生活垃圾焚燒發(fā)電時，煙氣中產(chǎn)生的產(chǎn)要污染物有酸性氣體、煙塵、重金屬等物質，不同的污染物需要裝備不同的處理技術、工藝和設備。例如，針對煙氣中產(chǎn)生的酸性氣體，其主要成分由SOx(硫氧化物)、NOx(氮氧化物)、HCl(鹽酸)等組成，其中NOx的去除原理為化學還原反應(SNCR或SCR技術);而SOx、HCl的去除原理為酸堿中和反應。本文重點介紹SOx、HCl的去除方法及工藝技術經(jīng)濟比較。

　　一.酸性氣體SOx、HCl的來源及含量

　　生活垃圾焚燒煙氣中的SOx主要由SO2構成，產(chǎn)生于原生垃圾中含硫化合物焚燒氧化所致(主要為有機硫，也有部分源于無機硫)。HCl來源于原生垃圾中的氯化物含量，如塑料、橡膠、皮革、紙張(氯漂白所致)、餐廚垃圾含氯農(nóng)藥殘留、，廚余中的NaCl以及KCl等。與燃煤火力發(fā)電廠不同的是：垃圾焚燒煙氣中SOx的含量很低，一般為200-800mg/Nm3，質量百分含量約為0.11%;而HCl的含量又較高，達200-1600mg/Nm3(在我國，由于塑料制品的大量應用，致使煙氣經(jīng)處理后截留在飛灰中的氯元素含量甚至高達25%)，一般生活垃圾產(chǎn)生的SOx是HCl的1/10以下，所以HCl是垃圾焚燒煙氣中主要的污染氣體。

　　二.反應原理

　　1.氯化氫(HCl)

　　聚氯乙稀PVC的熱穩(wěn)定性較差，140℃時就開始分解出HCl，反應溫度達600-800℃，反應時間10-15min時;化學反應原理為：

　　CH2CHCl+5/2O2=2CO2+HCl+H2O

　　氯化鈉反應溫度為430-540℃，反應原理為：

　　2NaCl+SO2+1/2O2+H2O=Na2SO4+2HCl

　　2NaCl+2SiO2+H2O=Na2O(SiO2)2+2HCl

　　2NaCl+4SiO2+Al2O3+H2O=NaO2(SiO2)4 Al2O3+2HCl

　　2.硫氧化物(SOx)

　　燃燒過程中，當過量空氣系數(shù)小于1時，有機硫的反應產(chǎn)物有SO2及H2S、SO等;當過量空氣系數(shù)大于1時即完全燃燒條件下，95%以上生成物為SO2，約有0.5-2%的SO2進一步反應生成SO3。另外，研究表明：在1127℃的高溫燃燒條件下，幾乎不生成SO3，但過量空氣系數(shù)大于1的燃燒條件下，SO3的生成為迅速增加。

　　有機硫的反應機理：

　　CxHyOzSp+O2=CO2+H2O+SO2+未完全燃燒物

　　2SO2+O2=2SO3

　　無機硫的反應機理：S+O2=SO2

　　三.HCl的危害

　　HCl氣體對眼和呼吸道黏膜有較強的刺激作用，引起胸部窒息感，咳嗽、咯血、肺水腫、直至死亡;

　　HCl氣體會對余熱鍋爐受熱面和監(jiān)測儀表產(chǎn)生高低溫腐蝕，影響余熱鍋爐安全并限制了過熱蒸汽參數(shù)的提高;

　　HCl氣體的存在升高了煙氣露點，導致排煙溫度升高，降低鍋爐熱效率 ;

　　氯源在一定條件下與重金屬反應生成低沸點的金屬氯化物，從而加劇了重金屬的揮發(fā)，導致重金屬在飛灰上的富集，增加飛灰毒性 ;

　　HCl氣體能促進氯酚、氯苯、氯苯并呋喃等“三致”有機物的生成，而且PVC裂解后生成的HCl被認為能促進多環(huán)芳烴(paHs)的生成。因此，有效去除HCl氣體直接關系到焚燒系統(tǒng)的安全和環(huán)保運行。

　　四.SOx、HCl的去除方法

　　酸性氣體SOx、HCl主要通過干法、半干法、濕法等凈化工藝加以去除：

　　1.干法脫酸：

　　干法脫酸的基本原理為：

　　CaO+SO2=CaSO3

　　CaO+2HCl=CaCl2+H2

　　干式脫酸有2種方式。一種是干性藥劑(一般采用消石灰)和酸性氣體在反應塔內進行反應;另一種是在進入除塵器前的煙氣管道中噴入干性藥劑，在此與酸性氣體反應。消石灰與酸性氣體發(fā)生中和反應要有合適溫度(140~170℃)，而余熱鍋爐出口的煙氣溫度往往高于這個溫度，為提高脫酸效率，一般需通過噴水降低煙溫。

　　減溫塔：從鍋爐出來的溫度為190~200℃的煙氣進入減溫塔。減溫塔由冷卻裝置與飛灰排出裝置組成。冷卻水由冷卻水供應泵從水箱送至噴嘴，并被壓縮空氣霧化后噴入減溫塔內與煙氣直接接觸。減溫塔的高度設置應確保噴入的霧化水可以完全蒸發(fā)，直徑設置應能防止塔內壁被霧化的水微粒接觸。煙氣經(jīng)減溫塔降溫至150℃左右后進入后續(xù)設備。煙氣中部分粉塵落入塔底的料斗中，經(jīng)排灰閥、輸送機送至飛灰貯倉。減溫塔底部需配置加熱裝置，防止飛灰吸潮沉積在內壁上腐蝕減溫塔。

　　2.半干法脫酸：

　　半干法脫酸的基本原理為：

　　2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O

　　SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O

　　半干法脫酸裝置一般設置在除塵器之前，主要包括給料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和反應系統(tǒng)。脫酸劑CaO在給料系統(tǒng)制作成粉狀，再進入制漿系統(tǒng)與水充分混合制成石灰漿，最后以噴霧狀進入反應系統(tǒng)。HCl、SOx等酸性成分被中和，生成中性的細小固體顆粒，隨煙氣進入下一步凈化系統(tǒng)。

　　3.濕法脫酸：

　　濕法脫酸裝置設置在除塵器之后，從袋式除塵器出來的溫度約140℃的煙氣經(jīng)底部進入濕式洗滌塔。洗滌塔分為冷卻部和吸收減濕部。燒堿稀釋槽中配制好的燒堿溶液通過燒堿輸送泵、冷卻液循環(huán)泵送至冷卻部上方的噴嘴，向下噴入與逆流的煙氣充分接觸，將煙氣溫度降至飽和溫度。同時，在此過程中燒堿溶液與煙氣中的部分酸性氣體進行反應。塔底的吸收液一部分循環(huán)使用，一部分排出以降低溶液中的含鹽量以保證酸性氣體的吸收率。

　　煙氣經(jīng)冷卻和吸收后進入洗滌塔上部的吸收減濕部。減濕水與燒堿溶液一并由減濕水循環(huán)泵輸送至減濕部上方噴嘴，向下噴入并均勻地經(jīng)過填料床與煙氣充分接觸，酸性氣體被進一步去除。反應后的減濕水從吸收減濕部下部排入減濕水槽。凈化后的煙氣經(jīng)塔頂除霧器除霧后進入煙氣再加熱系統(tǒng)。

　　煙氣再加熱器：從濕式洗滌塔出來的煙氣溫度約有70℃，為防止低溫腐蝕及煙囪出口冒白煙，需將煙氣加熱至150～160℃才能排放。再加熱方式可選擇蒸汽加熱或電加熱(一般選用蒸汽加熱)。從煙氣再加熱器出來的煙氣通過引風機經(jīng)煙囪排入大氣。

　　采用消石灰Ca(OH)2作為溶劑時，濃度為10-30%，具有價格低、溶解度低的特征，但生成的石膏容易導致填料及管道堵塞與結垢，因此，濕法工藝更多采用NaOH溶劑，濃度為10-20%。與消石灰相比，苛性鈉價格高，但與酸性氣體的反應速率高，吸收效果好且用量小，因此目前較多采用苛性鈉溶劑，主要反應過程為：

　　HCl+NaOH=NaCl+H2O

　　SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

　　Na2SO3+O2=Na2SO4

　　SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O

　　歐洲采用濕法煙氣凈化的焚燒廠實驗數(shù)據(jù)調查表明：PH值為5-6的SO2吸收階段，NaOH所吸收SO2的量遠高于預期值。

　　需要說明的是：濕法去除率雖然較高，但流程復雜，配套設備較多，投資較高;產(chǎn)生高濃度無機氯鹽及重金屬的廢水，需經(jīng)處理后才能排放;處理后的廢氣因溫度降低至露點以下，需再加熱以防止煙囪腐蝕及形成白煙現(xiàn)象。

　　五.脫酸凈化工藝特性綜合比較

　　注：1.去除率以HCl去除率為基準;2.藥劑種類：干式為Ca(OH)2粉(95%純度);半干式為Ca(OH)2乳液(15%純度)。

　　六.幾種工藝煙氣脫酸綜合比較結果

　　1.脫酸效率：濕法>半干法>干法;

　　2.水消耗：濕法>半干法>干法;

　　3.原料消耗(按消石灰計)：干法>半干法>濕法;

　　4.電耗：濕法>半干法>干法;

　　5.投資：濕法>半干法>干法;

        6.維護費：濕法>半干法>干法。

　　七.倡議

　　生活垃圾焚燒時煙氣中的主要酸性污染物為鹽酸，鹽酸來源于原生垃圾中含氯物質或材料，其中每個家庭、單位、團體等日常用于裝載垃圾的一次性塑料袋占據(jù)了含氯材料的大部分比例(其它具備回收價值的含氯包裝品、紙張等被“垃圾分類”或是拾荒者提前撿走)。那么，有沒有能夠代替一次性塑料垃圾袋的、價格低廉的、無氯或低氯的物品用于裝載家庭日常生活垃圾?為此提出一種技術研發(fā)的思路和方向：利用田間每年產(chǎn)生的、無法充分消納掉的農(nóng)作物秸稈，例如玉米秸稈、小麥秸稈、稻米秸稈等，通過簡單的加工、制膜過程，制作成適于使用的一次性垃圾袋，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一次性塑料袋?如果這一技術得到突破，不僅能夠大面積避免田間露天焚燒秸稈、污染環(huán)境的現(xiàn)象，而且能夠提高垃圾熱值、大幅降低焚燒后煙氣中的氯產(chǎn)生量、從而降低煙氣脫酸處理成本。。。。。。我們拭目以待，并希望有識之士能在這個領域進行有益的探索。