焚燒作為無(wú)害化最徹底、減容化最顯著、可資源化利用程度最高的一種處理技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)生活垃圾處理的重要技術(shù)lI]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006-2010年，城市生活垃圾焚燒處理設(shè)施由69座增加到104座2，預(yù)計(jì)到“十二五”末，垃圾焚燒廠將超過(guò)300座。然而，每噸垃圾焚燒后會(huì)產(chǎn)生5000～7000m的廢氣3，如何控制煙氣中污染物的排放濃度也日益受到人們的廣泛關(guān)注，筆者主要從煙氣中污染物組分及相應(yīng)的處理技術(shù)方面進(jìn)行綜述，總結(jié)在生活垃圾焚燒發(fā)電廠中煙氣處理技術(shù)研究應(yīng)用進(jìn)展，從而提出了今后垃圾焚燒煙氣處理的研究方向。

1、煙氣中污染物組分

垃圾焚燒煙氣組成極其復(fù)雜，主要污染物有煙塵(飛灰)、酸性氣體、重金屬和二惡英類等。煙塵顆粒物主要是垃圾焚燒過(guò)程中煙氣夾帶的不可燃物質(zhì)或燃燒過(guò)程產(chǎn)生的微小惰性無(wú)機(jī)顆粒狀物質(zhì)，如灰分、無(wú)機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物及有害的重金屬氧化物l4]。酸性氣體及氮氧化物主要來(lái)源于垃圾中特定組分的燃燒過(guò)程。研究表明，HC1的濃度受垃圾中含氯有機(jī)物的影響高于無(wú)機(jī)氯化物。

重金屬類污染物主要來(lái)源于生活垃圾中含有的廢舊電池，主要包括鉛、汞、鉻、鎘、砷及其化合物以及其他重金屬及其化合物l4]，當(dāng)垃圾中有機(jī)氯化物含量高時(shí)，煙氣中的重金屬以鉻為主要成分，當(dāng)垃圾中無(wú)機(jī)氯化物高時(shí)，煙氣中的重金屬以鉛為主要成分。有機(jī)污染物主要為二惡英類物質(zhì)，有研究表明250～350℃的溫度范圍最易

產(chǎn)生二噁英，李曉東等提出垃圾中氯含量超過(guò)2．1％時(shí)二惡英的增加量更為明顯，R．Takeshita等提出控制高溫?zé)煔庵蠬C1氣體的含量有利于控制二惡英的生成量。

我國(guó)2010年發(fā)布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿，對(duì)垃圾焚燒煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)作出了更為嚴(yán)格的限制，部分指標(biāo)達(dá)到歐洲EU2000／76／EC標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)，合理有效的煙氣處理技術(shù)是保障垃圾焚燒發(fā)電廠推廣實(shí)施的必要條件。

2、煙塵、重金屬及二惡英的脫除工藝

2．1煙塵的脫除

煙塵脫除主要采用除塵器，根據(jù)CJJ90_-2009生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范要求，生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)必須設(shè)置袋式除塵器。目前，采用機(jī)械爐排爐的垃圾焚燒廠除塵裝置多采用袋式除塵器；采用循環(huán)流化床的垃圾焚燒廠由于含塵量高，多采用“旋風(fēng)除塵器+袋式除塵器”組合工藝。

袋式除塵器主要利用預(yù)涂粉塵、濾袋表面積附塵等技術(shù)，對(duì)有害有毒氣體進(jìn)行處理和過(guò)濾，除塵效率可達(dá)99．50％～99．99％，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，適應(yīng)工藝負(fù)荷變化引起的風(fēng)量波動(dòng)，有效捕集10tzm以下的微塵，粉塵排放濃度可穩(wěn)定達(dá)到<50mg／m甚至5mg／m3以下。FE是目前國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)用較為普遍的濾料，其水解穩(wěn)定性、耐酸，堿性、耐磨性及氧化穩(wěn)定性均為優(yōu)，使用年限為3-4a，但其價(jià)格較高。其他濾料難以抵御垃圾焚燒爐煙氣的腐蝕，使用壽命較短。

2．2重金屬及二惡英的脫除

傳統(tǒng)的垃圾焚燒廠煙氣中重金屬和二惡英的常用脫除工藝為“活性炭噴射+袋式除塵器”。此工藝能有效吸附煙氣中的重金屬及二惡英，活性炭的添加量為100mg／m左右，脫除效率可達(dá)95％以上。

GORE公司研制出的Remedia催化濾料，能有效分解脫除二惡英，脫除效率高達(dá)90％以上，煙氣中二惡英濃度將小于0．1ng—TEQ／m3。Y．Ide等采用TiO2/V205/WO3催化劑在選擇性催化還原(SCR)裝置中研究了垃圾焚燒煙氣中二惡英和相關(guān)化合物的分解，分解率高達(dá)90％。

陳彤等對(duì)150t／d焚燒流化床鍋爐不同工況下濕法除塵器前后煙氣中二惡英的含量進(jìn)行研究，得出不同工況下濕法除塵器對(duì)二惡英的脫除效率均達(dá)到85％以上。因而，在煙氣凈化處理裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行低溫催化技術(shù)研發(fā)是煙氣處理的研究方向之一。

3、酸性污染物的脫除工藝

國(guó)內(nèi)外常用的垃圾焚燒煙氣中酸性污染物的脫除工藝主要有干法、濕法和半干法3種。國(guó)外垃圾焚燒發(fā)電廠常采用濕法和機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣凈化工藝，國(guó)內(nèi)已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴霧半干法工藝或循環(huán)流化法和干法凈化工藝。

3．1干法工藝

干法脫酸工藝是將堿性脫酸物質(zhì)直接噴射在煙道內(nèi)，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備投資約為半干法的80％，工藝過(guò)程不產(chǎn)生廢水，設(shè)備故障率低，維護(hù)方便，但鈣硫比偏高，脫酸劑耗量大，致使飛灰產(chǎn)生量大。

E．Jannelli等在RDF(垃圾衍生燃料)焚燒模擬實(shí)驗(yàn)中，采用Ca(OH)2作為吸收劑處理HCI，脫除率可達(dá)到99％。姚宇平指出在用石灰或消石灰作為吸收劑進(jìn)行干法脫酸時(shí)，更應(yīng)該注重其Blaine比表面積。郭一鑫采用干法煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行煙氣處理，HC1的脫除率可達(dá)到97％，SO2的脫除率>90％。吳立等研究表明，電石渣的脫酸效果與純Ca(OH)相當(dāng)，可替代純Ca(OH)：，降低處理成本。孫向軍等提出碳酸氫鈉的經(jīng)濟(jì)性較熟石灰差，但脫除效率更高。

2008年，江蘇科林集團(tuán)引進(jìn)了一種新的干法脫酸工藝——NSK工藝。從鍋爐出來(lái)的煙氣經(jīng)雙流霧化器噴出的水霧急速冷卻到160℃左右后，在NSK混合器內(nèi)與消石灰、活性炭充分混合，中和煙氣中的酸性氣體，吸附二惡英等有害成分，確保酸性氣體達(dá)標(biāo)排放。

3．2濕法工藝

濕法脫酸工藝是利用堿性吸收劑(一般為NaOH溶液)在洗滌塔內(nèi)吸收HC1和SO2等酸性氣體。濕法凈化工藝凈化效率很高，國(guó)外多年的應(yīng)用業(yè)績(jī)均表明其對(duì)HC1的脫除效率可達(dá)99％以上，對(duì)SO2也可達(dá)到95％以上的脫除效率。但是濕法凈化工藝后續(xù)需要配置廢水處理設(shè)施，且處理后煙氣溫度一般為6O～70℃，為防止煙囪出口有“白煙”冒出，還需要配置煙氣再加熱裝置，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有應(yīng)用實(shí)例，可作為干法和半干法凈化工藝之后的尾氣深度凈化措施。

3．3半干法工藝

半干法介于干法和濕法之間，主要包括旋轉(zhuǎn)霧化器半干法、固定噴嘴半干法和循環(huán)流化床半干法。

旋轉(zhuǎn)霧化器半干法是目前垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理的主流工藝，脫酸效率高，但其核心部件——霧化器制作精度高，主要由國(guó)外引進(jìn)，如西格斯、NIRO及KS等廠家生產(chǎn)的霧化器應(yīng)用較為廣泛，但是霧化器易堵塞、磨損，需要經(jīng)常清洗更換，投資維護(hù)費(fèi)用高。解海衛(wèi)等建立了垃圾焚燒煙氣旋轉(zhuǎn)噴霧干燥凈化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用型號(hào)為NIROF100的霧化器，得出HC1脫除效率高于SO2的脫除率，可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

固定噴嘴半干法主要采用雙流體噴嘴對(duì)石灰漿液進(jìn)行霧化，成本較低，但存在堵塞和磨損問(wèn)題，且其脫酸效率低于旋轉(zhuǎn)霧化半干法。李午申等對(duì)雙流體噴嘴石灰漿液霧化特性進(jìn)行了系列研究，得出噴霧液滴直徑范圍為40～130txm，但其霧化角較小，單孔噴嘴的霧化角一般為20～30。，多孔噴嘴的霧化角可達(dá)到55o。

循環(huán)流化床脫硫工藝(CFB)脫硫技術(shù)是國(guó)外20世紀(jì)80年代后期開(kāi)發(fā)的一種新的脫硫技術(shù)，屬于半干法，脫酸劑采用消石灰粉。黃明星等對(duì)循環(huán)流化床半干法煙氣脫酸進(jìn)行了試驗(yàn)研究，在一定煙氣量下，隨著消石灰量的增加，污染物排放濃度明顯降低。

亞明等提出了雙塔脫酸工藝，一級(jí)半干式反應(yīng)塔頂部安裝高速旋轉(zhuǎn)噴霧器，噴射石灰漿漿液，二級(jí)半干式反應(yīng)塔頂部安裝固定噴嘴，噴射30％氫氧化鈉溶液，脫酸效率高，但設(shè)備投資高，運(yùn)行工藝復(fù)雜。

3．4組合工藝

近年來(lái)煙氣脫酸的組合工藝不斷涌現(xiàn)并付諸工程實(shí)踐。蹇瑞歡等提出“半干法+干法”煙氣脫酸組合工藝，凈化后的煙氣各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。李軍等[35提出“干法+濕法”煙氣脫酸組合工藝，此工藝脫酸效率高，但工藝較復(fù)雜，并伴隨污水處理問(wèn)題。上海江橋垃圾焚燒處理廠2008年的擴(kuò)建工程中，煙氣處理要求采用“干法+濕法”組合工藝，明確要求凈化處理后煙氣品質(zhì)須達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。

3．5其他脫除工藝

干法、濕法及半干法工藝主要是低溫(<250℃)煙氣凈化工藝，考慮酸性污染物的高溫腐蝕作用，w．J．Hall等在850℃下，采用醋酸鈣鎂對(duì)HC1進(jìn)行脫除試驗(yàn)，脫除率為60％～65％，并指出提高氧濃度有利于其脫酸效率的增加。B．Shemwell等提出在700℃左右，甲酸鈣、醋酸鈣鎂和丙酸鈣也能有效脫除HC1。高溫條件下脫除酸性氣體能耗較高，因而開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的高溫脫除技術(shù)還尚待研究。

綜上所述，酸l生氣體的脫除工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此在確定煙氣脫酸工藝時(shí)應(yīng)綜合權(quán)衡工程的煙氣排放指標(biāo)、垃圾成分、設(shè)備初投資及運(yùn)行成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素。

4、NOx的脫除工藝

目前，垃圾焚燒煙氣中NOx控制技術(shù)主要有低NOx燃燒控制技術(shù)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)和選擇性催化還原技術(shù)(SCR)。GB18485-2001生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求NO排放限值為400mg／m，主要依靠低NO燃燒控制技術(shù)即可達(dá)標(biāo)排放。NO燃燒控制技術(shù)主要依靠燃燒過(guò)程中采取一定的措施來(lái)降低NO的排放濃度，如降低焚燒爐過(guò)量空氣系數(shù)、調(diào)整一次風(fēng)布風(fēng)位置、分級(jí)燃燒或者煙氣再循環(huán)等方法SCR技術(shù)是在一定溫度和催化劑作用下有選擇的將煙氣中的NO還原成N2，該技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇優(yōu)良的催化劑，M．Goemans等在NH3一SCR反應(yīng)裝置中使用KWH生產(chǎn)的商業(yè)催化劑TiO2/V2O5/WO3，，在230℃下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫除NOx和二惡英的目的。M．Wallin發(fā)現(xiàn)Mn在低溫條件下有較好的活性，而cr在較高溫度下有高活性且有較高的抗硫性能。Fe在高溫區(qū)有相對(duì)較高的NOx還原活性且生成N20量很少。含Rh樣品在低溫下氣體中有NO2存在時(shí)相對(duì)來(lái)說(shuō)有顯著的高活性。

SNCR技術(shù)是在不使用催化劑的條件下，通過(guò)在爐膛適宜溫度內(nèi)(850～l050℃)噴射還原劑直接還原NOx，常用還原劑為尿素和NH3，脫氮效率只有40％左右。林瑜研究表明，在450～650℃、13％～17．5％的氧含量下，水合肼和硫酸肼對(duì)NO有一定的脫除效果，同樣條件下噴人的氨水卻易被氧化成NO。

5、結(jié)束語(yǔ)

焚燒煙氣中污染物成分復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其脫除技術(shù)進(jìn)行了不少研究，目前，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠比較常見(jiàn)的煙氣處理組合工藝有“SNCR+半干法+活性炭噴射+布袋除塵器”工藝，能滿足現(xiàn)行的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著環(huán)保要求的提高，此工藝還有待繼續(xù)研究，另外半干法常用的機(jī)械旋轉(zhuǎn)霧化器主要依靠國(guó)外進(jìn)口，造成煙氣處理成本高的問(wèn)題，在以后的研究方向中，可從以下幾個(gè)方向進(jìn)行探討。

1)控制垃圾源頭處理，加強(qiáng)垃圾分類收集運(yùn)輸系統(tǒng)，盡量減少含金屬類及含氯類垃圾進(jìn)入焚燒爐，從而減少煙氣中重金屬及二惡英的生成。

2)加強(qiáng)綜合降解，開(kāi)發(fā)新型設(shè)備，如開(kāi)發(fā)高效袋式除塵器，除塵的同時(shí)，有效降解二惡英及NOx；開(kāi)發(fā)新型SCR裝置，同時(shí)降解二惡英及NOx等。

3)開(kāi)發(fā)合適的雙流體噴嘴替代旋轉(zhuǎn)霧化器，降低投資成本。

4)針對(duì)垃圾焚燒廠煙氣特性，開(kāi)發(fā)合理的組合工藝(如半干法+干法、干法+濕法)，選擇合適的脫酸劑可有效降低煙氣中污染物的濃度。

5)SCR法目前使用的催化劑主要是鉑和鈀，而催化劑的活性隨金屬含量的增加而增加，成本較高，因而開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)適用的催化劑需進(jìn)一步研究。