艺技术经济性比较

    QQ截图20190118090017.jpg

    综合对比:虽然干法工艺相对于湿法和半干法而言脱酸效率较低,但因其工艺简单,对操作水平要求相对较低,且投资和运行费用明显低于湿法和半干法工艺;末端干态产物处理更容易,整个工艺中不产生废水和“白烟”现象等问题,能有效的避免二次污染。

    由于农村生活垃圾分散式集中处理项目大多地处偏远、项目投资较低,且设备使用环境条件较差,工人操作水平较低;加上设备运行维护较困难,一旦设备运行出现故障很难及时得到解决。所以在实际项目中,选用工艺简单、操作要求较低及稳定性好的烟气处理工艺更能保证项目长期稳定运行。结合以上对比,干法脱酸在该类型案例中的适用性,可能更占据较大的优势,且容易被广泛推广使用。

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