摘要：在垃圾焚烧处理工艺中，烟气净化处理一直受到广大群众的关注。为推动我国垃圾焚烧技术健康高效的发展，国家环保总局从2001年至2014年不断更新《生活垃圾焚烧污染控制标准》，大幅提高了污染控制标准，明确烟气排放在线监控要求。我厂根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求，针对烟气中酸性气体的处理进行改造升级，将单一的“半干法”处理改造为“半干法与干法”协同处理，大幅地提高了烟气中酸性气体的去除效率，保证烟气处理可靠稳定运行。
关键词：垃圾焚烧；干法半干法；协同脱酸；效率
生活垃圾带来严重的环境污染，威胁人类的健康和生态平衡，已成为一大公害。焚烧被认为是生活垃圾处理的有效方式之一，目前我国已建成的垃圾焚烧厂总数超过100座，且焚烧厂数量呈持续增加趋势。随着人们环保意识的增强，对焚烧厂的烟气排放要求越来越高，很多拟建的焚烧厂将采用比国标更加严格的欧盟2000标准。从目前国内焚烧厂普遍采用的半干法或干法脱酸工艺的实际运行效果来看，很难达到欧盟2000标准。而“半干法+干法”或“干法+湿法”工艺在发达国家应用较多，处理效果均能达到欧盟2000标准。
一、酸性气体及粉尘的来源
生活垃圾中含有大量有机成分，HCl和HF主要是由垃圾中的氯化物或含氯塑料、树脂以及其他有机物在焚烧过程中产生的。烟气中原始HCl含量为600~1200mg/m3，HF含量为1~20 mg/m3；SOx主要是由垃圾中含硫化合物的焚烧过程中产生的，其中以SO2为主，在重金属的催化作用下，则会产生少量SO3，烟气中原始SOx含量为200~800 mg/m3。粉尘主要由焚烧产物的无机组分构成，粒度范围≤200μm。通常在余热炉出口处，烟气的含尘量为2000~6000 mg/m3。
在整个烟气净化工艺中，针对酸性气体的去除和控制，现主流工艺分为干法、半干法、湿法以及两两结合的工艺，每种工艺均有其特征及优缺点。
主要脱酸工艺性能对比表
比较三种脱酸工艺，湿法脱酸效果最好，湿法脱酸工艺能够满足EU2000排放标准的要求，但湿法与半干法、干法工艺相比较，在单元装置的流程和具体设备构造上有很大的不同，具有一定的局限性。
二、脱酸工艺的选择
1、干法除酸
干法除酸可以有两种方式，一种是干式反应塔，干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应，然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂，药剂在除尘器内和酸性气体反应。除酸药剂大多采用熟石灰（Ca(OH)2）和碳酸氢钠（NaHCO3）这两种，让微粒表面直接和酸性气体接触，产生化学反应，生成无害的中性盐颗粒，同烟气中粉尘和未参加反应的药剂一起截留在除尘器布袋表面，达到净化烟气的目的。
消石灰吸附HCl等酸性气体需要合适的反应温度（约140℃），而水平烟道出口烟气温度往往高于这个温度，为增加反应塔的脱酸效率，需要通过换热器或喷水调节烟气温度，一般采用喷水来控制除尘器进口温度在158±5℃。
脱酸反应过程主要有以下几种：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
该工艺所产生的副产物脱酸灰呈干粉状，其化学成分为难溶解的CaSO3、CaSO4、CaCl2和飞灰。
此工艺特点是：工艺流程流畅简洁、操作简单可靠、运转率高、除尘和脱酸脱有害气体效率高、运行阻力低、运行电耗较少等特点。设备故障率低，维护简便；运行费用略高，除酸效率相对湿法和半干法较低。
2、半干法除酸
半干法除盐的吸收剂一般采用氧化钙（CaO）或氢氧化钙（Ca(OH)2）为原料，制备成（Ca(OH)2）溶液，在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前，因为注入石灰浆后再反应塔中形成大量的颗粒物，必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将（Ca(OH)2）溶液喷入反应器中，形成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低烟气的温度并提高其湿度，使酸性气体与石灰浆反应成为中性盐类，掉落至反应器底部。烟气和石灰浆采用顺流或逆流设计，无论反应器采用何种方式，其主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分接触反应的时间，以或得较高的除酸效率。
半干法（旋转雾化）工艺流程图
半干法反应塔内未反应完全的石灰浆，随烟气进入（布袋）除尘器中，部分未反应的石灰浆附着于滤袋表面，与通过滤袋的酸性气体再次接触反应，使脱酸效率进一步提高，相应提高了石灰浆的利用率。反应塔的结构包括导流叶片、直径等的设计主要考虑为反应提供足够的空间和反应时间，达到最佳的脱酸效率。
此工艺特点是：半干法反应塔脱酸效率较高，对HCl的去除率可超过90％，并对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，配合袋式除尘器，则重金属去除率可超过99％；没有废水排放；流程简单，投资和运行费用相对较低；石灰浆制备和分配系统较复杂。
3、半干法+干法协同脱酸
烟气由余热锅炉出来进入半干式反应塔，塔顶部设有（Ca(OH)2）溶液喷射装置（旋转雾化器），此装置一般处于备用或低负荷运行状态。雾化器的运行工况以及减温水水量的控制根据烟气处理出口CEMS在线监测系统反馈的数据进行调整。烟气经过半干式反应塔处理后再进入袋式除尘器，在反应塔与袋式除尘器之间的烟道内喷射消石灰干粉，消石灰在烟道内与酸性气体反应，反应后的中性盐与为反应的消石灰粉附着在袋式除尘器的滤袋表面，再次与烟气中的酸性气体发生反应，同时对烟气有过滤作用。
干法+半干法脱酸工艺
此工艺特点：“半干法+干法”工艺主要通过干法对烟气进行脱酸处理，在烟气指标波动或超标情况下再投用半干法；干法工艺消石灰的消耗相较半干法工艺生石灰消耗要高，因此运行费用稍高；两种工艺协同处理对烟气中酸性气体的处理效率更高，运行方式更为灵活，能应对处理更为复杂多变的烟气。
三、工艺比较及性能测试
1、烟气及物耗指标
3）烟气指标及石灰耗量
备注酸性气体含量单位均为mg/Nm3
脱酸前后酸性气体含量对比图
酸性气体排放数据对比表
说明：数据来源我厂CEMS烟气监测系统。
四、结论
“干法+半干法”工艺采用双重脱酸，对HCl和SO2的去除率增加明显，烟气处理过程中HCl<10mg/m3，SO2<20mg/m3，此工艺对污染物的去除效率能达到EU2000标准，而且该工艺系统稳定，使用灵活、设备初期投资及运行成本较低，是生活垃圾工程中一种较为理想的脱酸工艺。
参考文献
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论文作者:李及斌,陈思杨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/13
标签：烟气论文; 干法论文; 工艺论文; 酸性论文; 气体论文; 除尘器论文; 石灰论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;