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垃圾焚烧发电烟气中酸性污染物的去除方法及技术经济比较

2017-04-12 11:44 环卫科技网 王建军

  生活垃圾焚烧发电时,烟气中产生的产要污染物有酸性气体、烟尘、重金属等物质,不同的污染物需要装备不同的处理技术、工艺和设备。例如,针对烟气中产生的酸性气体,其主要成分由SOx(硫氧化物)、NOx(氮氧化物)、HCl(盐酸)等组成,其中NOx的去除原理为化学还原反应(SNCR或SCR技术);而SOx、HCl的去除原理为酸碱中和反应。本文重点介绍SOx、HCl的去除方法及工艺技术经济比较。

  一.酸性气体SOx、HCl的来源及含量

  生活垃圾焚烧烟气中的SOx主要由SO2构成,产生于原生垃圾中含硫化合物焚烧氧化所致(主要为有机硫,也有部分源于无机硫)。HCl来源于原生垃圾中的氯化物含量,如塑料、橡胶、皮革、纸张(氯漂白所致)、餐厨垃圾含氯农药残留、,厨余中的NaCl以及KCl等。与燃煤火力发电厂不同的是:垃圾焚烧烟气中SOx的含量很低,一般为200-800mg/Nm3,质量百分含量约为0.11%;而HCl的含量又较高,达200-1600mg/Nm3(在我国,由于塑料制品的大量应用,致使烟气经处理后截留在飞灰中的氯元素含量甚至高达25%),一般生活垃圾产生的SOx是HCl的1/10以下,所以HCl是垃圾焚烧烟气中主要的污染气体。

  二.反应原理

  1.氯化氢(HCl)

  聚氯乙稀PVC的热稳定性较差,140℃时就开始分解出HCl,反应温度达600-800℃,反应时间10-15min时;化学反应原理为:

  CH2CHCl+5/2O2=2CO2+HCl+H2O

  氯化钠反应温度为430-540℃,反应原理为:

  2NaCl+SO2+1/2O2+H2O=Na2SO4+2HCl

  2NaCl+2SiO2+H2O=Na2O(SiO2)2+2HCl

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

  2.硫氧化物(SOx)

  燃烧过程中,当过量空气系数小于1时,有机硫的反应产物有SO2及H2S、SO等;当过量空气系数大于1时即完全燃烧条件下,95%以上生成物为SO2,约有0.5-2%的SO2进一步反应生成SO3。另外,研究表明:在1127℃的高温燃烧条件下,几乎不生成SO3,但过量空气系数大于1的燃烧条件下,SO3的生成为迅速增加。

  有机硫的反应机理:

  CxHyOzSp+O2=CO2+H2O+SO2+未完全燃烧物

  2SO2+O2=2SO3

  无机硫的反应机理:S+O2=SO2

  三.HCl的危害

  HCl气体对眼和呼吸道黏膜有较强的刺激作用,引起胸部窒息感,咳嗽、咯血、肺水肿、直至死亡;

  HCl气体会对余热锅炉受热面和监测仪表产生高低温腐蚀,影响余热锅炉安全并限制了过热蒸汽参数的提高;

  HCl气体的存在升高了烟气露点,导致排烟温度升高,降低锅炉热效率;

  氯源在一定条件下与重金属反应生成低沸点的金属氯化物,从而加剧了重金属的挥发,导致重金属在飞灰上的富集,增加飞灰毒性;

  HCl气体能促进氯酚、氯苯、氯苯并呋喃等“三致”有机物的生成,而且PVC裂解后生成的HCl被认为能促进多环芳烃(paHs)的生成。因此,有效去除HCl气体直接关系到焚烧系统的安全和环保运行。

  四.SOx、HCl的去除方法

  酸性气体SOx、HCl主要通过干法、半干法、湿法等净化工艺加以去除:

  1.干法脱酸:

  干法脱酸的基本原理为:

  CaO+SO2=CaSO3

  CaO+2HCl=CaCl2+H2

来源:万宁环保

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