摘要：隨著(zhù)生活垃圾處理量日漸增加,對垃圾焚燒煙氣排放要求愈加嚴格。目前,半干法脫酸在垃圾焚燒煙氣凈化中的應用較多,分析半干法常用方法、工藝原理,及其特點(diǎn),為半干法脫酸在垃圾焚燒煙氣處理中的廣泛應用提供理論依據。

垃圾焚燒發(fā)電是一種無(wú)害化、減量化和資源化的固體廢物處理方法，應用較為廣泛。然而．垃圾在燃燒時(shí)，會(huì )產(chǎn)生很多有毒有害物質(zhì)，特別是其中的酸性氣體(SO，和HC1)．若不經(jīng)處理就進(jìn)行排放．會(huì )對環(huán)境造成污染。出于環(huán)境保護考慮．并滿(mǎn)足環(huán)保排放的要求．有關(guān)垃圾焚燒煙氣凈化處理的研究較多，已成為環(huán)境保護研究中的重要內容?，F國內．煙氣脫酸技術(shù)多種，包括濕法、干法、半干法，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，使得其分別適用于不同的處理環(huán)境中其中半干法由于其投資運行費用較低．工藝流程簡(jiǎn)單．不產(chǎn)生廢水等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到電廠(chǎng)青睞．特別是在生活垃圾焚燒電廠(chǎng)煙氣凈化領(lǐng)域中．得到越來(lái)越廣泛的應用。解海衛等針對垃圾焚燒煙氣量、組分特點(diǎn)，研究旋轉噴霧半干法對煙氣中HCI和SO，的去除率．結果表明這種脫酸方法對垃圾焚燒煙氣較為適宜美國曾經(jīng)指出半干法煙氣凈化工藝是處理垃圾焚燒煙氣最佳的工藝。研究者對于半干法的研究還有很多袁莉莉就綜述了國內外常用的半千法煙氣脫酸工藝并分析了其技術(shù)特點(diǎn)和應用現狀，關(guān)于半干法煙氣脫酸工藝的相關(guān)研究為其進(jìn)一步改進(jìn)及更廣泛的應用提供理論依據。

當前，半干法脫酸工藝主要包括煙氣循環(huán)流化床技術(shù)、旋轉噴霧干燥法、爐內噴鈣加尾部增濕活化脫硫工藝、循環(huán)半干法脫硫工藝等．本文著(zhù)重介紹半干法中2種較為常用的煙氣循環(huán)流化床技術(shù)和旋轉噴霧干燥法脫硫技術(shù)。

1酸性物質(zhì)來(lái)源

生活垃圾組分較復雜．焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的大氣污染物根據其性質(zhì)不同可分為顆粒物、酸性氣體、重金屬及有機污染物。其中酸性氣體主要包括HCI、HF、SOx、NOx和CO等。垃圾中含氯塑料、廚浴、紙張等物質(zhì)燃燒會(huì )產(chǎn)生HCI。含氟碳化物燃燒會(huì )產(chǎn)生HF．含硫生活垃圾經(jīng)高溫氧化則會(huì )產(chǎn)生SOx．高溫作用下N，和O，氧化或者含氮有機物燃燒產(chǎn)生NOx．生活垃圾中有機可燃物不完全燃燒產(chǎn)生CO。

2半干法處理工藝

半干法煙氣脫酸工藝由于其運行操作簡(jiǎn)單．占地面積小、投資成本低等特點(diǎn)而在煙氣脫酸行業(yè)中得到一定的應用更由于該工藝產(chǎn)物為干態(tài)．系統不需設置廢水處理裝置。使得其在生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣處理凈化系統中得到廣泛應用l1j半干法工藝原理為用CaO粉劑或Ca(OH)：粉劑作為吸收劑．直接向塔內噴人粉劑或制備成石灰漿后噴入，使得吸收劑與煙氣中的酸性物質(zhì)進(jìn)行反應以達到脫酸目的

與煙氣中的S0相比，其他酸性氣體如HC1、HF等更易于與Ca(OH)，反應．反應時(shí)間只要保持1s左右就幾乎都能被有效去除。此外．因垃圾中含有大量的含氯有機物．受垃圾焚燒爐型和混合不均勻等問(wèn)題的限制．在焚燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生微量但毒性極大的物質(zhì)．如二惡英和呋喃為減少二惡英和呋喃的生成．除在鍋爐系統應保證燃燒溫度和停留時(shí)間外．還在爐后采取以下措施：因二惡英、呋喃在低溫(200cc以下)都是以固態(tài)的方式吸附在粉塵的表面．因而噴水降溫．即能大大減少其在氣態(tài)中的含量。另外，向系統噴加具有高活性表面的木質(zhì)活性炭．以吸附上述有毒物質(zhì)[61。煙氣中的酸性物質(zhì)與吸收劑反應生成固態(tài)顆粒．后與煙氣一起進(jìn)入除塵器．布袋除塵器可以對未反應的吸收劑進(jìn)行再利用．有二次脫酸的效果：且布袋除塵器對微小顆粒有較好的捕集作用．而煙氣中的重金屬、二嗯英、呋喃等～般都凝結在<1m的微小顆粒表面上，所以控制微小顆粒物的排放對減少重金屬等物質(zhì)的排放有很大的作用以下具體分析2種常用的煙氣半干法脫酸工藝：旋轉噴霧半干法和循環(huán)懸浮式半干法。

(1)旋轉噴霧半干法。由于垃圾焚燒煙氣中SO少，HC1多，因此旋轉噴霧干燥法(SprayDryAbsorption．簡(jiǎn)稱(chēng)SDA)非常適用于垃圾焚燒煙氣的凈化。它不僅可以滿(mǎn)足煙氣SO濃度排放要求．同時(shí)可以保證較高的脫氯效率旋轉噴霧半干法脫酸工藝為先對生石灰進(jìn)行消化并加水配制成含固率15％一30％的漿液．后經(jīng)振動(dòng)篩篩分后自流入漿液罐，配制得到所需石灰fCa(OH)]漿液，漿液量根據入口煙氣S0，濃度由漿液泵控制并輸送至脫酸塔頂部霧化器旋轉霧化器是該工藝的核心部件．其轉速達到上萬(wàn)轉或更高．漿液被高速?lài)姵鲂纬?0～501xm粒徑的液滴．液滴初始速度很大，且其表面積極大，使之具有較強的吸附能力，能與煙氣充分接觸．熱交換強熱．液滴在碰到吸收塔壁前就被干燥．在此過(guò)程中液滴與煙氣進(jìn)行脫酸反應，脫除效率較高。圖1所示為工藝流程．具體的脫酸反應如下：

霧滴吸收SO2：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H20，部分SO：進(jìn)行如下反應：SO2+1／202+Ca(OH)~CaS04+H20，其他酸性物質(zhì)(如SO3、HF、HC1)的反應：2HC1+Ca(OH)￡aClH20；2HF+Ca(OH)2=CaF2+2H2O；SO+Ca(OH)2：CaS04+H20。

旋轉霧化器的優(yōu)勢就是當煙氣的流量、溫度和組分發(fā)生較大改變時(shí)．能夠保證霧滴的粒徑分布不發(fā)生明顯變化．從而能夠保證脫硫效率相對穩定一般情況下．該工藝脫酸效率可達到95％另外該工藝主要適用于排煙溫度較高的機械爐排式焚燒系統．吸收塔出口煙氣溫度保持在150~C左右．使得設備不受酸性物質(zhì)的腐蝕．無(wú)需做防腐措施?？傮w來(lái)說(shuō)，該工藝產(chǎn)物為干態(tài)，處理方便．無(wú)廢水產(chǎn)生，設備無(wú)需防腐，投資運行成本低．工藝簡(jiǎn)單．能耗低．具有廣闊的應用前景_2]但該方法也存在一些不足．比如塔內固體會(huì )出現粘壁現象。管道易于堵塞．噴霧器易磨損破裂．吸收劑用量不易控制等問(wèn)題[3]。例如在此工藝中．為保證有效的霧化效果，避免塔內固體出現粘壁現象，保證脫酸效率，旋轉霧化器的轉速高達15000r．在此情況下．就必須選用高品質(zhì)的吸收劑，其純度一般大于9O％(以Ca(OH)：計)和細度大于200目．以避免霧化器的磨損。在制漿工藝中采用振動(dòng)篩去除雜質(zhì)．以進(jìn)一步保證進(jìn)入霧化器的石灰漿液品質(zhì)。針對霧化器易磨損的現象．開(kāi)發(fā)商們還開(kāi)發(fā)出耐磨材料如碳化鎢來(lái)制作霧化輪。針對旋轉噴霧半干法脫酸存在的問(wèn)題，更有開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)出擁有3個(gè)旋轉輪的霧化器．使得吸收劑利用率更高．能耗低另外，為使得收劑利用率更高，塔內干燥特性更佳．可循環(huán)利用脫硫灰渣，將其制備成漿液進(jìn)入噴霧反應塔。該工藝存在的這些問(wèn)題以及可以改善提升的問(wèn)題都值得我們進(jìn)一步探索與研究

(2)循環(huán)懸浮式半干法。煙氣循環(huán)流化床半干法脫酸(CFB—FGD)，就是以循環(huán)流化床原理為基礎，經(jīng)吸收劑多次再循環(huán)使得其與煙氣的接觸時(shí)問(wèn)增加．從而提高吸收劑利用率其既具有干法脫酸的一些特點(diǎn)。比如無(wú)廢水排放，可減少二次污染．占地面積相對濕法較?。夷茉谳^低的鈣硫比條件下接近或達到濕法脫酸效率，適合大、中、小型鍋爐煙氣凈化處理Ⅲ。詳見(jiàn)圖2。該工藝的基本原理就是Ca(OH)2與煙氣中的SO2，、HC1、HF等酸性物質(zhì)在反應器中發(fā)生反應生成固態(tài)顆粒．并以懸浮狀態(tài)與氣流接觸．該狀態(tài)利于非均相反應．顆粒大量循環(huán)以提高系統鈣硫比．進(jìn)而提高脫酸效率。后利用活性炭吸附煙氣中的重金屬和二嗯英等有害氣體．再利用高效布袋除塵器除去煙氣中的固態(tài)顆粒及未被活性炭吸附的部分二惡英及重金屬。

在整個(gè)煙氣凈化系統中．煙氣經(jīng)預除塵后從脫酸塔底部進(jìn)入文丘里反應塔。煙氣經(jīng)文丘里管加速后進(jìn)入循環(huán)流化床床體：在氣流的作用下，氣固2相處于湍流狀態(tài)，2者充分接觸。反應產(chǎn)物由于重力作用向下運動(dòng)，又由于氣流作用被抬升，這使得氣固間的滑落速度達數十倍的單顆?；渌俣龋毫硗猓磻敳拷Y構使得反應物向下速度加快，塔內顆粒的床層密度增大．Ca／S比高達50以上，使得脫酸反應較為充分這種流化床內的氣固2相流循環(huán)機制，強化了氣固間的傳熱與傳質(zhì)過(guò)程．保證了較高的脫酸率_4_文丘里的出口擴壓管段上還設有噴水裝置．以控制煙溫，使之高于露點(diǎn)2O℃左右，So2與Ca(OH)在此條件下為離子型反應，反應時(shí)間較短具體反應如2．1中所述。整個(gè)工藝流程如圖2所示。由于流化床中氣固兩相間具有良好的傳熱、傳質(zhì)效果，使得酸性氣體得以去除干凈。該方法具有占地面積少．副產(chǎn)物干態(tài)易處理．具有良好的負荷適應性等優(yōu)點(diǎn)。另外，針對垃圾焚燒煙氣特點(diǎn)．為防止粉塵在反應器和后續除塵工藝中的粘結．吸收塔排煙溫度始終控制在l10℃左右．這使得整個(gè)系統無(wú)須防腐處理。但該吸收反應的最佳溫度為70℃．這使得該方法的脫酸效率一般只有85％左右。

3結束語(yǔ)

半干法煙氣脫酸技術(shù)采用“半干法+袋式除塵器”工藝對垃圾焚燒煙氣進(jìn)行處理，以CaO或Ca(OH)2粉劑作為吸收劑．以活性炭作為吸附劑．吸附煙氣中的二嘿英等有毒有害物質(zhì)，整個(gè)煙氣處理系統無(wú)二次污染，流程緊湊。垃圾焚燒煙氣經(jīng)半干法整體處理工藝處理后。煙氣排放濃度達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》排放要求。旋轉噴霧半干法和循環(huán)懸浮式半干法各有優(yōu)點(diǎn)，與其它脫硫工藝相比，該工藝能使處理后的煙氣達到排放標準．且工藝簡(jiǎn)單、節約成本，工藝本身所帶來(lái)的環(huán)境污染也少。另外．半干法煙氣凈化技術(shù)對反應條件要求嚴格．如SDA半干法中煙氣停留時(shí)間的控制、吸收劑粒度等的控制．且其對噴嘴的要求非常高．這些都是半干法脫硫在實(shí)際應用中應當注意并進(jìn)一步改善的問(wèn)題。