垃圾焚烧发电工艺因其能在符合环保产业相关政策的条件下，有效处理生活垃圾的同时，还能为发电事业做出贡献，已经得到了普遍应用。但垃圾焚烧烟气中含有大量的污染物，处理不当会造成二次污染，因此严格控制焚烧烟气中的污染物排放成为了该工艺广泛应用的必要前提。
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焚烧垃圾的成分
在生活垃圾进入电厂焚烧之前，需要将生活垃圾进行分类。垃圾分类已在全国各地展开，许多城市已经将垃圾分类列入了工作重点并已形成了良好的生产链，各地市民也积极配合垃圾分类管理，这对于控制垃圾焚烧废弃排放提供重要帮助。
在日常产生的生活垃圾中，有着各种各样的物质，如果不进行分类就焚烧会对焚烧排放的废气产生比较大的影响，常见造成影响较大的生活垃圾包括电池、灯管灯泡、玻璃制品及陶瓷类产品等。另外还有一部分的垃圾来自于工业垃圾，包括油漆桶、废建材等，这都会对焚烧产生不良影响。在同等的烟气处理工艺技术下，经过垃圾分类的垃圾远比没有分类过得垃圾焚烧排放指标低、稳定。而当垃圾在垃圾场中堆放时间较长，会受到雨水的侵蚀，垃圾中的水分会逐渐增大，其中的有机物含量也会随之增高，这些有机物在焚烧过程中难以降解，会产生大量的废气从而让排放指标不受控制。
发电厂在使用垃圾焚烧发电时，通常以3∶7的比例搭配，研究表明，煤炭含量在30%时焚烧产生的废气最少。
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控制垃圾焚烧中二噁英的形成
在生活垃圾焚烧过程中，垃圾中的含氯有机化合物如氯乙烯、氯化苯、五氯苯酚等物质，在适当的温度并在氯化铁、氯化铜的催化作用下通过分子重新排列组合等过程产生二噁英。二噁英具有极强的致癌性，对人体和环境都会造成严重破坏，因此在垃圾焚烧中要控制二噁英的形成。
二噁英在高温情况下大部分会分解，如当烟气出炉温度>800℃，且烟气在此温度下停留大于2s，绝大部分的二噁英会自动分解。但是在烟气温度降低到300~500℃时，垃圾焚烧过程中被高温分解的二噁英含氯有机化合物会在烟气粉尘的催化作用下与HCl重新组合生产二噁英。
因此要控制二噁英的形成，首先要保证在在炉内燃烧时，烟气温度要大于900℃，且停留时间要大于2 s，保证所有有机物的充分燃烧，其次尽量减小锅炉尾部烟道的截面积，调高烟气流速，减少烟气在低温段的停留时间，以减少二噁英的再生成。同时也要抑制HCl、CuCl2的产生，尽量不焚烧含氯有机物。
此外还可以在喷淋塔后的烟气中，喷入活性炭，可以使得活性炭吸附大部分的二噁英以及汞等重金属。
03
垃圾焚烧废气处理工艺
3.1 烟气脱硫工艺
垃圾焚烧烟气脱硫工艺旨在去除以SO2、HCl为主的酸性气体，现阶段我国烟气脱酸工艺按照有无废水排出分为干法，半干法和湿法三种方式。
干法工艺主要形式为炉内喷钙，通过向反应器喷射石灰粉与焚烧产生的酸性气体中和反应，常见的有“石灰干粉+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺。该工艺运行操作简单，且没有废水排除，总体投资较少，后期的维护也相对简单。但是该工艺脱硫效率低，需要消耗大量的石灰粉，也会出现干石灰堵塞烟道的情况，最主要的是在当前日益严峻的环保要求下，该工艺很难满足当前国标的烟气排放要求。
半干法工艺是通过旋转喷雾器将制浆系统输送过来的石灰浆进行雾化后喷入反应器，在反应器内与烟气充分接触，在一系列化学反应后去除烟气中的绝大部分酸性气体，常见的“旋转雾化器喷石灰浆+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺。该工艺脱硫效率较高，能达到90%左右，但是该工艺对于石灰品质和粒径的要求非常高，如果石灰颗粒过大可能会出现由于石灰浆沉积而导致堵塞的问题。此外，石灰浆液的制备系统所需设备较为复杂，操作也较为复杂，且此工艺前期投资比较大，在后期的维护运行也相对投入的更多。
图1半干法反应塔
湿法工艺通常采用石灰浆或NaOH溶液，以喷淋的形式将浆液通过分布器喷入吸收塔内，烟气中的酸性气体与浆液反应。该具有最高的脱硫效率，可以达到98%以上，但该工艺投资大，设备运行成本高，且该工艺会产生大量的废水，这些废水需要经过处理达标后才能向外排放，此外还容易出现结垢问题。
目前很多垃圾焚烧发电厂采用半干法+干法组合工艺，烟气首先经过脱酸反应塔半干法工艺处理，如图1所示，喷入石灰浆与烟气反应，然后在进入布袋除尘器之前的烟道中喷入石灰粉与烟气反应，这种方法除酸效率较高，运行成本合理，初始投资也较低，设备相对简单，后续也不会产生废水。
3.2烟气脱硝工艺
垃圾焚烧烟气脱硝工艺主要包括选择性非催化还原工艺(SNCR)和选择性催化还原工艺(SCR)。
选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction，简称为SNCR)技术，SNCR技术主要在850~1050℃下，用喷枪将含氮的还原剂喷入锅炉中，与NOx发生还原反应，生成氮气和水。
图2 NOx反应原理
SNCR短期示范期间能达到75%的脱硝率，长期现场应用一般能达到30%~70%的NOx脱除率，主要与反应温度、烟气停留时间等有关。该工艺是一项清洁的脱硝技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，且系统简单、施工时间短，后期的运行维护也比较简单，但其脱硝效率并不是很高。
选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，简称为SCR)技术，是利用还原剂(NH3，尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2氧化，故称为“选择性”，反应温度区间为300~420℃。反应式为：
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
4NH3+2NO+O2=6N2+6H2O
SCR工艺脱硝效率较高，但对催化剂的选取要求高，而垃圾焚烧产生的二噁英和重金属粉尘都会直接影响催化剂，降低其活性。
目前许多垃圾焚烧电厂采用SNCR和SCR耦合工艺，选取适当的温度区间采用喷枪喷入过量的还原剂，还原剂的用量考虑到SNCR系统和后续SCR系统。
3.3 烟气除尘工艺
由于生活垃圾焚烧烟气中污染物不同于普通燃煤烟气，其种类更加复杂，而且烟气中污染物排放标准越来越高，电除尘器不仅无法满足脱除有机物(二噁英等)、重金属等的需要，同时它也无法满足对粉尘排放的要求。电除尘装置不适合作为垃圾焚烧的除尘处理工艺。
布袋除尘器是一种干式滤尘装置，含尘气体由风机的引力下进入脉冲除尘器，在挡风板的作用下，气流向上流动，大颗粒粉尘在重力的作用下落入灰斗，含尘气体进入中箱体滤袋的过滤净化，粉尘被阻留在滤袋的外表，净化的空气通过滤袋后由排风口排除。《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中指出生活垃圾焚烧烟气处理宜采用布袋除尘器。
结论
垃圾焚烧在处理了大量生活垃圾的同时，创造了大量的电力资源，是当下处理生活垃圾的一种主流形式。文章通过对垃圾焚烧烟气组成及各成分处理方式、处理工艺的描述分析，为烟气净化处理提供了理论基础，对环境保护也起到了一定的宣传作用。
来源:于杲旸,解晓明,华玉龙,周裕成,周威.探究垃圾焚烧电厂烟气净化工艺.广州化工.
14011002000166号