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32中国环保产业2018年第3期聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl新型脱硫除尘一体化设备概述高博1,叶明强1,曾毅夫2,周益辉2(1.航天凯天环保科技股份有限公司,长沙 410100;2.长沙环保(服务)工业技术研究院,长沙 410100)摘 要:阐述了生活垃圾的处理现状,分析了国内外垃圾焚烧技术,介绍了一套新型的脱硫、脱硝除尘一体化设备及垃圾焚烧烟气处理工艺,能大大提高净化效率并减少设备的占地面积。关键词:生活垃圾无害化;脱硫、脱硝除尘;一体化设备;垃圾焚烧;烟气处理中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-5377(2018)03-0032-04我国大部分农村地区的技术、经济发展相对落后,多数生活垃圾采用就地焚烧的处理方式。垃圾露天燃烧过程中会产生硫化物、氮氧化物等有毒有害气体,会对周边环境造成严重影响,同时还会产生臭气,能影响周边1公里左右范围内的区域。尤其是焚烧垃圾产生的二英致癌物,数量大[1]。农村生活垃圾露天燃烧导致的环境安全问题越来越被重视。因此,农村生活垃圾无害化处理,已成为急需解决的环境影响问题,在农村推广一种具有低运行成本且烟气得到高效处理设备尤为重要。1国内生活垃圾处理现状我国生活垃圾产量巨大且呈逐年上升趋势。据统计,随着城市人口不断增加,农村居民生活物质不断丰富,城市规模逐步扩大等,历年未处理的垃圾堆存量已高达66亿吨,占用耕地面积高达5亿多平方米。垃圾露天焚烧或长期露天大量堆放,其产生的氨、硫化物等有毒有害气体会严重污染大气环境,并对水体造成严重的污染[2]。同时,露天堆放的垃圾在腐败过程中,会将垃圾中含有的重金属溶解排放出来,随着雨水、生活污水及垃圾自身发酵所产生的污水、渗滤液一同汇流出来,流入地表水和地下水,造成严重的生物性环境污染。许多致病微生物也在垃圾中生存,垃圾堆场也是蚊、蝇、蟑螂和老鼠的滋生地,这些都将可能导致很多重大疾病的肆意传播,从而危害民众尤其是周边居民的身心健康。另外,伴随垃圾产量的逐年递增,必将侵占大量生活用地、耕地、公共农田等土地。目前,结合国内外先进经验,采用垃圾焚烧+末端处理工艺是公认的环保的垃圾处理方法。垃圾焚烧产生的烟气中,不可避免地会产生大量的SO2及烟尘。这是因为,含硫化合物在高温焚烧时被氧化为硫化物,其中大部分为SO2。因此处理垃圾焚烧的烟气,不仅需要除尘设备,还需要脱硫装置[3]。现有的脱硫方法,主要应用的是湿法脱硫技术,而该技术在应用的过程中,需要增加一套除尘装置,因此增加了整套设备的占地面积。传统的脱硫技术,需要增加喷淋级数,才能对烟气中SO2具有较好的去除效果,因此,脱硫设备的高度也会很高,增加了制造难度。33CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2018.3聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl2垃圾处理技术发展概况国际上较成熟的城市生活垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。(1)垃圾卫生填埋方法因为投资少、简单、可对所有种类的垃圾进行高效填埋处理而被世界各国广泛沿用。目前已从无控制的随意随地无序填埋发展到有序有计划的卫生填埋,包括滤沥循环填埋、卫生处理、压缩垃圾打包填埋、破碎垃圾压缩打包填埋、场地封场等。(2)堆肥是一种最古老的技术,是我国及发达国家处理粪便、垃圾、制取农肥的方法,也是当今各国在不断开发、利用的一种传统方法。堆肥会使垃圾中的有机物在微生物作用下进行生物化学反应,最后形成一种类似腐殖质土壤的物质,用作肥料或改良土壤[4]。堆肥技术的工艺较简单,适合于易腐、有机质含量较高的垃圾处理,可对垃圾中的部分组分进行回收利用,且处理相同质量垃圾的投资比单纯的焚烧处理大大降低。(3)焚烧是指垃圾中的可燃物在焚烧无害化处理设备中与氧进行激烈的化学反应,通过高温焚烧可使垃圾中可燃性的废物完全氧化分解,最终达到去除垃圾的毒性、回收垃圾中的能量并获得副产品的目的。通过大量的试验证明,几乎所有的有机废物都可以用焚烧法+气体净化装置进行无害化处理。对于无机+有机混合性的固体废物,无机物不容易燃烧,但如果其中含有毒有害的有机物,最好的办法也是采用焚烧法处理,可燃物及有机物较多的垃圾适合用焚烧法进行处理。垃圾焚烧时会释放出高能量,同时会产生大量有毒有害的烟气及大量的固体残渣。通过余热回收装置,热能可得到有效回收;通过烟气净化装置可使烟气得到净化;通过废渣处理装置,可使残渣得到进一步分解。以上的处理过程及工艺流程是垃圾焚烧处理必不可少的工艺。焚烧法处理垃圾的技术特点与优势是处理量较大、减容性好、无害化彻底、产生的高热量可收集,用于发电或余热利用,实现垃圾的能源化利用。因此,垃圾焚烧技术是世界各国普遍采用并得到广泛认同的一种垃圾处理技术。在我国,城市垃圾处理大多采用堆肥处理的方法,堆肥处理为早期阶段也是使用最多、最广泛的垃圾处理方式[5]。由于堆肥技术设施简单且较为落后,产生的堆肥产品质量低,肥效利用率也低,导致产品销路不广,堆肥场因堆肥产品不被市场接受,造成产品积压而最终停产。近年来,国内企业借鉴了国外先进技术设备,相继加大了项目研发及市场开拓,开展了机械化率高的动态高温堆肥技术的研究和装备开发,取得了积极的市场效果。3垃圾处理技术存在的不足焚烧处理对垃圾热值具有较高要求,不是所有的垃圾都能焚烧,必须是热值较高的生活垃圾。垃圾焚烧过程中产生的大量有毒有害烟气,会对空气环境造成严重污染。根据技术的不同,垃圾焚烧发电厂的投资成本也不同,同时,垃圾焚烧发电厂利用焚烧后的垃圾做发酵处理,也会产生恶臭气味,这种味道会对厂区周边居民的生活质量造成严重影响,导致居民产生极度反感,迫使一些垃圾焚烧站关停[6]。而农村、乡镇的生活垃圾产生量远不能满足垃圾焚烧发电厂日处理量的需求,而且因为距离垃圾焚烧发电厂较远,运输费用也较大,给各地的村、镇造成了财政负担。因此需要为垃圾焚烧尤其是农村的垃圾焚烧找到新的出路。4垃圾焚烧技术的困境垃圾焚烧烟气的组成较复杂,污染物的组成包括废渣、烟尘、重金属、二英、酸性气体、飞灰等。在垃圾焚烧过程中,因为剧烈的化学反应,烟气中的烟尘颗粒物含量非常高,这都是垃圾燃烧不完全的结果。在垃圾燃烧过程中,因为有含Cl的塑料等存在,会产生酸性气体和含氮化合物。有研究显示,氯化氢的浓度受垃圾中含氯有机物的影响高于无机氯化物。烟尘脱除主要采用除尘器,生活垃圾焚烧发电厂烟气净化系统必须设置除尘器。目前,采用机械炉排炉的垃圾焚烧发电厂的除尘装置多采用袋式除尘器,采用循环流化床的垃圾焚烧发电厂由于含尘量高,多采用“旋风除尘器+袋式除尘器”组合工艺。针对农村偏远地区的垃圾焚烧尾气处理设备也必须具备烟气的脱硫、脱硝、除尘设备,农村土地大多是基本农田或是农民所有的集体土地,因此对土地的使用也需考虑。另外由于农村道路崎岖,多山地,大型设备很难进入设备安装区,也需要占地面积较少,施工简单,机械化使用效率低的新型垃圾处理设备。5新型脱硫除尘一体化设备针对垃圾燃烧后产生烟气脱硫装置,因喷淋级数增多,针对脱硫装置整体高度过高及处理效率低的问题,34中国环保产业2018年第3期聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl提出一套垃圾焚烧烟气脱硫、除尘一体化装置。该套设备的设计及结构创新能有效减少脱硫塔的喷淋级数,从而达到降低脱硫塔高度的目的,并可有效提高除尘效果。新型脱硫除尘一体化装置下部设有喷嘴,起到喷射碱液脱硫的目的。上部设有人字形结构的水膜层,采用隔水透气材料制作而成,水在该膜上可形成均匀的碱液水膜,达到烟气脱硫、除尘、减少水汽的目的(如图1、图2)。人字型组成单元顶部,设置有侧面开孔的进水管,在每一根进水管下布置有一个弧型板。进水管内的无杂质碱液,从小孔内流出,碱液先填满弧形板的槽内,进一步会溢出弧形板,均匀的布置在疏水透气膜上,碱液会顺着人字形单元的斜面,流入下一级别人字形单元,直到流至最后一级支撑管,形成水幕流入喷淋区,最终排出碱液,进入污水池。经过脱硫除尘一体化装置的烟气,可达到高效脱硫、除尘的目的。该套设备的主要优点是占地面积小,是能实现脱硫、除尘、脱硝的一体化设备,可在工厂内先装配好,到现场安装调试即可,省去了现场焊接、装配的工艺,特别适用于偏远地区项目现场的情况。另外,该设备突破了传统的脱硫、除尘、脱硝设备的局限,减少了设备占地面积的2/3以上。其内部独特的人字结构设计及防水透气膜的选用,以及脱硫喷头的合理布置,加之配合吸附设备和除臭设备,最终可实现小型垃圾焚烧烟气达标排放。为在周边生活的居民带来良好的生活环境,为美丽乡村的建设提供了技术保障。6垃圾焚烧烟气治理新工艺国内企业在应用该套新型脱硫除尘一体化设备的基础上,创新开发了一整套新的工艺路线,包括新型脱硫除尘一体化装置、吸附装置、除臭装置、污水池、沉淀池、砂滤池及碱液池(见图3)。图1新型脱硫除尘一体化设备结构简图图2人字形结构该脱硫除尘一体化装置设有人字型单元结构,在人字型顶部设有进水管,其下设置弧型板。上一层的弧型板两侧分别固定有疏水透气膜与下一层的进水管相连,组成人字形结构。烟气首先经过喷淋区,该层所布置的喷嘴将碱液喷射出来,起到了脱硫及初步除尘的作用。烟气进入水膜区能透过疏水透气膜,并穿过疏水透气膜上均匀布置的水膜。水膜区由疏水透气膜搭接成人字形组成。在每一个图3垃圾焚烧烟气治理新工艺结构布置1.新型脱硫除尘一体化装置;2.吸附装置;3、4.除臭装置;5.污水池;6.沉淀池;7.砂滤池;8.碱液池垃圾焚烧产生的烟气由垃圾焚烧炉进入脱硫除尘一体化装置,烟气中的酸性物质和粉尘能被有效去除,同时该区域可使烟气的温度急剧降低,使排放的烟气温度在100℃~200℃之间,可有效避开二英二次形成的温35CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2018.3聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl度区间。含有二英等有毒有害气体的烟气,经吸附装置进行吸附,去除了有害气体的干净烟气进入除臭装置,装置内布置有微波紫外灯除臭灯管,通过微波紫外的裂解作用可进一步分解烟气中的恶臭气体,并通过臭氧的强氧化性使恶臭气体氧化分解。净化后的烟气在风机的作用下,经砂滤池的进气口进入砂滤池,最终烟气经砂滤池上的水膜层进一步过滤后排向大气。经进一步过滤的烟气可有效去除异味及粉尘颗粒物,使烟气更洁净。该装置产生的污水直接排放至污水池中,污水井初步沉淀,在虹吸作用下污水池的水经U型水管流入沉淀池,在沉淀池中投入絮凝剂,使污水中的硫化物发生沉淀。絮凝沉淀后的水流入砂滤池,经过砂滤层过滤后,渗入到积水层中,得到清水。积水层与碱液池连通,积水层的清水可作为碱液池的水量来源,在碱液池中投放Ca(OH)2,供脱酸塔喷淋使用。7结论该套新型脱硫除尘一体化装置的人字形结构,能起到均匀布水的目的,使水均匀地布置在疏水透气膜上,形成水膜。该水膜能起到过滤烟气中粉尘的目的,而且能达到进一步脱硫的目的,可以减少喷淋级数。人字型结构紧凑,可降低脱硫设备的总体高度,达到脱硫、脱硝、除尘的多重目的。如在喷淋液中加入除臭剂,可省去除臭设备的投入,从而减少设备的总体投资,降低设SummarizeIntegratedEquipmentforNewTypeDesulfurizationandDustRemovalGAOBo1,YEMing-qiang1,ZENGYi-fu2,ZHOUYi-hui2(1.KaitianEnvironmentalTechnologyCo.,Ltd,Changsha410100;2.ChangshaIndustrialTechnologyResearchInstituteOfEnvironmentalProtection(Srevice),Changsha410100,China)Abstract:Thearticledescribesthe
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