垃圾焚烧烟气与渗滤液的协同治理技术探讨

刘  晨

（斯普瑞喷雾系统（上海）有限公司）

关键词：垃圾焚烧烟气 渗滤液 协同治理

摘  要：垃圾焚烧烟气含水分~20%，相当于垃圾所含水分通过烟气排入大气，是污染、也是水资源、余热资源的浪费。本文以燃煤锅炉湿法脱硫排烟超洁净（超低+脱白）改造为参考案例，探讨如何低投入、低成本利用垃圾焚烧烟气处理过程协同处理和回收利用垃圾渗滤液为可回用水、并回收利用余热的可能性。

一、案例概述

一家大型化工企业的自备燃煤热电厂有2座75吨锅炉、1座100吨锅炉,3座锅炉两用1备，配套两个脱硫塔1用1备，2018年进行超低排放改造，在改造进行过程中，地方政府要求进行烟气除湿脱白改造，经过与20多家供应商交流和方案比较后，选择了改造量最少、并确实能满足四季无白要求的直接喷淋洗涤除湿+混风脱白工艺。

二、工艺流程

直接喷淋冷凝+混风脱白的工艺流程比较简单，如图1所示。

图1  湿法脱硫烟气喷淋除湿+混风脱白工艺流程

由于改造时间紧，也为省投资，仅将脱硫喷淋后、湿电前的防止氨逃逸喷淋层改造为直接喷淋冷凝区，低温循环水喷入到湿烟气中，循环水冷凝吸收烟气中水蒸汽、氨等残余污染物后，分别进入空气换热器、循环水换热器降温后循环使用，仅通过喷淋除湿就可以实现每年三个季度脱白，另设计一路独立的环境空气加热系统，先用循环水加热、必要时再通少量蒸汽加热后，通过混风实现冬季无白。

三、运行效果

改造项目于2018年9月底投入运行，经过了冬季验证，结合视觉观察、在线监测，并通过检测分析证明，取得了以下运行效果：

1、   四季无白：只需用肉眼观察，脱白烟囱排烟无白雾，既使冬季也无白雾，见现场照片1，政府、环保部门、企业和临近当地百姓都对此满意。

照片1  75吨燃煤锅炉脱白改造后四季无白

2、   超洁净排放

在线监测长期显示，脱白后排烟在超低基础上达到了超洁净排放：颗粒物在~2mg/m³、二氧化硫~1mg/m³，氮氧化物~20mg/m³，特别是排放烟气含湿量只有3%-5%，接近大气平均湿度。脱白后烟气污染物排放浓度比烧天然气排烟还干净，这对于没有天然气来源、来源不足或希望降低能源成本的用户，都增多了一个灵活选项，更重要的是，这个案例充分证明，我国煤的清洁利用、各种烟气的超低、超洁净净化技术上完全可行、经济上也能做到合理、甚至有效益。

照片2  75吨燃煤锅炉排烟实现了超洁净排放

3、   减少了溶解盐排放：

我们对喷淋脱白前、后的烟气冷凝水进行了采样分析，烟气冷凝水中的总溶解盐含量从5480降低到271mg/L，去除率95%，烟气凝结水中的COD、重金属等其它污染物浓度也都有所减少。结果表明，超低排放后烟气中白雾是含有污染物的，现有超低排放在线检测系统测不到。通过白雾冷凝可以进一步降低烟气污染物浓度，特别值得一提的是，喷淋除湿后的烟气冷凝水质指标已经接近自来水水平，完全可以顶替新水。

图2  燃煤锅炉氨法脱硫烟气除湿脱白前后凝水溶解盐的变化

四、      升级提高

湿法脱硫增加直接喷淋改造后，实现了四季无白、超洁净排放、大量减少烟气中水分和溶解盐的排放量，这些无疑都对我国控制大气雾霾、降低企业实现超低排放的投资有利，由于时间和预算限制，还没有能充分发挥直接喷淋除湿脱白的功效。有条件时应在在以下方向上进行升级提高：

1、   低温烟气余热回收利用

脱硫后湿烟气虽然温度不高、显热少，但含大量潜热，随湿烟气放散后不仅增加大气的温室效应，也是能源的巨大浪费，是我国燃煤效率低的一个重要原因。采用循环水为吸热介质的换热器冷却，由于温差小、换热设备庞大，通常经济上不合算，因此低温余热的回收利用是一个世界性的难题。我国清华大学建筑节能中心成功研发、并大量应用了一种用热泵提升、再用低压蒸汽或烟气升级的大温差供热技术，为低温余热的回收利用奠定了技术基础和实践经验，将循环水从20°C提升到120°C外供循环回收利用，成功解决了直接喷淋除湿所需的冷源，可以实现烟气低温余热的极限回收利用，这已经是国家发展委、住建部在鼓励推广的余热暖民支撑技术，特别适合北方采用地区。经验表明，采用余热采暖后，在燃煤量相同的情况下，可以低投入增加40%的供热面积，或不需要增加供热面积，可以直接节煤。

2、   烟气冷凝水的高附加值利用

脱硫后低温饱和湿烟气中的水份部分来源于煤、助燃空气，部分来自于湿法脱硫，实际上是企业的一个污水最终排放出口。这些水分排放到大气是一个主要的雾霾来源，采用换热器冷凝回收下来的是酸性废水，而采用直接喷淋回收的冷凝水，首先可以不经任何处理直接供脱硫和循环水冷却系统补水，经过低投入、低成本的简单处理，可以达到新水、自来水、甚至软水的水平，可以高附加值的回收利用，特别是对于缺水地区尤其重要。

3、   处理利用垃圾渗滤液、浓盐水、高COD、高氨氮废水和污泥

脱硫前的锅炉烟气还有100-200°C的温度和~6%的氧，利用这部分余热首先可以通过喷雾干燥去除浓盐水中的溶解盐和实现污泥干燥，实现低成本除盐，二是可以热解、热氧化去除COD有机污染物，还可以通过脱硫脱酸去除氨氮，实践证明，这个功能可以做为现有污水处理的补充和改进，可以大幅简化污水处理流程，降低投资和运行成本。

五、      如何在垃圾焚烧烟气处理垃圾渗滤液？

垃圾燃烧产生大量的烟气，通过向炉膛内喷洒尿素溶液，向烟道内喷洒熟石灰粉末（或石灰浆）、活性炭粉末，通过布袋除尘器过滤和氢氧化钠溶液洗涤，实现对烟气中粉尘、NOx、HCl、SOx等污染物的去除。垃圾储坑产生的污水（即“渗滤液”）约占垃圾总量的25%，含有高浓度的有机物，经过“厌氧发酵+好氧反应+超滤+纳滤+反渗透”组合工艺处理才能达标排放。垃圾焚烧产生的炉渣经过高温无害化处理，再经过磁选等分离后，可对炉渣进行综合利用，比如可以作为路基材料或制作砌块、行道砖，不能综合利用部分可送至卫生填埋场。在垃圾焚烧烟气处理过程中和高温渣处理中都可以处理利用垃圾渗滤液，本文以一个垃圾焚烧发电厂为例，简单介绍在烟气处理中处理利用垃圾渗漏液的一些设想。

用户参数

l  日处理垃圾量：1800t/d

l  烟气量：湿基标况烟气量57000Nm3/h

l  烟气含水份：20-22%

l  排烟温度：140°C

A、在现有烟气净化系统后增加喷淋除湿脱白

在完整保留利用现有垃圾焚烧烟气净化系统的后面，在排烟风机入口、或出口，补丁式或旁通式增加一套直接喷淋净化除湿脱白系统，深度净化脱白后的烟气在回原烟囱排放。主要设计参数：

l  处理烟气量：57000Nm3/h

l  喷淋冷凝处理前烟气温度：~70°C

l  喷淋冷凝后烟气温度：20°C

l  处理前烟气含水分：20-22%

l  处理后烟气含水分：5%

l  排放烟气温度：~30°C

l  排烟相对湿度：65%

l  冷凝水回收量：7t/h

l  喷淋循环水量：300t/h

B、在现有余热锅炉后烟气中处理垃圾渗漏液

现有余热锅炉出口烟气温度500-600°C，可以被用于喷雾处理垃圾渗漏液，这样现有垃圾渗漏液处理系统可以全部、或大部分省略，排烟系统也可以大幅简化，并且可以实现烟气余热的极限回收利用。这需要通过科研开发试验项目，准步进行做。

结论与建议

1.       我国现在的垃圾焚烧烟气净化系统排烟湿度、温度高，存在一定的残余污染物排放和资源能源浪费

2.       在保留利用现有垃圾焚烧烟气净化、垃圾渗漏液处理工艺流程不变的前提下，通过补丁式、旁路式增加直接喷淋除湿脱白系统，可以实现烟气污染成分的深度净化和回收利用余热、凝水等资源

3.       垃圾焚烧烟气净化与渗漏液协同处理，有望简化处理工艺流程，减少投资和运行成本，减少污染物排放

参考文献（略）

刘晨，2019年4月4日，于北京

作者简介

刘晨，1959年5月出生于吉林省集安市，高级工程师、总工艺师，专注于各种烟气喷淋除湿脱白净化、废水、垃圾协同治理技术的研发和支持

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工作单位：斯普瑞喷雾系统（上海）有限公司