随着国民经济和城市建设的发展,全国城市生活垃圾的量呈逐年增加的趋势,而人们对城市环境质量要求的提高,城市生活垃圾已成了困扰市政建设的难题之一。
对城市生活垃圾的处理,除了极少量采用堆肥或其他处理方法外,填埋是城市生活垃圾处理的最主要手段。但是,在全国许多大中城市,现有的垃圾填埋场已难以满足需要,而新填埋场的选址因为城市化地区的扩大而越来越远离市区,且征地动迁困难,必然使垃圾处理费增高。同时,这种传统的集中堆弃方法不但占用大量的土地资源,而且造成二次污染,还会因大吨位远距离的垃圾运输而增加城市交通的负荷。而且,随着城市建设的不断发展,这种矛盾会越来越突出。
生活垃圾的焚烧技术具有垃圾处理彻底、并具有能外供能源及回收废金属等收益,因此能达到垃圾处理无害化、减量化、资源化的目的。但由于焚烧后产尘有害、有毒的烟尘,必须严格净化才行。在我国颁布的生活垃圾焚烧污染控制标准中,更是明确规定:生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。
日本、美国、欧洲及韩国、新加坡和台湾等工业发达国家及地区已在处理生活垃圾、工业垃圾及特殊废弃物的设施中大量采用焚烧技术。我国的深圳也早在许多年前就对垃圾焚烧技术进行了探索和实践,至今已有了多年的运行经验;目前在上海已分别在浦东和浦西兴建了两座大型的垃圾焚烧厂,浦东的垃圾焚烧厂已投入运行,浦西的垃圾焚烧厂也即将点火试车,在广州已有数座中小型垃圾焚烧厂已投入运行,在北京、大连、武汉等大、中城市,垃圾焚烧厂已在筹建之中。用焚烧处理垃圾将会成为垃圾处理的重要手段。
二、 生活垃圾焚烧厂的烟气净化工艺
目前,我国垃圾焚烧炉的烟气净化多采用干法和半干法净化工艺。半干法净化工艺是将碱性反应物以液态形式加入,中和反应的生成物以固态形式收集,其组合形式一般为喷雾反应器+袋式除尘器。半干法工艺不但可以达到较高的污染物净化效率,相对湿法工艺来说流程简单,无废水需要处理,投资和运行费用较低,在国外应用较为普遍。目前在上海的两座大型垃圾焚烧厂均采用此工艺。
三、 生活垃圾焚烧厂烟尘的特点
要净化烟气,首先必须了解生活垃圾焚烧烟气的特性。生活垃圾焚烧产生的烟尘具有如下特点: 1. 烟气含湿量大。这是因为生活垃圾中原本的含水量就大,而且在燃烧中一些碳氢化合物也生成水汽。一般含湿量在23～30%。
2. 因垃圾成分复杂,燃烧后产生的烟尘中有毒、有害成分也复杂,其中包括一些微量的金属,如汞、镉、铅、钼、铬、镍、铜。而且产生的颗粒物的粒度也较细,粘度还高。
3. 烟气成分也复杂。与燃煤锅炉不同,它不但含有O2、SOx、CO2、NOx等外,还有HCl、HF等酸性气体,水蒸汽,总烃(THC)。这在滤料的选择时都必须仔细加以研究、考虑。
4. 由于燃烧中还可能产生二恶英和呋喃等致癌物质,对人体极其有害。一般都在袋式除尘器前喷入活性炭来吸附,这也要注意。
5. 烟尘粒径细、粘度高。
从以上特点可以看出,生活垃圾焚烧烟气净化和除尘既具有相当大的难度又十分重要。
四、 关于袋式除尘器的选型
1. 袋式除尘器清灰方式的确定
袋式除尘器常用的清灰方法有反吹风、振动和脉冲的清灰方法。反吹风、振动的清灰方法,能耗低,但一般过滤速度选用也比脉冲清灰方法低一半左右,这样导致占地面积大,增加初投资费用。
在对粉尘的捕集效率上,两者的区别并不大。这是因为滤料上的粉尘层并不是很容易被过度清灰的,而且在垃圾焚烧上经常出现的问题是清灰不好,也就是说滤袋上的灰清不下来,导致阻力不断增加。
在垃圾焚烧炉上的袋式除尘器最好采用分室结构。这方便在不影响焚烧炉运行的情况下进行维修。而且分室后可采用三状态清灰的方法来提高清灰的效果。
在采用脉冲袋式除尘器时,我们一般采用的喷吹的压力为4.5～6.5kg/cm2。
2. 袋式除尘器的确定
(1) 首先要正确确定燃烧的烟气量。因为袋式除尘器大小取决于过滤面积的多少,一但确定就不好改变,如果烟气量估算小了,则实际过滤速度就大,导致设备阻力大,清灰不良,难以长期连续运行;而估算大了,则设备初投资高,但运行上不会有什么问题。
(2) 滤袋材质的选择。要根据烟尘的性质和烟气的成分选择合适的滤料。滤料的选择是关键,如果滤料不合适,使用寿命受影响,而更换滤料的费用却不菲。
滤料的材质要考虑以下因素:耐温、耐酸、耐碱、耐氧化等;另外,由于垃圾焚烧烟气的湿度大,抗水解能力也是选择滤料必须考虑的一个因素。由于滤袋材质的不同其价格差异很大,所以最终的选择往往是一次性投资和运行成本及效果综合考虑的结果。不同的滤料的使用温度、除尘效率、清灰性能、费用及对烟气中不同化学成分的耐腐蚀程度都不一样,需要综合考虑来选择。
一般可供选择的滤料有:玻璃纤维滤料,Teflon,Ryton,P84,Gore-tex等。Ryton滤料其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好,价格也不太贵,只要烟气含氧量低于其能耐受的程度(不同的温度下能耐受的含氧量不同),就能取得良好效果。P84的捕尘效果比Ryton更好,但耐水解能力不如Ryton。戈尔塔克斯性能好,但价格较高,特氟纶耐酸、碱等性能好,但价格昂贵。玻纤布不能过滤含HF的气体,但价格比较适宜。
(3) 注意烟气的酸露点。当烟气温度低于酸露点时,结露所产生的酸液将腐蚀设备和在滤料上形成烟尘粘结。因此要对除尘系统采取一些措施,如灰斗加热,热风循环,管道旁通,设备保温、烟气加热等。
(4) 注意选择制造精良的设备。尤其是脉冲喷吹系统的各部件、组件,各检查门,出灰、输灰装置、滤袋与花板的配合、滤袋笼骨的设计及加工质量(光洁度和垂直度等)都要好,否则会影响设备的长期良好运行。
五、 袋式除尘器的应用
1. 上海某生活垃圾焚烧厂 该厂日处理生活垃圾1000t/d,其烟气净化系统采用半干法旋转喷雾吸收塔和袋式除尘器。
从焚烧炉来的酸性烟气进入旋转喷雾吸收塔,被雾化的石灰浆液中和、吸收,再被喷入的活性炭粉吸附掉重金属和二恶英等有害物质,然后所有烟气和绝大部分粉尘一起进入袋式除尘器,经袋式除尘器过滤后的干净气体由引风机送到烟囱排出。由于粉尘停留在袋式除尘器的滤袋上,一些未反应完的石灰、活性炭就在滤袋上继续中和、吸附烟气中的酸性物质与重金属以及二恶英等有害物质,进一步提高了净化率。
袋式除尘器入口设置有旁通阀,当烟气温度超过滤料的承受温度时,即打开旁通阀,保护滤袋;当烟气温度低于酸露点温度时,则打开电加热系统提高烟气温度。
正常工况时,进入袋式除尘器烟气的组成如下:
成分 烟尘 HCl SO2 HF NOx Hg Cd Ni+As Sh+Co+Sn+V
含量(mg/m3) 350 <50 <200 <2 320～350 0.3 1.2 3 80
袋式除尘器的技术参数如下:
处理风量 84000Nm3/h
烟气温度 140℃
过滤面积 1980m2
过滤速度 1.06m/min
滤袋规格 180～5000mm
滤袋材质 P84+PTFE覆膜(进口)
出口粉尘浓度 小于50mg/m3
该项目已于2001年12月点火运行,性能良好。
2. 上海另一生活垃圾焚烧厂
该厂一期工程是两条日处理500t/d生活垃圾焚烧炉。配套的袋式除尘器规格如下:
处理风量 96000Nm3/h
烟气温度 140℃
过滤面积 2272m2
过滤速度 1.08m/min
滤袋规格 直径127～4900mm
滤袋材质 Ryton/Ryton抗酸性(进口)
出口粉尘浓度 小于50mg/m3
当进入袋式除尘器的温度小于130℃时,开启电加热器;当入口温度大于240℃时,打开旁通阀
