袋式除塵器在垃圾焚燒爐煙氣凈化系統中的應用
宋七棣 徐天平 陳安琪
（科林集團·吳江寶帶除塵有限公司）
一、前言
隨著國民經濟和城市建設的發展,全國城市生活垃圾的量呈逐年增加的趨勢,而人們對城市環境質量要求的提高,城市生活垃圾已成了困擾市政建設的難題之一。
對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,在全國許多大中城市,現有的垃圾填埋場已難以滿足需要,而新填埋場的選址因為城市化地區的擴大而越來越遠離市區,且征地動遷困難,必然使垃圾處理費增高。同時,這種傳統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,還會因大噸位遠距離的垃圾運輸而增加城市交通的負荷。而且,隨著城市建設的不斷發展,這種矛盾會越來越突出。
生活垃圾的焚燒技術具有垃圾處理徹底、并具有能外供能源及回收廢金屬等收益,因此能達到垃圾處理無害化、減量化、資源化的目的。但由于焚燒后產塵有害、有毒的煙塵,必須嚴格凈化才行。在我國頒布的“生活垃圾焚燒污染控制標準”中,更是明確規定:生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。
日本、美國、歐洲及韓國、新加坡和臺灣等工業發達國家及地區已在處理生活垃圾、工業垃圾及特殊廢棄物的設施中大量采用焚燒技術。我國的深圳也早在許多年前就對垃圾焚燒技術進行了探索和實踐,至今已有了多年的運行經驗;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行,浦西的垃圾焚燒廠也即將點火試車,在廣州已有數座中小型垃圾焚燒廠已投入運行,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成為垃圾處理的重要手段。
吳江寶帶除塵有限公司早在1998年就為新加坡TUAS南方垃圾處理廠的6條700t/d的垃圾焚燒爐制造了6套6800m2的脈沖袋式除塵器,2001年為浦東新區生活垃圾焚燒廠制造了3臺1980m2的脈沖袋式除塵器,2002年為江橋生活垃圾焚燒廠制造了2臺2272m2的脈沖袋式除塵器。另外還為北京、上海、浙江、江蘇等地其他一些中、小型垃圾焚燒爐配套了袋式除塵器。
二、 生活垃圾焚燒廠的煙氣凈化工藝 目前,我國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物以液態形式加入,中和反應的生成物以固態形式收集,其組合形式一般為“噴霧反應器+袋式除塵器”。半干法工藝不但可以達到較高的污染物凈化效率,相對濕法工藝來說流程簡單,無廢水需要處理,投資和運行費用較低,在國外應用較為普遍。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 要凈化煙氣,首先必須了解生活垃圾焚燒煙氣的特性。生活垃圾焚燒產生的煙塵具有如下特點: 1. 煙氣含濕量大。這是因為生活垃圾中原本的含水量就大,而且在燃燒中一些碳氫化合物也生成水汽。一般含濕量在23～30%。 2. 因垃圾成分復雜,燃燒后產生的煙塵中有毒、有害成分也復雜,其中包括一些微量的金屬,如汞、鎘、鉛、鉬、鉻、鎳、銅……。而且產生的顆粒物的粒度也較細,粘度還高。 3. 煙氣成分也復雜。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)。這在濾料的選擇時都必須仔細加以研究、考慮。 4. 由于燃燒中還可能產生二惡英和呋喃等致癌物質,對人體極其有害。一般都在袋式除塵器前噴入活性炭來吸附,這也要注意。 5. 煙塵粒徑細、粘度高。 從以上特點可以看出,生活垃圾焚燒煙氣凈化和除塵既具有相當大的難度又十分重要。
四、 關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、振動和脈沖的清灰方法。反吹風、振動的清灰方法,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,這樣導致占地面積大,增加初投資費用。 在對粉塵的捕集效率上,兩者的區別并不大。這是因為濾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常出現的問題是清灰不好,也就是說濾袋上的灰清不下來,導致阻力不斷增加。 在垃圾焚燒爐上的袋式除塵器最好采用分室結構。這方便在不影響焚燒爐運行的情況下進行維修。而且分室后可采用三狀態清灰的方法來提高清灰的效果。 在采用脈沖袋式除塵器時,我們一般采用的噴吹的壓力為4.5～6.5kg/cm2。 2. 袋式除塵器的確定 (1) 首先要正確確定燃燒的煙氣量。因為袋式除塵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,則實際過濾速度就大,導致設備阻力大,清灰不良,難以長期連續運行;而估算大了,則設備初投資高,但運行上不會有什么問題。 (2) 濾袋材質的選擇。要根據煙塵的性質和煙氣的成分選擇合適的濾料。濾料的選擇是關鍵,如果濾料不合適,使用壽命受影響,而更換濾料的費用卻不菲。 濾料的材質要考慮以下因素: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因素。由于濾袋材質的不同其價格差異很大,所以最終的選擇往往是一次性投資和運行成本及效果綜合考慮的結果。不同的濾料的使用溫度、除塵效率、清灰性能、費用及對煙氣中不同化學成分的耐腐蝕程度都不一樣,需要綜合考慮來選擇。 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。戈爾塔克斯性能好,但價格較高,特氟綸耐酸、堿等性能好,但價格昂貴。玻纖布不能過濾含HF的氣體,但價格比較適宜。 (3) 注意煙氣的酸露點。當煙氣溫度低于酸露點時,結露所產生的酸液將腐蝕設備和在濾料上形成煙塵粘結。因此要對除塵系統采取一些措施,如灰斗加熱,熱風循環,管道旁通,設備保溫、煙氣加熱等。 (4) 注意選擇制造精良的設備。尤其是脈沖噴吹系統的各部件、組件,各檢查門,出灰、輸灰裝置、濾袋與花板的配合、濾袋籠骨的設計及加工質量(光潔度和垂直度等)都要好,否則會影響設備的長期良好運行。
五、 袋式除塵器的應用 1. 上海某生活垃圾焚燒廠 該廠日處理生活垃圾1000t/d,其煙氣凈化系統采用半干法旋轉噴霧吸收塔和袋式除塵器。工藝流程見圖1。
從焚燒爐來的酸性煙氣進入旋轉噴霧吸收塔,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,然后所有煙氣和絕大部分粉塵一起進入袋式除塵器,經袋式除塵器過濾后的干凈氣體由引風機送到煙囪排出。由于粉塵停留在袋式除塵器的濾袋上,一些未反應完的石灰、活性炭就在濾袋上繼續中和、吸附煙氣中的酸性物質與重金屬以及二惡英等有害物質,進一步提高了凈化率。 袋式除塵器入口設置有旁通閥,當煙氣溫度超過濾料的承受溫度時,即打開旁通閥,保護濾袋;當煙氣溫度低于酸露點溫度時,則打開電加熱系統提高煙氣溫度。 正常工況時,進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 | 袋式除塵器的技術參數如下: 處理風量 84000Nm3/h 煙氣溫度 140℃ 過濾面積 1980m2 過濾速度 1.06m/min 濾袋規格 180～5000mm 濾袋材質 P84+PTFE覆膜(進口) 出口粉塵濃度 ＜50mg/m3 該項目已于2001年12月點火運行,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格如下: 處理風量 96000Nm3/h 煙氣溫度 140℃ 過濾面積 2272m2 過濾速度 1.08m/min 濾袋規格 直徑127～4900mm 濾袋材質 Ryton/Ryton抗酸性(進口) 出口粉塵濃度 ＜50mg/m3 當進入袋式除塵器的溫度＜130℃時,開啟電加熱器;當入口溫度＞240℃時,打開旁通閥。 該項目正在安裝調試之中,年底將點火投運。
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