垃圾焚烧烟气污染物处理技术研究

垃圾焚烧烟气污染物处理技术研究垃圾焚烧烟气污染物处理技术研究中国电建集团华中电力设计研究院有限公司汇报人：张卫峰汇报单位：2021/12/82研究背景研究内容第二部分研究成果创新点第六部分目 录第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分项目应用前景展望2021/12/83第一部分 项目背景 政策要求“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划中要求，到2020年底，设市城市生活垃圾焚烧处理能力生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上。“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划中要求，到2025年底，全国城镇生生活垃圾焚烧处理能力活垃圾焚烧处理能力达到80万吨/日左右，城市生活垃圾焚烧处理能力占比65%左右。“垃圾围城”压力根据国家统计局2021年统计年鉴数据显示，我国城市生活垃圾清运量已经达到了23511.7万吨。焚烧发电，二次污染酸性气体（SO2、HCl）氮氧化物颗粒物二噁英重金属2021/12/84序号污染物名称单位GB 18485-2014标准值欧盟 EU 2010/75/EC某地方要求本课题排放设计值1小时均值24小时均值半小时均值24小时均值1小时均值24小时均值1小时均值24小时均值1颗粒物 mg/Nm330203010101010102HClmg/Nm360506010-60103SO2mg/Nm31008020050353535354NOxmg/Nm3300250400200808080505COmg/Nm31008010050-100506Hgmg/Nm30.050.05-0.057Cd+Ti mg/Nm30.10.05-0.18Pb+Sb+As+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+Vmg/Nm310.5-0.59二噁英类NgTEQ/Nm30.10.1-0.05污染物排放标准第一部分 项目背景除国标和欧标外，部分省市还制定了更为严格的排放标准：河北省在2021年1月发布了生活垃圾焚烧大气污染物控制标准（DB 13/5325-2021），颗粒物、SO2、NOx的排放浓度（24小时均值）分别不超过8mg/m、20mg/m、120mg/m。海南省发布海南省生活垃圾焚烧污染控制标准（DB 46/484-2019）中，二噁英的排放浓度要求小于0.05Ng TEQ/Nm3。郑州市环境污染防治玫坚战领导小组办公室关于修订生活垃圾焚烧发电、医疗废物、危险废物焚烧处置等行业超低排放标准的通知（以下简称通知）中的对垃圾污染物排放限值提出了要求，其中颗粒物、NOx、SO2的排放浓度（24小时均值）分别不超过10mg/m、35mg/m、80mg/m2021/12/85酸性气体脱除工艺半干法湿法SO2脱除率95%运维费用大使用少湿法SO2脱除率85%运维费用较低使用多半干法SO2脱除率60%运维费用低使用多干法第一部分 项目背景2021/12/86颗粒物脱除工艺：袋式除尘压损（Pa）：300500；耐热好，烟气成分适应差；运维费用低生活垃圾焚烧处理工程技术规范CJJ90-2009：生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用布袋除尘器。第一部分 项目背景2021/12/87氮氧化物减排技术分级燃烧燃烧控制烟气脱硝控制燃烧温度SCRSNCRPNCR低温SCR中温SCR烟气再循环（FGR）效率：40%60%；温度：8501050投资成本：高；运维费用：低；稳定性：强。效率：90%；温度：170240投资成本：高；运维费用：高。稳定性：强效率：90%；温度：800900投资及运维：适中；单一采购源；稳定性：差第一部分 项目背景2021/12/88二噁英减排技术抑制剂添加源头控制燃烧工况控制炉内控制尾部烟道控制烟气急冷受热面清灰烟气中二噁英、重金属脱除活性炭+布袋第一部分 项目背景2021/12/89第一部分 项目背景1）研究生活垃圾焚烧炉燃后区二噁英生成的机理，开发硫氨抑制剂减少二噁英再合成的新技术，形成控制工艺和工程应用方案；2）开发基于机械化学法制备的高效低温二噁英降解催化剂，研究其对二噁英的降解效果及烟气中污染物对降解效率的影响；3）研究催化氧化系统对二噁英的脱除作用，形成二噁英催化降解控制工艺和工程应用方案；4）研究垃圾焚烧烟气中的多种污染物协同脱除技术工艺，重点针对焚烧烟气中NOx的控制工艺，形成先进的适用于垃圾焚烧烟气多种污染物协同治理的工程应用方案；5）研究湿法脱酸塔对二噁英及重金属的协同脱除作用，形成适用于垃圾焚烧烟气协同治理的新工艺；6）搭建新型多元集成垃圾焚烧烟气协同治理系统；7）以中试平台为基础，研究焚烧烟气多种污染物的脱除作用，实现平台经济性和合理性优化。主要研究内容2021/12/8102.1 酸性气体脱除及经济性比较2.2 氮氧化物脱除及经济性比较2.3 二噁英脱除工艺研究2.4 二噁英催化剂协同脱除NOx研究2.5 二噁英抑制剂及催化剂给料系统2.6 二噁英抑制剂、催化剂工程实例2.7 二噁英脱除方案经济性比较2.3.1 现有技术2.3.2 二噁英抑制剂2.3.3 二噁英催化降级工艺2.3.4 湿法脱酸塔对烟气中二噁英的影响目录第二部分 研究内容2021/12/8112.1 酸性气体脱除工艺：“半干法+干法（辅助/备用）+湿法”；“半干法+干法”项目项目参数参数机组容量2750 t/d烟气量165000 Nm/h入口HCL含量1400mg/Nm3入口SO2含量700mg/Nm3出口SO2含量35mg/Nm3“半干法+干法（辅助/备用）+湿法”；“半干法+干法（辅助/备用）”；采用“半干法+干法（辅助/备用）+湿法”：烟气净化系统出口排放值稳定且远低于现有环保指标，实现了超低排放。采用“半干法+干法（辅助/备用）”：排放值受前端锅炉工况影响较大，一旦环保要求再次提高，就将无法满足要求第二部分 研究内容2021/12/8122.1 酸性气体脱除工艺经济性比较：半干法+湿法工艺，当半干法投全力时，HCl和SO2排放浓度基本可保证10mg/m3，而再投运湿法，污染物排放浓度会降低，但经济性变差，总结运行经验，在消石灰和NaOH耗量约8kg/t、3kg/t时，整套系统的经济性最佳。总运行费用干法+湿法半干法+湿法半干法+干法。采用了湿法工艺后，HCl 和SO2的排放浓度通常可达到5mg/m3。排放指标排放指标参数参数HCL排放10mg/Nm3SO2排放10mg/Nm3结论：结论：1.“半干法+干法”可满足国标要求；2.“半干法+干法”在入口酸性气体含量较高时无法满足欧盟标准中HCL排放要求；湿法成本高，垃圾处理费每吨增加约14元；3.大城市新建垃圾焚烧发电厂或者排放标准高于欧盟标准的，根据垃圾成分，推荐采用“半干法+干法（辅助/备用）+湿法工艺”项目消石灰氢氧化钠（30%）设备折旧电合计消耗量（kg/t）吨垃圾费用/元消耗量（kg/t）吨垃圾费用/元吨垃圾费用/元功率（kW）吨垃圾费用/元半干法+干法12.00 8.4/4.5496.811.7424.64干法+湿法15.00 10.44.223.88.4824.417.1439.74半干法+湿法8.00 5.63.00 2.710.00 952.00 19.80 38.10 电价按照0.65元/kWh；电量包括引风机电量；运行费用核算不含人工，设备折旧按照10年计算湿法系统含GGH第二部分 研究内容2021/12/8132.2 氮氧化物脱除工艺“SNCR”；“SNCR+FGR”；“PNCR”项目项目参数参数机组容量1300 t/d初始NOx含量310mg/Nm3无论采用SNCRFGR还是SNCRFGR+PNCR工艺，都不能实现NOx超净排放（50mg/m3），对于排放要求高的地区，仍需要增加SCR系统。“SNCR”“SNCR+FGR”“PNCR”第二部分 研究内容2021/12/8142.2 氮氧化物脱除工艺经济性比较：FGR投资及运维费用低，受季节影响大，冬季易发生燃烧不充分，二噁英超标；FGR可用SNCR+PNCR作为补充；SNCR+SCR：投资成本高，运行成本大，排放可低于50mg/Nm3。结论：结论：1.要求NOx200mg/Nm3或仅满足国标或者欧标时，推荐采用采用“SCNR+FGR”；2.要求NOx100mg/Nm3时，采用“SCNR+PNCR+FGR”或“SCNR+SCR+FGR”，PNCR脱硝剂供应经济的条件下推荐采用“SCNR+PNCR+FGR”，否则推荐“SCNR+SCR+FGR”方案；3.要求NOx50mg/Nm3时，推荐采用“SNCR+SCR+FGR/PNCR”工艺。项目项目参数参数机组容量300 t/d出口NOx含量100mg/Nm3入口NOx300400mg/Nm3SNCR+FGR/SNCR+PNCR100mg/Nm3SCR50mg/Nm3出口第二部分 研究内容2021/12/815开发了一种硫氨抑制剂减少二噁英再合成的新技术，稳定工况下二噁英生成量减少90wt.%以上；开发出硫氨基抑制剂，形成二噁英抑制方案；开发出二噁英抑制剂、催化剂给料系统；二噁英抑制剂、催化剂、给料系统在浙江大学“垃圾焚烧技术与装备国家工程实验室”的中试平台进行了中试试验；二噁英抑制剂、催化剂、给料系统在电厂中使用。2.3 二噁英脱除工艺3.3.1 现有技术3.3.2 二噁英抑制剂3.3.3 二噁英催化降解工艺3.3.4 湿法脱酸塔对烟气中二噁英的影响第二部分 研究内容2021/12/816温度升高会增加二噁英的饱和蒸汽压，固相二噁英向气相转移的份额增加；吸附是放热反应，温度升高不利于反应发生；运行温度不能无限降低，必须保证高于一定的温度（130），否则吸湿盐的潮解会造成设备的腐蚀。烟气温度现有技术：活性炭吸附+布袋除尘器除尘，是最典型和最常用的工艺，该工艺可以除去烟气中97%以上的二噁英。二噁英的去除效率受到烟气温度、活性炭喷射量、活性炭性能等影响。活性炭的喷入量小于65mg/Nm时，移除效率随活性炭的进给量的增加而增加；当活性炭的喷入量大于150mg/Nm时，移除效率基本不受喷入量的影响，维持在97%左右；活性炭的喷射速率达到150mg/Nm时，出口二噁英质量浓度可以达到0.1ng TEQ/Nm3。活性炭喷射量活性炭的孔结构如比表面积、孔容和孔径分布等是决定活性炭巧附性能的关键参数，也是影响二噁英吸附的重要因素；吸附过程中，吸附剂的孔直径与吸附质分子直径最佳比值为1.73。活性炭性能2.3.1 现有技术现有技术2.3.2 二噁英抑制剂2.3.3 二噁英催化降级工艺2.3.4 湿法脱酸塔对烟气中二噁英的影响第二部分 研究内容2021/12/817筛选出具有代表性的硫氨阻滞剂、并开展了对二噁英生成影响的研究；筛选出具有代表性的磷基阻滞剂并开展了对二噁英生成影响的研究；使用试验手段探索阻滞剂对二噁英生成过程中碳、氯和催化金属的形态特征变化；筛选出具有代表性的碱基材料；开展碱基材料协同优化阻滞二噁英生成的实验研究。二噁英生成机理研究2.3.2 二噁英抑制剂二噁英生成及阻滞试验系统热重-红外联用实验设备试验内容二噁英抑制剂试验系统第二部分 研究内容2021/12/818 76%80%84%88%92%96%100%硫氨基阻滞剂3号硫氨基阻滞剂2号阻滞率 总浓度 TEQ浓度硫氨基阻滞剂1号不同硫氨基复合阻滞剂硫氨基复合阻滞剂对二噁英生成的阻滞效果1号（S%/N%：42%/37%）阻滞效果最好，对二噁英生成总量及毒性当量浓度阻滞率均在99%以上。筛选了3种硫氨基复合硫氨基复合阻滞剂阻滞剂（1号、2号、3号），其硫氮元素所占百分比分别为42%/37%、43%/19%、33%/14%；利用模拟飞灰开展了新型硫氨基复合阻滞二噁英合成的研究新型硫氨基复合阻滞二噁英合成的研究。硫氨基阻滞二噁英生成研究试验内容筛选出具有代表性的筛选出具有代表性的硫氨阻滞剂、硫氨阻滞剂、并开展了对二噁英生成影响的研并开展了对二噁英生成影响的研究；究；筛选出具有代表性的磷基阻滞剂并开展了对二噁英生成影响的研究；使用试验手段探索阻滞剂对二噁英生成过程中碳、氯和催化金属的形态特征变化；筛选出具有代表性的