一、前言
 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展,全國(guó)城市生活垃圾的量呈逐年增加的趨勢(shì),而人們對(duì)城市環(huán)境質(zhì)量要求的提高,城市生活垃圾已成了困擾市政建設(shè)的難題之一。
對(duì)城市生活垃圾的處理,除了極少量采用堆肥或其他處理方法外,填埋是城市生活垃圾處理的最主要手段。但是,在全國(guó)許多大中城市,現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)已難以滿足需要,而新填埋場(chǎng)的選址因?yàn)槌鞘谢貐^(qū)的擴(kuò)大而越來(lái)越遠(yuǎn)離市區(qū),且征地動(dòng)遷困難,必然使垃圾處理費(fèi)增高。同時(shí),這種傳統(tǒng)的集中堆棄方法不但占用大量的土地資源,而且造成二次污染,還會(huì)因大噸位遠(yuǎn)距離的垃圾運(yùn)輸而增加城市交通的負(fù)荷。而且,隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,這種矛盾會(huì)越來(lái)越突出。
生活垃圾的焚燒技術(shù)具有垃圾處理徹底、并具有能外供能源及回收廢金屬等收益,因此能達(dá)到垃圾處理無(wú)害化、減量化、資源化的目的。但由于焚燒后產(chǎn)塵有害、有毒的煙塵,必須嚴(yán)格凈化才行。在我國(guó)頒布的“生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)”中,更是明確規(guī)定:生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。
日本、美國(guó)、歐洲及韓國(guó)、新加坡和臺(tái)灣等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)已在處理生活垃圾、工業(yè)垃圾及特殊廢棄物的設(shè)施中大量采用焚燒技術(shù)。我國(guó)的深圳也早在許多年前就對(duì)垃圾焚燒技術(shù)進(jìn)行了探索和實(shí)踐,至今已有了多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn);目前在上海已分別在浦東和浦西興建了兩座大型的垃圾焚燒廠,浦東的垃圾焚燒廠已投入運(yùn)行,浦西的垃圾焚燒廠也即將點(diǎn)火試車,在廣州已有數(shù)座中小型垃圾焚燒廠已投入運(yùn)行,在北京、大連、武漢等大、中城市,垃圾焚燒廠已在籌建之中。用焚燒處理垃圾將會(huì)成為垃圾處理的重要手段。

二、 生活垃圾焚燒廠的煙氣凈化工藝
 目前,我國(guó)垃圾焚燒爐的煙氣凈化多采用干法和半干法凈化工藝。半干法凈化工藝是將堿性反應(yīng)物以液態(tài)形式加入,中和反應(yīng)的生成物以固態(tài)形式收集,其組合形式一般為“噴霧反應(yīng)器+袋式除塵器”。半干法工藝不但可以達(dá)到較高的污染物凈化效率,相對(duì)濕法工藝來(lái)說(shuō)流程簡(jiǎn)單,無(wú)廢水需要處理,投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,在國(guó)外應(yīng)用較為普遍。目前在上海的兩座大型垃圾焚燒廠均采用此工藝。
 
三、 生活垃圾焚燒廠煙塵的特點(diǎn)
 要凈化煙氣,首先必須了解生活垃圾焚燒煙氣的特性。生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙塵具有如下特點(diǎn): 1. 煙氣含濕量大。這是因?yàn)樯罾性镜暮烤痛?而且在燃燒中一些碳?xì)浠衔镆采伤Ｒ话愫瑵窳吭?3～30%。
2. 因垃圾成分復(fù)雜,燃燒后產(chǎn)生的煙塵中有毒、有害成分也復(fù)雜,其中包括一些微量的金屬,如汞、鎘、鉛、鉬、鉻、鎳、銅……。而且產(chǎn)生的顆粒物的粒度也較細(xì),粘度還高。
3. 煙氣成分也復(fù)雜。與燃煤鍋爐不同,它不但含有O2、SOx、CO2、NOx等外,還有HCl、HF等酸性氣體,水蒸汽,總烴(THC)。這在濾料的選擇時(shí)都必須仔細(xì)加以研究、考慮。
4. 由于燃燒中還可能產(chǎn)生二惡英和呋喃等致癌物質(zhì),對(duì)人體極其有害。一般都在袋式除塵器前噴入活性炭來(lái)吸附,這也要注意。
5. 煙塵粒徑細(xì)、粘度高。
從以上特點(diǎn)可以看出,生活垃圾焚燒煙氣凈化和除塵既具有相當(dāng)大的難度又十分重要。
 
四、 關(guān)于袋式除塵器的選型
1. 袋式除塵器清灰方式的確定
袋式除塵器常用的清灰方法有反吹風(fēng)、振動(dòng)和脈沖的清灰方法。反吹風(fēng)、振動(dòng)的清灰方法,能耗低,但一般過濾速度選用也比脈沖清灰方法低一半左右,這樣導(dǎo)致占地面積大,增加初投資費(fèi)用。
 在對(duì)粉塵的捕集效率上,兩者的區(qū)別并不大。這是因?yàn)闉V料上的粉塵層并不是很容易被“過度清灰”的,而且在垃圾焚燒上經(jīng)常出現(xiàn)的問題是清灰不好,也就是說(shuō)濾袋上的灰清不下來(lái),導(dǎo)致阻力不斷增加。
在垃圾焚燒爐上的袋式除塵器最好采用分室結(jié)構(gòu)。這方便在不影響焚燒爐運(yùn)行的情況下進(jìn)行維修。而且分室后可采用三狀態(tài)清灰的方法來(lái)提高清灰的效果。
在采用脈沖袋式除塵器時(shí),我們一般采用的噴吹的壓力為4.5～6.5kg/cm2。
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2. 袋式除塵器的確定
(1) 首先要正確確定燃燒的煙氣量。因?yàn)榇匠龎m器大小取決于過濾面積的多少,一但確定就不好改變,如果煙氣量估算小了,則實(shí)際過濾速度就大,導(dǎo)致設(shè)備阻力大,清灰不良,難以長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行;而估算大了,則設(shè)備初投資高,但運(yùn)行上不會(huì)有什么問題。
(2) 濾袋材質(zhì)的選擇。要根據(jù)煙塵的性質(zhì)和煙氣的成分選擇合適的濾料。濾料的選擇是關(guān)鍵,如果濾料不合適,使用壽命受影響,而更換濾料的費(fèi)用卻不菲。
濾料的材質(zhì)要考慮以下因素:耐溫、耐酸、耐堿、耐氧化等;另外,由于垃圾焚燒煙氣的濕度大,抗水解能力也是選擇濾料必須考慮的一個(gè)因素。由于濾袋材質(zhì)的不同其價(jià)格差異很大,所以最終的選擇往往是一次性投資和運(yùn)行成本及效果綜合考慮的結(jié)果。不同的濾料的使用溫度、除塵效率、清灰性能、費(fèi)用及對(duì)煙氣中不同化學(xué)成分的耐腐蝕程度都不一樣,需要綜合考慮來(lái)選擇。
一般可供選擇的濾料有:玻璃纖維濾料,Teflon,Ryton,P84,Gore-tex等。Ryton濾料其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好,價(jià)格也不太貴,只要煙氣含氧量低于其能耐受的程度(不同的溫度下能耐受的含氧量不同),就能取得良好效果。P84的捕塵效果比Ryton更好,但耐水解能力不如Ryton。戈?duì)査怂剐阅芎?但價(jià)格較高,特氟綸耐酸、堿等性能好,但價(jià)格昂貴。玻纖布不能過濾含HF的氣體,但價(jià)格比較適宜。
(3) 注意煙氣的酸露點(diǎn)。當(dāng)煙氣溫度低于酸露點(diǎn)時(shí),結(jié)露所產(chǎn)生的酸液將腐蝕設(shè)備和在濾料上形成煙塵粘結(jié)。因此要對(duì)除塵系統(tǒng)采取一些措施,如灰斗加熱,熱風(fēng)循環(huán),管道旁通,設(shè)備保溫、煙氣加熱等。
(4) 注意選擇制造精良的設(shè)備。尤其是脈沖噴吹系統(tǒng)的各部件、組件,各檢查門,出灰、輸灰裝置、濾袋與花板的配合、濾袋籠骨的設(shè)計(jì)及加工質(zhì)量(光潔度和垂直度等)都要好,否則會(huì)影響設(shè)備的長(zhǎng)期良好運(yùn)行。

五、 袋式除塵器的應(yīng)用
1. 上海某生活垃圾焚燒廠 該廠日處理生活垃圾1000t/d,其煙氣凈化系統(tǒng)采用半干法旋轉(zhuǎn)噴霧吸收塔和袋式除塵器。
 
從焚燒爐來(lái)的酸性煙氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)噴霧吸收塔,被霧化的石灰漿液中和、吸收,再被噴入的活性炭粉吸附掉重金屬和二惡英等有害物質(zhì),然后所有煙氣和絕大部分粉塵一起進(jìn)入袋式除塵器,經(jīng)袋式除塵器過濾后的干凈氣體由引風(fēng)機(jī)送到煙囪排出。由于粉塵停留在袋式除塵器的濾袋上,一些未反應(yīng)完的石灰、活性炭就在濾袋上繼續(xù)中和、吸附煙氣中的酸性物質(zhì)與重金屬以及二惡英等有害物質(zhì),進(jìn)一步提高了凈化率。
袋式除塵器入口設(shè)置有旁通閥,當(dāng)煙氣溫度超過濾料的承受溫度時(shí),即打開旁通閥,保護(hù)濾袋;當(dāng)煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度時(shí),則打開電加熱系統(tǒng)提高煙氣溫度。
正常工況時(shí),進(jìn)入袋式除塵器煙氣的組成如下:

成分 煙塵 HCl SO2 HF NOx Hg Cd Ni+As Sh+Co+Sn+V
含量(mg/m3) 350 <50 <200 <2 320～350 0.3 1.2 3 80 +
 
袋式除塵器的技術(shù)參數(shù)如下:
處理風(fēng)量 84000Nm3/h
煙氣溫度 140℃
過濾面積 1980m2
過濾速度 1.06m/min
濾袋規(guī)格 180～5000mm
濾袋材質(zhì) P84+PTFE覆膜(進(jìn)口)
出口粉塵濃度 小于50mg/m3
該項(xiàng)目已于2001年12月點(diǎn)火運(yùn)行,性能良好。
2. 上海另一生活垃圾焚燒廠
 該廠一期工程是兩條日處理500t/d生活垃圾焚燒爐。配套的袋式除塵器規(guī)格如下:
處理風(fēng)量 96000Nm3/h
煙氣溫度 140℃
過濾面積 2272m2
過濾速度 1.08m/min
濾袋規(guī)格 直徑127～4900mm
濾袋材質(zhì) Ryton/Ryton抗酸性(進(jìn)口)
出口粉塵濃度 小于50mg/m3
當(dāng)進(jìn)入袋式除塵器的溫度小于130℃時(shí),開啟電加熱器;當(dāng)入口溫度大于240℃時(shí),打開旁通閥。