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垃圾焚燒電廠煙氣干法脫酸工藝控制研究

發(fā)布日期:2019-11-29

垃圾焚燒技術(shù)具有垃圾處理徹底、可回收熱能等優(yōu)點,得到了廣泛的應(yīng)用.由于垃圾成分的復(fù)雜性等因素的影響。焚燒產(chǎn)生的酸性氣體HC1、SONOHF等組成量起伏較大,以HC1、SO氣體主要氣體,同時,煙氣處理系統(tǒng)在實際的運行過程中存在石灰利用率低.煙氣脫酸工藝效率較低的問題.基于此.本文結(jié)合廈門某垃圾焚燒發(fā)電廠的實際情況.通過摸索,尋找其影響因素,控制運行參數(shù),促進(jìn)垃圾焚燒煙氣處理更加合理.保證將煙氣的安全排放。

1系統(tǒng)簡介及樣品采集

1.1煙氣處理系統(tǒng)介紹

廈門某垃圾焚燒發(fā)電廠有2臺200dd垃圾焚燒爐.該系統(tǒng)每臺焚燒爐單獨配置1套煙氣凈化處理裝置.分別是反應(yīng)入塔除酸.活性嫻氣炭噴射吸附.排放脈沖袋式除塵.。

垃圾焚燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過余熱鍋爐降溫后.煙氣進(jìn)入反應(yīng)塔與消石灰反應(yīng).反應(yīng)所需要的消石灰經(jīng)泵加壓后噴入文丘里混合塔.具體參數(shù)見表1.煙氣進(jìn)入塔內(nèi)后形成紊流.增加消石灰與煙氣中的酸性物的反應(yīng)表面的面積和提高反應(yīng)速度一定高度的反應(yīng)塔提供了恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)中和反應(yīng)時間.被凈化后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行除塵.煙氣里未完全反應(yīng)的石灰和粉末活性炭在布袋表面繼續(xù)和剩余的有害物質(zhì)反應(yīng).進(jìn)一步吸收煙氣里的有害物質(zhì):未反應(yīng)完全的細(xì)顆粒通過返料裝置返回到反應(yīng)塔里循環(huán)利用.而煙氣里的粗固體顆粒被分離出來.布袋捉后送人灰罐然后送至指定地點處理。

1.2樣品采集與分析

根據(jù)《城市生活垃圾采樣和物理分析方法》(CJ/T3039—1995)采集入爐垃圾,分析入爐垃圾的含水率。

采集進(jìn)廠消石灰、飛灰儲罐樣品。消石灰和飛灰中氫氧化鈣含量分析采用《工業(yè)氫氧化鈣》(HG/T4120—2009)方法測定排放的煙氣采用在線監(jiān)測.人脫酸塔的煙氣采用便攜式煙氣分析儀(德國益康(Ecom)J2KN)分析。

2結(jié)果與討論

2.1酸性氣體產(chǎn)生量的影響因素

由表1可以看出.SO,的產(chǎn)生量較HC1小很多.這與垃圾組分有很大關(guān)系,垃圾中的塑料含量較多.約30%.而含硫量較多的橡膠類含量相對較低,約占l%左右。同時,小幅度調(diào)整運行工況.進(jìn)脫酸塔煙氣中酸性氣體的含量變化不大,而且SO2,和HCl的變化趨勢相同.通過分析酸性氣體中HC1產(chǎn)生量影響因素可知:

無機鹽:

2NaCl(g)+S02(g)+0.5O2+H2O(g)—Na2SO4(s)+HCl(g)(1)

如果爐內(nèi)過量空氣系數(shù)很大時會發(fā)生下列反應(yīng):

2HCl+0.502±C12+H2O(2)

有機物氯化物:

CHmClp+aO2--~bCO2+cCO+dH20+eHC1(3)

(1)爐溫的影響。隨爐溫上升,HC1濃度呈上升趨勢,相應(yīng)地C1一HC1的轉(zhuǎn)化率亦在上升.溫度越高.無機NaC1蒸汽分壓越高,因此反應(yīng)(1)向右移動,生成的HC1較多;700~C時,Kp=0.417;900%時,Kp=0.119,說明,溫度上升,HCl濃度增加同時,呂國強_3_通過實驗表明,溫度大于800%時。Cl—HCl的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大的89%.800%以后轉(zhuǎn)化率幾乎沒有變化。

(2)水分影響反應(yīng)。隨水份增加,HC1的排放量呈上升趨勢.相應(yīng)C1一HCl的轉(zhuǎn)化率增加,爐溫在800℃時,爐內(nèi)水份以高溫水蒸汽形式存在,增大反應(yīng)(1)左邊的反應(yīng)物(水蒸汽)濃度,使反應(yīng)(1)向右移動,水蒸汽分壓增大時,式(2)向左移動相關(guān)研究指出干空氣含有固態(tài)氯化鈉的爐子1.5h后僅有l(wèi)~2%的NaCI以HC1形式釋放.可是在把干的NaCI加入到廚余中時HC1釋放增加了8-10%當(dāng)把NaCI水溶液加入到廚余中并脫除水分發(fā)現(xiàn)約30%的氯被轉(zhuǎn)化為HCI。因此.增加水份使HC1排放量增加而表中人爐垃圾水分的增加并沒有直接導(dǎo)致煙氣中酸性氣體的產(chǎn)生.可見.酸性氣體的主要影響因素是溫度.同時.這與鍋爐在運行過程中一直保持負(fù)壓不無關(guān)系

(3)空氣過量。如式(2)所示,增加過量空氣,使得煙氣中0度增加,根據(jù)化學(xué)動力學(xué),氧濃度對可逆反應(yīng)(2)影響比反應(yīng)(1)大,煙氣中HC1濃度降低5_。但PVC焚燒相關(guān)研究表明.PVC在完全焚燒時.700~900~C間氯絕大部份將以HCl的形式排出。且過量空氣系數(shù)對HC1的排放影響不大。

2.2煙氣凈化處理工藝影響因素

垃圾焚燒煙氣凈化采用的工藝主要有濕法、半干法和干法3種濕法凈化工藝污染物去除效率高,由于產(chǎn)生廢水。工程投資和運行費用很高.相對應(yīng)用很少。干法凈化工藝雖然去除率偏低.但工程投資和運行費用低.隨著研究的不斷深入。新設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用,仍有較大的發(fā)展前途;半干法是介于干法和濕法之間的工藝.結(jié)合了濕法和干法凈化工藝的部分優(yōu)點.能達(dá)到較高的污染物去除效率。但其噴嘴易磨損,結(jié)垢、堵塞難以避免。對噴嘴要求高。同時石灰漿的輸送線路易出故障.運行參數(shù)需嚴(yán)格控制以保證水分能完全蒸發(fā).故障率較高。目前.國內(nèi)絕大部分的垃圾電廠均采用半干法煙氣處理工藝.而干法的工程應(yīng)用實例較少.廈門某垃圾焚燒發(fā)電廠屬于干法去除工藝在實際的運行過程中存在石灰用量大.飛灰產(chǎn)量多等問題。通過調(diào)整運行工況,分析干法脫酸工藝的影響因素。

2.2.1反應(yīng)接觸時間

由圖2可以看出.飛灰中氫氧化鈣的含量隨飛灰循環(huán)量增加呈遞減的趨勢.當(dāng)飛灰循環(huán)量達(dá)到20%時.飛灰中氫氧化鈣的含量從33.34%下降到25.32%.繼續(xù)增大循環(huán)量.其變化不大。酸性氣體與消石灰反應(yīng)時。要經(jīng)過3個階段.首先,是酸性氣體穿過包裹在消石灰表面的氣膜.到達(dá)消石灰粒子表面:然后。穿過稱為灰層的反應(yīng)生成物層,到達(dá)未發(fā)生反應(yīng)核表面:最后,是酸性氣體與消石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成新的灰層。這3個階段的反應(yīng)是串聯(lián)的。它們的反應(yīng)速度各不相同,其中最慢的反應(yīng)控制了酸性氣體與消石灰反應(yīng)速度.分別稱之為氣膜擴散控制、灰層擴散控制、表面反應(yīng)控制。根據(jù)姚宇平[7]試驗結(jié)果.初期HC1與消石灰的反應(yīng)服從灰層擴散控制.HC1通過粒子中的微孔進(jìn)人粒子內(nèi)部。但當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后.由于反應(yīng)生成物CaC1的摩爾體積(51.6cm3/no1)遠(yuǎn)大于反應(yīng)物Ca(OH):的摩爾體(33.0cm3/mo1),消石灰粒子表面已反應(yīng)部分的體積膨脹.最后導(dǎo)致粒子表層微孔全部堵塞.使反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行。

通過飛灰的循環(huán)使用.使消石灰固體顆粒在循環(huán)過程中已生成的氯化鈣、硫酸鈣通過固一固間的磨蝕,重新露出反應(yīng)物表面,繼續(xù)參與反應(yīng),提高了消石灰反應(yīng)的完全程度.進(jìn)一步提高了消石灰的利用率

2.2.2石灰的純度和粒徑的影響

由表2可知.隨著消石灰純度的提高和粒徑的減小.消石灰利用率逐步提高.從39.5%提高到42.08%消石灰并不是一個密實的單晶顆粒.而是在固體內(nèi)部有許多縱橫交錯的、目孔徑和形狀不一的空隙.這些空隙網(wǎng)絡(luò)為氣相反應(yīng)物滲入固體內(nèi)部和氣相生成物由許多細(xì)小的晶體所組成,所以在實體內(nèi)部還存在許多晶間界面不同粒徑的消石灰其最終反應(yīng)率之所以相差兩倍以上.與粒子的比表面積有關(guān).Yoon等的試驗也證實.在低溫干法煙氣脫硫工藝中,當(dāng)吸收劑的比表面積由10到50m2/g時,鈣利用率由12%變到45%。同時.消石灰純度也是個重要的影響因素.需加強人廠石灰的監(jiān)管和控制。

3結(jié)論

(1)酸性氣體中S0的產(chǎn)生量較HC1小很多,小幅度調(diào)整運行工況.進(jìn)脫酸塔煙氣中酸性氣體的含量變化不大.且SO和HC1的變化趨勢相似。

(2)消石灰的利用率受消石灰純度、粒徑和飛灰循環(huán)量影響。石灰純度高、粒徑小則石灰利用率高:飛灰的循環(huán)量20%時,對提高消石灰的利用率最有利。

       任道環(huán)??萍迹ㄌK州)有限公司坐落于江蘇省昆山市,專業(yè)從事工業(yè)廢氣污染防治工程(含各類粉塵及廢氣),是一家集廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計、制造與銷售為一體的專業(yè)生產(chǎn)廠家。主營產(chǎn)品有RTO廢氣處理設(shè)備、有機廢氣處理設(shè)備、VOCs廢氣處理設(shè)備、防爆布袋除塵器、酸堿廢氣處理設(shè)備、吸附塔、酸洗塔、有機廢氣處理設(shè)備、干式脈沖濾筒除塵器、干式脈沖布袋除塵器、RTO、RCO、單機除塵器、倉頂除塵器、旋風(fēng)分離器、噴淋塔、防爆除塵設(shè)備、木業(yè)防爆除塵設(shè)備、PCB防爆除塵器、活性炭吸附塔、油污凈化器、靜電除油設(shè)備等。
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