张冰
中国城市建设研究院有限公司 北京 100120
摘要：生活垃圾焚烧发电厂烟气排放必须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB?18485—2014），沿海一线城市已要求烟气排放达到欧盟2010标准，但是部分标杆项目排放指标远远低这两个标准要求。目前，一线发达城市已开始积极应用去除率高、稳定性佳的复杂组合工艺，可以想见，未来的环保产业会朝污染物“零排放”方向发展。本文对垃圾焚烧发电厂烟气处理工艺提升进行技术分析，并以某个2×600t/d的焚烧厂为例，对因烟气工艺提升而增加的投资和运行成本进行分析，并评估其对垃圾处理费的影响。
关键词：生活垃圾焚烧发电；烟气工艺；垃圾处理费
引言：
至“十三五”时期，生活垃圾焚烧发电厂的投资建设已迅速扩展至三、四线城市。随着环保关注度的上升、群众生活质量期望的提高以及污染排放总量控制的加强，地方对生活垃圾发电焚烧厂的排放要求趋于严格。目前，生活垃圾焚烧发电厂烟气排放必须满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485—2014）要求，沿海一线城市已要求烟气排放达到欧盟2010标准，但是部分标杆项目排放指标远远低于二者要求。近年来，生活垃圾焚烧发电厂后端烟气净化工艺快速发展，针对各种处理需求，烟气净化组合方式日新月异，选择多变，应用迅速。目前国内相当一部分焚烧厂采取“半干法+干法”的脱酸工艺和“SNCR”的脱硝工艺，而这种脱酸和脱硝工艺已无法满足新烟气排放标准的要求，因此需要对烟气处理的脱酸工艺和脱硝工艺进行升级，以达到新的排放标准。
1 烟气工艺技术概述
1.1 烟气脱硝工艺
目前，国内垃圾焚烧厂脱硝工艺大部分采取SNCR系统，该系统可使烟气中NOx浓度降低至200mg/Nm3。但该工艺已无法满足目前部分地方政府对环保的新要求，因此烟气脱硝工艺需要增加SCR脱硝系统。SCR系统（选择性催化还原脱硝工艺）的原理是将袋式除尘器出口的烟气通过加热器加热到适合的温度进入SCR反应塔，在催化剂的作用下烟气中的NOx与还原剂NH3进行脱NOx反应。NH3将NOx分解为氮气和水蒸气。SCR系统脱NOx效率高，通常效率能达到60%以上。目前，SCR系统工艺选择的关键有两个：①技术可靠；②催化剂及反应温度选择(最经济选择)。其中，催化剂及反应温度选择与投资、运行费用等的经济相关性较大。目前国内南京江南/江北项目SCR系统催化剂使用低温催化剂（170℃），北京首钢/海淀项目采取中温催化剂（230℃）。根据目前采取了低温催化剂工厂的运行案例来看，NOx的排放浓度能够稳定地达到80mg/Nm3以下。由此，低温催化剂SCR系统是首要选择。目前生活垃圾焚烧项目中采用的SCR还原剂有氨水和尿素两种。相比较而言，采用氨水作为还原剂，投资成本、运行成本均较低；采用尿素作为还原剂安全性相对较好，但需增设尿素热解装置，投资及运行成本较高。从投资、运行成本、布置及安全性考虑，建议采用25%氨水作为SCR系统的还原剂，同时作为SNCR系统的还原剂。
1.2 烟气再循环+SNCR+干法+湿法
湿法工艺脱酸效率高，从目前正常运行的生活垃圾焚烧厂来看，脱酸效率远高于半干法，日常排放指标远低于欧盟标准。但湿法工艺较半干法复杂，辅助工艺多，产物废水量大，相应投资也大。烟气经省煤器出来后进入减温塔。冷却水由冷却水供应泵送至塔顶的喷嘴，并被压缩空气雾化后喷入塔内与烟气直接接触。经减温塔降温后，烟气从塔底部离开并进入布袋除尘器。干法喷射药剂粉末喷入减温塔与布袋除尘器之间的烟道，使其与烟气中的酸性气体发生中和反应，未反应的粉末和反应生成的盐颗粒随着烟气一起经烟道至袋式除尘器处被拦截下来，部分未反应的粉末附着在布袋上能更进一步中和烟气中的酸性气体[1]。从袋式除尘器出来的烟气进入湿式洗涤塔再次脱酸后通过引风机排空。
1.3 烟气脱酸工艺
旋转喷雾半干法（SDA）是目前国内外垃圾焚烧厂应用最广泛的烟气脱酸工艺，主要由吸收剂（Ca(OH)2）制备、吸收剂浆液雾化、雾化浆液和烟气混合等系统组成。吸收剂为浓度9％～13％的石灰石浆液。
“半干法+干法”工艺投资较节省，运行费用较低，但根据实际数据表明，其脱酸的效率以及排放指标的稳定性均无法满足最新排放标准的要求。特别当垃圾中塑料等含氯成分增加时，烟气中HCl原始浓度较高。为了稳定可靠地达到排放标准，目前较可行的工艺是增加一套“湿法”的脱酸工艺，确保烟气达标排放[2]。湿法工艺采用的吸收剂为烧碱溶液，烧碱溶液从洗涤塔上部的喷嘴喷入，烟气从洗涤塔下部进入，两者进行充分的化学反应，产生各种Na2SO4、NaCl等盐类，随吸烟废水排出。烟气净化后的温度约63℃，再经GGH系统加热至125℃后排放至空气中。烟气经湿法除酸后HCl浓度在10mg/Nm3以内，SOx浓度在30mg/Nm3以内，完全满足最新的排放标准。
1.4 新增废水处理系统
烟气工艺提升后，虽然可以显著减少烟气中NOx和各种酸性气体排放量，但同时也会产生大量的废水。所以需要新增一套废水处理系统，该系统按照常规药剂螯合+过滤的方式处理洗烟废水，处理后的洗烟废水全部回用于炉渣冷却。
1.5 SNCR+半干法+干法+SCR
与SNCR+半干法+干法工艺相比，SNCR+半干法+干法+SCR工艺增加了SCR系统，主要适用于对NOx去除要求高的项目，增加SCR系统后，NOx排放值远低于欧盟2010标准。SCR系统（选择性催化还原脱硝工艺）的原理是在催化剂的作用下烟气中的NOx与还原剂进行脱NOx反应。NH3将NOx分解为氮气和水蒸气。SCR系统脱NOx效率高，通常能超过60%。本组合工艺的重点在于SCR系统，生活垃圾焚烧厂使用的SCR系统催化剂一般为中温、低温，中温催化剂一般运行温度为200℃左右，低温催化剂运行温度小于180℃。催化剂使用时最顾虑的是水蒸气、粉尘、重金属、SOx中毒。低温催化剂与中温催化剂相比，其优点是使用温度低，蒸汽消耗量小，缺点是对SOx浓度更加敏感，单价格高，供货来源单一[3]。如何选用经济合理的催化剂及缩短催化剂中毒后的再生周期等是目前制约SCR系统应用的主要因素。
2 新增工艺系统经济分析
为了满足各地新的烟气排放标准，根据烟气处理工艺提升的技术分析，需新增SCR脱硝系统、湿法脱酸系统及洗烟废水处理系统。
2.1 投资分析
以某个规模为2×600t/d的焚烧厂为例，新增工艺方案的投资额共计7100万元。
2.2 运行成本分析
2.2.1 药剂费
新增工艺系统运行所需的药剂费用，如湿法脱酸系统使用的NaOH溶液（30%）、SCR系统使用的氨水（25%）、SCR催化剂，以及洗烟废水药剂等需要的费用。
2.2.2 电费
主要包括几方面：因SCR系统SGH加热使用蒸汽而减少的发电量、新增工艺系统耗电设备的耗电增加量、烟气净化系统阻力增加所引起的引风机压头增加的耗电量[4]。最终比对按上网售电收入的差值考虑。以某2×600t/d的焚烧厂为例，新增工艺方案的运行成本共增加2060.29万元。
2.3 对垃圾处理费的影响
垃圾焚烧发电厂通过垃圾处理费获得收益，因此由于烟气处理工艺提升而增加的投资和运行成本，最终需反应在垃圾处理费上。根据以上对某个规模为2×600t/d的焚烧厂进行的经济性分析，对于新增SCR脱硝系统、湿法脱酸系统以及吸烟废水系统后，增加的投资及运行成本对垃圾处理费有一定的影响。
结束语：
总之，通过烟气工艺提升，对垃圾处理费有较大的影响，而这方面的研究还需要继续加强。目前，一线发达城市已开始积极应用去除率高、稳定性佳的复杂组合工艺，特别在江浙一带标杆组合工艺已作为新建项目的指标，可以预见未来的环保发展会朝着污染物“零排放”、关键设备国产化、降低投资等方向前进。
参考文献：
[1]毛凯,丁海霞,崔小爱.生活垃圾焚烧发电烟气处理技术综述及其优化控制建议[J].污染防治技术,2018,31(05):10-13+39.
[2]周建富,李海英.发电厂烟气净化系统工艺和设备优化的探索[J].冶金动力,2018(08):20-23+34.
[3]张力.垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺探讨[J].资源节约与环保,2018(05):134+137.
[4]刘金海,明小名.垃圾焚烧发电厂烟气脱酸工艺分析[J].现代工业经济和信息化,2017,7(06):45-46.