垃圾焚烧调整优化对反应塔湿式脱酸的影响分析

摘要：垃圾焚烧锅炉湿法脱酸过程中，因其内部 pH分布不均，易造成局部 pH偏高或偏低，影响脱硫效率。本项目拟以城市生活垃圾焚烧系统为研究对象，研究不同温度、不同停留时间、不同烟气温度、SO2浓度等条件下，考察不同条件下的脱酸效果，揭示不同条件下，不同工艺条件下的脱硫效率差异，并针对不同工况进行调控和优化。

关键词：垃圾焚烧发电；锅炉烟气脱酸；半干法湿式脱酸

引言

近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对生活垃圾处理的要求越来越高。目前我国垃圾焚烧发电技术较为成熟，但垃圾焚烧产生的SO2、HCl等污染物排放问题亟待解决。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求，垃圾焚烧发电项目必须采用湿式脱酸工艺，以保证烟气中的SO2、HCl等污染物得到有效去除。但由于垃圾焚烧炉内喷钙后烟气中SO2、HCl浓度分布不均，可能会导致部分区域 pH值过高或过低，从而影响脱酸效果。

一、垃圾焚烧发电技术概述

1.1 垃圾焚烧发电原理

垃圾焚烧发电是指利用垃圾焚烧产生的热能驱动汽轮发电机组发电的过程，垃圾焚烧厂从垃圾收集开始，将垃圾与空气充分混合，并送入焚烧炉内，通过焚烧炉的高温燃烧将其转化为可燃烧的气体燃料和可燃烧的固体燃料，之后将其送入汽轮机内进行发电。在垃圾焚烧发电过程中，主要采用高温燃烧技术、炉排系统、余热利用技术、烟气处理技术等对垃圾进行焚烧处理。与其他传统的垃圾处理技术相比，垃圾焚烧发电具有减量化、无害化、资源化以及能源化等优势，是实现城市生活垃圾减量化的重要途径。

1.2 垃圾焚烧技术现状

目前我国垃圾焚烧发电项目采用的技术路线主要有：（1）完全燃烧技术，包括低氧燃烧和缺氧燃烧；（2）焚烧过程中的垃圾分解技术，包括快速垃圾分解、干式垃圾分解和半干法垃圾分解；（3）焚烧后的炉渣综合利用，包括建材利用、金属回收和塑料回收；（4）低温燃烧技术，包括流化床燃烧、循环流化床燃烧、机械炉排炉燃烧和非稳态燃烧等。其中，机械炉排炉焚烧技术是将垃圾在焚烧炉内以一定的速度和方向流动，在炉膛内形成一层高温区，通过垃圾的快速混合使垃圾中的可燃成分充分燃烧，产生的烟气从尾部烟道排出，而固体废物则留在炉渣中。

1.3 垃圾焚烧发电的优化调整

随着生活垃圾焚烧技术的不断进步，垃圾焚烧发电项目的数量越来越多，其运行状况直接影响着垃圾焚烧发电企业的经济效益。目前我国垃圾焚烧发电项目主要采用半干法湿式脱酸工艺，该工艺要求脱酸后烟气中的SO2、NOx、HCl等污染物含量必须符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求，才能保证其达标排放。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014），当烟气中SO2、NOx、HCl的质量浓度分别低于100 mg/m3、300 mg/m3和60 mg/m3时，才能满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求。

二、半干法湿式脱酸技术

2.1 湿式脱酸技术概述

湿法脱酸是利用湿式脱硫技术将烟气中的SO2、HCl等酸性气体脱硫处理后，在塔内经喷淋及喷射水吸收，使其转化为硫酸钙，从而达到脱除烟气中酸性气体的目的。半干法湿式脱酸是将湿法脱酸技术和干法脱酸技术相结合的一种新型脱酸技术。该技术工艺成熟、成本低、对锅炉及烟气温度要求不高，可广泛应用于垃圾焚烧发电行业。但该技术存在运行费用高、烟气温度不稳定、二次污染等问题。

2.2 半干法湿式脱酸原理

半干法湿式脱酸是在不添加液体吸收剂的情况下，通过利用烟气中的水分对烟气进行吸收、干燥和蒸发，将烟气中的SO2、HCl等酸性气体转化为硫酸钙、氯化钙，从而达到脱除烟气中酸性气体的目的。半干法湿式脱酸工艺过程主要包括两个部分：一是利用喷淋装置向反应塔内喷入石灰浆液（氢氧化钙），通过浆液与烟气中的HCl、SO2反应生成氯化钙、硫酸钙（SO2+2HCl+Ca（OH）2+O2→CaSO4+CaCl2+H2O），水溶液可以通过除雾器进行收集；二是利用喷射水将石灰/石膏浆液稀释，稀释后的浆液经除雾器收集后与烟气一起进入脱酸塔。

2.3 半干法湿式脱酸工艺优化

半干法湿式脱酸工艺虽然具有操作简单、设备投资少等优点，但存在运行费用高、烟气温度不稳定、二次污染等问题。为解决以上问题，需要从以下几个方面进行工艺优化：一是采用烟气余热回收技术，通过将烟气余热回收到锅炉给水加热系统中，可以提高脱酸效率并降低运行成本；二是在反应塔顶部增加塔顶喷淋装置，利用喷淋装置对浆液进行稀释，可以提高脱酸效率并降低运行成本；三是在脱酸塔内增加除雾器，利用除雾器将反应塔内浆液中的液滴去除，可以提高脱酸效率并降低运行成本；四是优化工艺设计和运行操作，保证脱酸效果。

三、垃圾焚烧调整优化对反应塔湿式脱酸的影响分析

3.1 垃圾焚烧调整对脱酸效果的影响

垃圾焚烧电厂通常会对反应塔内部进行改造，例如增设旁路烟道，从而实现对烟气的部分稀释和局部降温，进而减少烟气中SO2、HCl等污染物的浓度；或者增设脱酸喷淋系统，在脱酸后增加喷射钙粉进行还原（半干法＋干法脱酸）。在这些改造中，主要是对反应塔内部的烟气温度、烟气分布等进行优化，从而降低烟气中SO2、HCl的浓度。根据以上分析可以看出，合理调整垃圾焚烧发电过程中的反应塔内部参数可以有效降低烟气中SO2、HCl浓度，从而提高脱酸效率。

3.2 半干法湿式脱酸技术在垃圾焚烧发电中的应用

半干法湿式脱酸技术是在反应塔内直接喷入石灰浆液，通过高温反应区与烟气充分接触，将烟气中的SO2和HCl等污染物转化为 CaSO4、CaCl2和H2O，并通过除尘器收集净化后的烟气。该技术具有设备简单、操作方便、效率高、占地面积小等优点。

3.3 拟采取的研究方法和步骤

通过对反应塔内烟气参数、石灰浆液浓度、石灰石粒度及喷淋密度等进行调整，对比不同工况下的反应塔湿式脱酸效果，分析垃圾焚烧发电过程中调整优化对反应塔湿式脱酸的影响。根据以上分析结果，拟采取以下研究方法和步骤：（1）分析垃圾焚烧发电厂中反应塔湿式脱酸的工艺过程和特点；（2）分析调整优化后的反应塔湿式脱酸效果，并与湿式脱硫效果进行对比；（3）根据反应塔湿式脱酸效果，进一步分析垃圾焚烧调整对脱酸效率的影响；（4）对反应塔湿式脱酸过程进行优化，确定最优的烟气参数和脱酸方案；（5）对比不同工况下的反应塔湿式脱酸效率，分析垃圾焚烧调整对脱酸效率的影响。

四、结语

垃圾焚烧发电厂中的反应塔湿式脱酸系统具有设备简单、操作方便、效率高、占地面积小等优点，是垃圾焚烧发电厂中脱酸效率较高的工艺。但由于垃圾焚烧发电厂内的燃烧过程受温度、氧气浓度等因素影响较大，在湿式脱酸过程中容易出现烟气 pH值过低、温度过高的问题，进而导致反应塔内温度不均匀，严重影响脱酸效果。因此，在垃圾焚烧发电过程中，通过对反应塔内参数进行调整优化，提高反应塔内温度均匀性和脱酸效率。

参考文献

[1]黄华、何东辉等，垃圾焚烧厂烟气净化工艺的选择[J]，环保设备与工程，2013，（01）：42-43.

[2]周兴华等，垃圾焚烧厂烟气净化系统优化运行策略的探讨[J]，中国环保产业，2012，（04）：81-82.