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近几年，我国生活垃圾焚烧行业得以迅速发展的同时，许多地区烟气排放标准也进一步提高。故而，为了满足比国标更为严格的烟气排放标准，新建生活垃圾焚烧发电项目往往采用常规烟气处理工艺（SNCR+半干法脱酸+干法脱酸+活性碳吸附+布袋除尘）与湿法工艺、SCR工艺进行组合。然而，这使得整个烟气处理工艺流程增长，整套烟气净化设备占地面积增大，设备投资与运行费用均大幅度增加。

因而，生活垃圾焚烧处理行业在不断探索新型烟气处理工艺。本文总结了近年来生活垃圾焚烧发电行业涌现出的烟气净化新工艺，包括“双布袋”工艺、加湿—可调节干法工艺和陶瓷管同步脱硝/脱硫除尘工艺等，探讨了各工艺的优缺点和其在生活垃圾焚烧行业的适用性，为生活垃圾焚烧行业烟气处理提供一些新思路。

1. 引  言

近年来，生活垃圾焚烧处理行业快速发展，我国垃圾焚烧处理规模日益增加，与此同时，其烟气排放问题也受到广泛关注。我国生活垃圾焚烧处理行业的烟气排放标准，目前多采用国标——《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485），有些项目还需同时满足欧盟2010 75/E标准，因而生活垃圾焚烧行业常规烟气处理工艺为“SNCR+半干法+活性炭吸附+干法+布袋除尘器”。

但近年来，有部分地区，例如上海、河南等地，对生活垃圾焚烧处理行业提出了比现行国标和欧盟2010 75/E标准更为严格的烟气排放标准。此外，有些省市的重点区域，由于大气污染物排放总量的限制，其生活垃圾焚烧处理行业采用的烟气排放标准也比国标或者欧盟2010 75/E标准更为严格。

因此，近年来，部分项目在常规烟气处理工艺后叠加湿法脱酸工艺或者SCR工艺或者“湿法+SCR”的组合工艺，使得整个烟气净化系统的工艺流程变长、烟气净化设备占地面积增加且投资提高，烟气净化的运行费用和厂用电率也均增加。因而，不少专家学者不断研发烟气净化的新工艺、新技术，故而本文总结了烟气处理新技术、新工艺和以后可能的发展方向。

2. 加湿—可调节干法脱硫工艺分析

目前，我国生活垃圾焚烧发电行业的常规烟气处理工艺流程中，脱酸工艺通常以半干法工艺为主，干法脱酸工艺多作为半干法脱酸工艺的补充，在半干法工艺需要检修或者半干法工艺单独处理却无法达标的情况下，阶段性使用。而目前欧洲等地的部分生活垃圾焚烧处理厂的脱酸工艺却以干法脱酸工艺为主，例如“加湿—可调节”干法等新型干法脱硫工艺。

“加湿—可调节”干法工艺和常规干法脱酸工艺的不同之处，主要有两点：

（1）相较于半干法脱酸和湿法脱酸工艺，常规干法脱酸效率低，消石灰消耗量大。而此新型干法工艺设置了循环灰系统，即布袋除尘器产生的部分飞灰被双螺杆混合器输送回干法反应器，使得未能与酸性气体反应的氢氧化钙粉末再次被输送回干法反应器，构成氢氧化钙的大比例循环系统（循环灰系统），以保证干法反应器内，氢氧化钙粉末处于过量状态，提高氢氧化钙的利用率，提高干法系统的脱酸效率。此外，在双螺杆混合器顶部配有加湿喷嘴，喷嘴中加入适量的水，可以使循环灰的表面形成水膜，水膜的形成可以有效促进酸性气体与灰中残余碱性物质的反应，提高脱酸效率[1]。此工艺中，循环加入水的量可根据循环灰的量相应自动调节。

（2）此新型干式脱酸反应器底部设有“滚筒式”转子，转子内设置有耐温耐磨小球。当循环灰与新鲜喷入的熟石灰一起进入干法反应塔时，先进入此转子中，在随着滚筒均匀转动的过程中，其与小球不停碰撞，可以极大程度地避免滚筒底部灰分的结块堆积。

因而，此工艺脱硫的反应效率高，氢氧化钙的用量少，无需工艺用水，运行成本低，同时，本工艺也不产生废水，烟气湿度基本不增加，不容易出现烟囱冒“白烟”的问题。如果后续工艺中含有SCR，烟气温度高且湿度低也更利于后续中/低温SCR系统中运行，利于减少SCR系统的能耗[2]。

在生活垃圾焚烧行业，采用“加湿—可调节”干法作为脱硫工艺的的烟气净化流程为：烟气从省煤器出口直接经过急冷塔，将烟气温度降低至160℃以下，再进入干法反应塔。同时，活性炭和消石灰粉末也在适宜的位置被喷入干法反应塔内，与进入干法反应塔的烟气反应。干法反应塔出口处的烟气进入布袋除尘器，经引风机引入烟囱排放进入大气。可根据烟气排放标准，在布袋除尘器和引风机之间增设SCR系统，进一步提高整个烟气净化系统的脱硝效率。

3. “双布袋”工艺分析

目前，我国生活垃圾焚烧发电行业的常规烟气处理工艺流程中，仅设置一级布袋除尘器。而近年来，采用二级布袋的“双布袋”工艺已经涌现，具体的工艺流程为：“干法脱酸+一级布袋除尘+SCR脱硝+省煤器+干法脱酸+活性炭喷射+二级布袋除尘”[3]。和常规工艺相比，此工艺可以直接处理高温烟气，并且采用干法脱硫技术，而非常规工艺所使用的半干法脱硫技术，因而此工艺脱硫不需要工艺水的参与，脱硫过程中的烟气温度无需被大幅度降低。利于后续中温SCR工艺的实现。

故而，本工艺中，无需在SCR工艺前端设置SGH蒸汽加热器，仅靠烟气本身温度即可保障中温SCR技术的应用。而常规工艺中，由于SCR工艺设置在半干法工艺后，甚至湿法工艺后，因而必须设置SGH蒸汽加热器来加热SCR反应器进口的烟气温度，以满足低温/中温SCR催化剂的使用要求。

此外，本工艺采用干法脱硫技术，所以在烟气处理过程中烟气的水含量不增加，烟气经过烟囱排入大气时，不易产生“白烟”问题，整个处理工艺流程中也不会产生额外需要处理的废水。但“双布袋”系统比常规处理工艺的占地面积大，烟气系统的风阻也比较大，会增加引风机的运行费用[3]。“双布袋”工艺流程中，如果协同上述的“加湿—可调节干法脱硫”工艺，则可实现生活垃圾焚烧行业烟气的超净排放。

在欧洲，“双布袋”工艺已在实际工程中得以应用，例如荷兰Delfzijl生活垃圾焚烧厂[3]。在我国，危险废弃物焚烧行业中已经有中式规模的“双布袋”工艺在运行，其研究结果表明，在危险废弃物焚烧行业，经过“双布袋”系统后，尾气中的二噁英的浓度能控制在0.07 ng-TEQ/Nm3左右，比仅采用一级布袋除尘器时，对二噁英的去除率提高了14%左右[4]。这主要是因为大部分二噁英被吸附在活性炭、飞灰等颗粒物中，因而会被布袋除尘器捕获去除。可见，“双布袋”系统对广泛关注的二噁英的去处率比常规工艺更高。

4. 陶瓷管同步脱硝/脱硫除尘工艺分析

陶瓷管除尘器与布袋除尘器等传统除尘工艺相比，耐高温、耐腐性好，不容易坏损，使用寿命长，因而陶瓷管除尘工艺已经日益成熟[2,5-11]。随之，一些以陶瓷管除尘为基础的协同脱硝/脱硫工艺逐渐涌现。

在陶瓷管同步脱硝/除尘方面，高温复合陶瓷滤筒与脱硝一体化的工艺已经问世。此工艺的核心是表层附带有催化剂的陶瓷管。陶瓷管可以通过过滤原理实现除尘的效果。与此同时，小苏打被喷入烟气中，当烟气通过陶瓷管时，滤筒可作为脱硝剂和氮氧化物反应的场所，在附着在陶瓷管表面的催化剂的作用下，小苏打和氮氧化物迅速反应，生成氮气，从而实现脱硝和除尘功能的一体化。

附着在陶瓷管表面的催化剂的成分和作用与SCR反应器的催化剂类似[12]，主要以钒钛系催化剂和锰铁系催化剂为主，不同体系催化剂的适用温度不同。在生活垃圾焚烧领域，考虑到余热锅炉出口温度和全厂换热发电效率，以及各类催化剂的脱硝效率，多选用中温催化剂作为陶瓷管表面附着催化剂，其最优使用温度为160~225℃，最高使用温度为250℃。

由于中温催化剂效率较高，因此可以将高温复合陶瓷滤筒可与干法脱酸工艺组合使用，以满足生活垃圾焚烧处理行业的烟气净化需求。具体工艺流程为：省煤器出口烟气经过干法反应塔脱硫后，再和脱硝剂、活性炭一起进入附有催化剂的高温复合滤筒中。技术与干法的联合使用，使得烟气避免产生“白烟”问题，并且无需对烟气进行降温，因此与生活垃圾焚烧行业常规的半干法脱硫相比，既无需冷却水，又可以有效提高热能利用率，具有节水节能的优势。

然而，为了实现酸性污染物的达标排放，干法需要使用经过研磨后的碳酸氢钠粉末作为中和试剂，其价格高于半干法所用的石灰浆。与此同时，当采用钒基催化剂时，不仅可以实效氮氧化物化物的去除，还可以促进二噁英和氧气的反应，使得二噁英被分解为CO2、H2O、HCl等无毒物质排出。其对二噁英的分解作用，与SCR工艺去除部分二噁英的原理相似。

传统布袋除尘器多采用φ160*6000mm的滤袋；而目前成熟的工程化陶瓷滤管的尺寸多为φ150*3000mm，甚至更短，但其设备的整体高度和传统布袋除尘器的高度近似。陶瓷滤管和布袋除尘器的过滤风速基本一致，因而，在相同的过滤风量时，陶瓷滤管除尘器的占地面积约为传统布袋除尘器的2倍。即使考虑到SCR脱硝设备的占地，除尘和脱硝复合陶瓷滤筒一体化装备的占地面积仍比“布袋除尘器+SCR”大。

目前，此处理技术在我国焦化等行业有正在建设的实际工程项目，但在生活垃圾焚烧发电行业，采用此工艺的实际工程案例鲜有报道，因而，其在生活垃圾焚烧领域的应用效果和稳定性尚有待探究与工程实践的检验。

陶瓷管除尘器同步脱硫/除尘方面，刘海弟等[4]人将一定量的NaHCO3粉体和空气一起喷射，使其穿过陶瓷管管壁，NaHCO3以粉饼层的形式积累在陶瓷管表面。之后，其再使得带有SO2的气流通过附着有NaHCO3粉饼层的陶瓷管，发现可以以陶瓷管作为反应器，在140～200℃的温度下实现高效脱硫，且厚度为50 μm的NaHCO3饼层即可实现烟气中SO2的超净排放。

此工艺采用干法脱硫工艺，有效集成了脱硫和除尘工艺，且反应温度的范围较广且较高，设备整体的占地面积小。然而，此工艺目前尚处于实验室研究阶段，尚未见其应用于实际工程的相关报道。

5. 低温等离子协同治理技术分析

等离子体技术于上世纪70年代即被应用于脱硫脱硝领域[13-14]，近年来，随着火电、钢铁、生活垃圾焚烧等行业烟气排放标准的提高，等离子体脱硝工艺，开始被关注与研究[14]。低温等离子体脱硝技术的原理是：当外加电压达到气体的着火电压时，空气中的氧气等气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体，这些产生的自由基，包括O、HO2、HO、O3等，将NO氧化成NO2、N2O5，再与H2O反应生成HNO3。

目前在生活垃圾焚烧处理行业，已经有中式规模的烟气处理项目采用低温等离子体脱硝技术。低温等离子体技术除了可以实现脱硝的功能外，还可以同时将烟气中的二噁英氧化分解为有机羧酸，甚至彻底氧化分解成HCl、CO2和H2O等；并把烟气中的单质Hg0氧化成离子态的Hg2+，其可与烟气中的HCl反应，生成稳定的氯化汞或氯化亚汞，从而实现除汞的效果。

与传统的烟气净化技术相比，低温等离子体脱硝技术具有设备简单、占地面积小、可以布置在烟道上的特点；其运行过程中无需使用脱硝剂，可以避免脱硝剂过量喷射而造成的“氨逃逸”现象，从而避免硫酸铵造成的“蓝烟”现象；其不产生二次污染且能同时去除多种污染物 [14]。并且，当单级低温等离子体的脱硝效率无法达标时，可考虑多级串联使用，提高脱硝效率。

与此同时，由于此技术会产生大量的臭氧、自由基等氧化能力极强的物质，因而在使用时，需要充分考虑其安全性，设备需配置臭氧破坏装置等以消除过量产生的臭氧等强化性物质。其次，其最终脱硝产物为硝酸，本身具备腐蚀性，因而应用此技术处理后的烟气对于后续烟气处理设备以及烟囱均具有较强的腐蚀性。此外，生活垃圾焚烧行业烟气成分随垃圾成分、燃烧情况等多因素的影响，处于时刻变化的非稳态，而目前自由基产生技术的可调控性有一定局限性，一定程度上限制了其在生活垃圾焚烧行业烟气处理中的应用。

在生活垃圾焚烧处理行业，目前已经有中试规模的采用低温等离子工艺作为提标改造技术的工程案例。由于其具有占地空间小等优势，故而在常规工艺面临氮氧化物提标改造，且烟气净化工艺改造空间受限时，可以作为备选技术之一。

6. 结语

近年来，随着生活垃圾焚烧行业烟气排放标准的提高，越来越多的烟气处理新工艺、新技术正逐渐在被开发、被研究。本文介绍了几种与现有生活垃圾焚烧处理行业常规烟气净化工艺不同，并可能应用于本行业的新工艺，包括已经在欧洲具有实际工程案例的“双布袋工艺”，也有尚处于实验室、现场中试等阶段的其它工艺。

未来，生活垃圾焚烧行业还会进一步发展，并且会面临垃圾分类、农村垃圾处理、工业废弃物与生活垃圾协同处置等方面的挑战，烟气净化工艺也会随之一同面临这些新的挑战。本文上述的这些烟气净化新工艺、新技术为生活垃圾焚烧行业烟气净化方面的新挑战提供了一些解决思路。