生活垃圾焚烧发电厂烟气排放标准的分析

生活垃圾焚烧发电厂烟气排放标准的分析

1 前言

目前国内已建成运营的生活垃圾焚烧厂烟气排放均执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）或欧盟1992标准。随着环保要求的日益严格及国家有关节能减排政策的实施，国内已有部分筹建的生活垃圾焚烧厂烟气排放执行EU2000/76/EC（欧盟2000）标准。

垃圾焚烧厂烟气排放标准GB18485-2001、欧盟1992标准、EU2000/76/EC见表1。

注：1）本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。

2）烟气最高黑度时间，在任何1h内累计不得超过5min。

3）GB18485-2001中HCl、HF、SOX、NOX、CO为小时均值，而欧盟1992、

EU2000/76/EC为日均值。其余污染物均为测定均值。

2 焚烧厂常用的烟气处理工艺描述

垃圾焚烧厂烟气处理工艺主要是对酸性气体（HCl，HF，SOx）、氮氧化物（NOx）、颗粒物、有机物（包括二恶英）及重金属等进行控制。

2.1 NOx去除工艺

目前国内已运行的生活垃圾焚烧厂均未设置专门的脱氮装置，烟气中的NOx排放浓度一般可控制在300~400mg/Nm3，能够达到GB18485-2001中400mg/Nm3的排放限值，但达不到EU2000/76/EC中200mg/Nm3的排放限值，必须设置专门的脱氮设施。

NOx去除工艺主要有选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）。

SCR法是在催化剂作用下NOx被还原成N2，为达到SCR法还原反应所需的200℃的温度，烟气在进入催化脱氮器前需加热。SCR法可将NOx排放浓度控制在50mg/Nm3以下。

SNCR是以NH4OH（氨水）或(NH2)2CO（尿素）作为还原剂，将其喷入焚烧炉内。NOx在高温下被还原为N2和H2O。SNCR法可将NOx排放浓度控制在200mg/Nm3以下。

与SNCR法相比，SCR法脱氮效果更好，但需要消耗昂贵的催化剂，加热还需耗用大量热能，处理成本远大于SNCR法。因此，SCR法一般应用在对NOx排放控制更严的经济发达国家。工程上SNCR的应用更多。

2.2 颗粒物去除工艺

颗粒物去除主要有电除尘器和袋式除尘器。电除尘器由于不能满足去除有机物（二恶英等）、重金属的需要，现已基本不作为垃圾焚烧厂的除尘设备。国家标准GB18485-2001中明确规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。

2.3 重金属及二恶英去除工艺

重金属以固态、液态和气态的形式进入除尘器，当烟气冷却时，气态部分转化为可捕集的固态或液态微粒。目前常用的重金属及二恶英去除工艺是“活性炭吸附＋袋式除尘器”。

2.4 脱酸工艺

酸性气体去除工艺分为干法、半干法和湿法三种。

1）干法

干式脱酸有两种方式。一种是干性药剂（一般采用消石灰）和酸性气体在反应塔内进行反应；另一种是在进入除尘器前的烟气管道中喷入干性药剂，在此与酸性气体反应。消石灰与酸性气体起中和反应，要有一个合适温度（140~170℃），而余热锅炉出口的烟气温度往往高于这个温度，为提高脱酸效率，一般需通过喷水降低烟温。

2）半干法

半干法脱酸一般采用氧化钙（CaO）或氢氧化钙（Ca(OH)2）为原料，制备成氢氧化钙溶液。利用喷嘴或旋转喷雾器将氢氧化钙溶液喷入反应器中，形成粒径极小的液滴，与酸性气体进行反应。反应过程中水分被完全蒸发，故无废水产生。

3）湿法

湿法脱酸的药剂一般采用烧碱（NaOH），以提高除酸效率。配置好的烧碱溶液喷入湿式洗涤塔，与烟气中的酸性气体进行反应。洗涤塔产生的废水需经专门处理后排放，处理后的烟气需再加热。

由前述分析，烟气脱酸除尘工艺有半干式反应塔＋袋式除尘器、干式反应塔＋袋式除尘器、袋式除尘器＋湿式反应塔三种组合形式。三种形式的优缺点及性能比较见表2，表3。

3 国内部分垃圾焚烧厂烟气处理工艺及排放指标

3.1 国内部分垃圾焚烧厂烟气处理工艺汇总

3.2 烟气排放指标分析

从以上数据分析得到：

1）从国内已运营的焚烧厂的实际情况来看，“半干法＋活性炭喷射＋布袋除尘器”的烟气处理工艺在满足国标的基础上，已全面满足欧盟92标准。此种处理工艺是现正运营或正在建设的垃圾焚烧电厂的普遍选择。

2）已运营焚烧厂的实际烟气排放指标明显优于规划焚烧厂的排放指标。比如江桥、太仓焚烧厂的各种污染物排放指标均有大幅的下降。可以看到在焚烧厂设计时，烟气排放指标趋于保守。

3）国内生活垃圾焚烧界已达成共识，湿法完全可以达到欧盟2000标准。江桥扩能工程将成为国内第一个采用此种工艺的生活垃圾焚烧厂。

4）排放指标需要达到欧盟2000标准，无论采用干法、半干法、湿法，建议配备SNCR 系统，确保NOx指标达标。但据广州李坑焚烧厂实际运营数据，未采用SNCR系统时NOx 排放指标在400左右，而在仅仅增加了SNCR系统的基础上，NOx排放指标可以稳定在200左右。而JFE认为，只要有合理的燃烧管理，加上JFE焚烧炉特有的二次回流式焚烧炉技术，只要通过合理的燃烧管理，不需要采取SNCR系统也能够达到180的排放标准。（摘自：青岛焚烧厂技术交流会资料2008.8.25）

5）当烟尘降至20左右，HCl降至40左右，NOx降至300左右等关键点时，此时半干法的效用就已经发挥到了极致，如果需要继续严格的排放指标，必须考虑添加辅助处理工艺。我想这也正是欧盟2000标准在标准阀值设置上的考虑。

4 影响烟气排放指标的其他因素分析

当烟气处理工艺相差不大时，生活垃圾焚烧厂的烟气排放指标将受入炉垃圾的性质、焚烧炉的炉型和运营的水平来决定。

1）生活垃圾来源的不同

不同城市的生活垃圾性质彼此不可能完全相同，客观上就存在差异。对于烟气处理工艺的选择而言，垃圾的不同也会产生一定的影响。

2）焚烧炉的型式不同

JFE的二次回流气体流动技术的特征是燃烧室内布置中间隔板，烟气在隔板上部再次合流而产生气体涡流，使未燃气体和燃烧气体能够充分混合搅拌。因此，在低空气比的情况下也能实现完全燃烧，可以大幅度地减少氮氧化物和二恶英等有害物质的原始产生浓度。对于其他的炉型而言，JFE焚烧炉出口的污染物含量将会有一定程度的降低。

3）实际运营对其影响

在实际运营过程中，仍有许多可控参数将导致烟气排放指标的变化。如半干法适当多喷入Ca(OH)2溶液，干法适当多喷射Ca(OH)2粉末等，自动燃烧控制系统ACC的投用与否都可以在一定程度上改变烟气排放指标，灵活性较强。但这种控制是有一定极限的，不可能对排放指标作出根本性的改变。