垃圾焚烧发电中的排放气体控制技术

摘要：生活垃圾在焚烧发电过程当中，通常对其所产生的尾气会进行处理，将尾气排放量减少。但是尾气当中不但存在相应的固体颗粒物以及灰尘，还有相应的酸性气体，比如，NO2、SO2、HCl等，所存在的这些酸性气体对于人们的生活生产有着很大的影响，因此，生活垃圾焚烧发电厂就需要采用科学合理的措施，加强对酸性气体排放情况做好合理的控制。

关键词：垃圾焚烧发电；排放气体；控制技术

1.生活垃圾焚烧技术

生活垃圾焚烧发电技术主要包含三个环节，垃圾收集环节、焚烧发电环节、尾气处理环节。其中，垃圾收集环节主要是从各个地区收集和转运市政垃圾；焚烧发电环节是对生活垃圾卸料并存储，之后经过合理发酵技术除去渗滤液，保留可燃垃圾作为焚烧发电材料。同时在焚烧过程中会采取有效措施处理尾气。焚烧期间，锅炉尾气管道是尾气排放的主要途径，先将尾气排放到净化系统中，在尾气净化处理之后再排放到空气环境中，以减少尾气污染。所排放的尾气中不仅包含灰尘以及固体颗粒，还有多种酸性气体，如NO₂、SO₂、HCl等。

我国在2023 年基本实现原生生活垃圾“零填埋”等政策约束下，焚烧方式将长期占主导地位，是破解垃圾围城的绝对主要手段，中国积极推进垃圾分类与焚烧相结合的主基调会持续几十年，不会有大调整，垃圾焚烧发电将成为未来主要的垃圾无害化处理方式。另一方面，最新公布的国家补贴退坡、垃圾分类等政策，将对垃圾焚烧发电行业产生重要而深远的影响。新政策将倒逼市场在技术和管理等方面做出优化改革，通过技术进步、完善垃圾处理收费政策、提高企业运维水平等方式，提升垃圾发电企业盈利能力。

2.生活垃圾焚烧发电厂酸性气体形成原因

生化垃圾中包含大量有机垃圾，比如茶渣、瓜果皮核、蛋壳、固体食物等以及水产市场、果蔬市场所产生废弃水果、菜叶、鱼虾等，这些物质中含有蛋白质，所以会有氨基酸，即包含N元素，同时一些蛋白质中还含有S元素，在焚烧过程中，尾气中会包含NOx、SO₂。另外，生活垃圾中的废塑料等焚烧过程中会产生HCl等气体。为有效控制酸性气体，需要首先了解酸性气体产生原因。

（1）SO₂产生原因。高温是产生SO₂的重要条件，因为生活垃圾中含有硫元素，其和氧气会发生化学反应，进而生成SO₂。SO₂会严重影响生态环境，其排放在环境中会使周边区域雨水呈现出酸性，也就是出现酸雨，严重损害周边植物生长以及房屋建筑等。与此同时，在特定条件下硫化氢会进行一系列氧化反应，进而生成SO₂，如式（1）。

2H₂S+3O₂＝2SO₂+2H₂O

S+O₂+＝SO₂

CL₂+H₂O+SO₂＝SO₂+2HCl

CXHYOZ+O₂→CO2+H2O+SO2 （1）

（2）HCl产生的原因。生活垃圾焚烧中，垃圾中所包含的有机物会含有氯元素，经过焚烧会形成HCl。其反应式是：CXHYClZ+O2→CO2+H2O+HCl+不完全燃烧物。另外，生活垃圾当中含有无机物，其内部氯元素会受到外部高温影响产生一系列化学反应，进而生成HCL，其反应式如式（2）。

2NaCL+4SiO₂+Al₂O₃+H₂O＝2HCl+Na₂(SiO₂)₄Al₂O₃

2NaCL+nSiO₂++H₂O＝2HCl+Na2(SiO2)n

（n＝2或4）

2NaCL+SiO₂+0.05•O₂+H₂O＝Na₂SO₄+2HCl（2）

HCl会严重影响周边环境，因为该气体能够溶于水，造成水体酸化，同时还会刺激人体呼吸道，威胁人体健康。

（3）NOx产生的原因。因为生活垃圾当中包含大量有机物，有机物内部有含有氮元素，在垃圾焚烧期间，氮元素会和氧元素发生化学反应，生成大量NOx。这些NOx不仅会形成酸雨，还会引起人体不适，威胁人体健康。NOx生成反应是式（3）。

CxHyNz+O2＝CO2+H2O+NOx （3）

3.酸性气体控制措施

3.1湿法除酸技术

运用湿法除酸技术，一般是通过布袋除尘器将尾气中颗粒物全面清除，之后再输送到湿式洗烟塔中。首先，是在尾气进入塔中之后，通过喷洒液体使尾气温度逐渐下降，当达到饱和温度之后，再使其和下方填料空隙分布的碱性吸收液发生化学反应，使其吸收酸性气体。

3.2干法除除酸技术

运用干法除酸技术，通常是在吸收塔当中喷洒生石灰粉末，使生石灰粉末可以和酸性气体大面积接触，从而吸收酸性气体，获得良好的除酸效果。不过此方法往往除酸效率偏低，应用中HCL去除率约为60%，并且SO2去除率只有约30%。为有效提升除酸效率，在应用中需要适度调高吸收剂使用量。

3.3半干法除酸技术

运用半干法除酸技术，主要是在高效雾化器应用下，在吸收塔当中喷入熟石灰浆，喷入方向可从塔顶向下喷，也可从塔底向上喷，以促使所喷入熟石灰浆可以和尾气大面积接触，并高效吸收尾气当中的固体颗粒以及酸性气体。半干法除酸技术在应用中具有良好的雾化效果，并且尾气能够和吸收液相对充分的接触，不仅有助于使尾气温度降低，还可有效对其中的酸性气体加以吸收，将其中分布的固体颗粒去除。而在熟石灰浆喷入之后，其中所包含水分会被蒸发，以减少废水产生量。在半干法除酸技术应用中，涉及的装置相对简单，所产生的废水量比较少，运行费用不高，可获得良好的除酸效果。半干法除酸技术具有较高的酸性气体去除率，在配合使用布袋情况下，氯化氢去除率可超过9 0 % 。

3.4低氮燃烧技术

目前，国外低氮燃烧技术比较成熟，尤其空气分级燃烧技术效用较高，很多发达国家也相继研发出低NOx燃烧器，我国在此方面比较看重应用投资小且加装改造便捷的控制措施，近年来研发出多种低氮燃烧器等，如清华径向浓氮低NOx燃烧器、哈工大径向浓氮低NOx燃烧器等，应用中效果显著。处于应用阶段的低NOx燃烧器有低NOx预燃室燃烧器、混合促进型燃烧器、分隔火焰型燃烧器、自身再循环燃烧器等。空气分级燃烧技术主要是分为一级乃至多级加入空气，在燃烧区加入部分空气，使过量空气系数a＜1，打造富燃料区，同步制造还原性气氛，以此抑制生成NOx，同步对已产生NOx加以还原。之后在后段燃烧区添加足量空气，使a＞1，打造贫燃料区，以提升燃烧效率。

3.5烟气脱硝技术

目前在垃圾焚烧发电过程中，因为应用低氮燃烧技术及“3T”技术，有效控制了焚烧处理中的二次污染物，同时应用SNCR技术可将氨水当作反应还原剂，在焚烧炉当中建立高效、全自动的炉内脱硝系统，可再次降低NOx的排放量，使最终排放情况符合有关标准。烟气脱硝技术除了SNCR以外，常规的还有SCR等，同时各行业还研发出一些新型烟气脱硝技术，如活性炭吸附法、液体吸收法、微生物法、电子束法等，虽然目前相关技术尚不成熟，但技术应用前景依旧良好。

3.6新型除酸工艺

除上述技术以外，还可应用NHD脱除工艺、低温甲醇洗工艺等新型除酸工艺。其中NHD脱除工艺属于一种低能耗、新型净化工艺，所用主要成分是由聚乙二醇二甲醚混合制成的，具有较小的挥发性和较低的蒸气压，且溶剂不需要洗涤回收，本质是以物理方法对酸性气体进行吸收；低温甲醇洗工艺是一种物理吸收法，在操作压力持续增加过程中不断降低循环量，能够去除HCl、SO₂、NO等多种酸性气体。生活垃圾焚烧厂的烟气处理系统就是联合使用多种技术。经实践研究，发现联合使用干法和半干法脱酸技术，SO2去除率超过90%，HCl去除率高达99%。

结语

为更充分的利用生活垃圾，垃圾焚烧发电厂需高度关注采取有效技术措施处理酸性气体，减少相关气体排放量，缓解城市面临的巨大生活垃圾压力，推进环保事业发展。