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袋式除尘器在垃圾焚烧炉烟气净化系统中的应用
一、前言
随着国民经济和城市建设的发展 , 全国城市生活垃圾的量呈逐年增加的趋势 , 而人们对城市环境质量要求的提高 , 城市生活垃圾已成了困扰市政建设的难题之一。
对城市生活垃圾的处理 , 除了少量采用堆肥或其他处理方法外 , 填埋是城市生活垃圾处理的主要手段。但是 , 在全国许多大中城市 , 现有的垃圾填埋场已难以满足需要 , 而新填埋场的选址因为城市化地区的扩大而越来越远离市区 , 且征地动迁困难 , 必然使垃圾处理费增高。同时 , 这种传统的集中堆弃方法不但占用大量的土地资源 , 而且造成二次污染 , 还会因大吨位远距离的垃圾运输而增加城市交通的负荷。而且 , 随着城市建设的不断发展 , 这种矛盾会越来越突出。
生活垃圾的焚烧技术具有垃圾处理、并具有能外供能源及回收废金属等收益 , 因此能达到垃圾处理无害化、减量化、资源化的目的。但由于焚烧后产尘有害、有毒的烟尘 , 严格净化才行。在我国颁布的 “ 生活垃圾焚烧污染控制标准 ” 中 , 更是明确规定 : 生活垃圾焚烧炉除尘装置采用袋式除尘器。
日本、美国、欧洲及韩国、新加坡和台湾等工业发达我国及地区已在处理生活垃圾、工业垃圾及特殊废弃物的设施中大量采用焚烧技术。我国的深圳也早在许多年前 就对垃圾焚烧技术进行了探索和实践 , 至今已有了多年的运行经验 ; 目前在上海已分别在浦东和浦西兴建了两座大型的垃圾焚烧厂 , 浦东的垃圾焚烧厂已投入运行 , 浦西的垃圾焚烧厂也即将点火试车 , 在广州已有数座中小型垃圾焚烧厂已投入运行 , 在北京、大连、武汉等大、中城市 , 垃圾焚烧厂已在筹建之中。用焚烧处理垃圾将会成为垃圾处理的重要手段。
二、 生活垃圾焚烧厂的烟气净化工艺
目前 , 我国垃圾焚烧炉的烟气净化多采用干法和半干法净化工艺。半干法净化工艺是将碱性反应物以液态形式加入 , 中和反应的生成物以固态形式收集 , 其组合形式一般为 “ 喷雾反应器 + 袋式除尘器 ” 。半干法工艺不但可以达到较高的污染物净化效率 , 相对湿法工艺来说流程简单 , 无废水需要处理 , 投资和运行费用较低 , 在国外应用较为普遍。目前在上海的两座大型垃圾焚烧厂均采用此工艺。
三、 生活垃圾焚烧厂烟尘的特点
要净化烟气 , 首先了解生活垃圾焚烧烟气的特性。生活垃圾焚烧产生的烟尘具有如下特点 : 1. 烟气含湿量大。这是因为生活垃圾中原本的含水量就大 , 而且在燃烧中一些碳氢化合物也生成水汽。一般含湿量在 23 ～ 30% 。
2. 因垃圾成分复杂 , 燃烧后产生的烟尘中有毒、有害成分也复杂 , 其中包括一些微量的金属 , 如汞、镉、铅、钼、铬、镍、铜 …… 。而且产生的颗粒物的粒度也较细 , 粘度还高。
3. 烟气成分也复杂。与燃煤锅炉不同 , 它不但含有 O 2 、 SO x 、 CO 2 、 NO x 等外 , 还有 HCl 、 HF 等酸性气体 , 水蒸汽 , 总烃 (THC) 。这在滤料的选择时都仔细加以研究、考虑。
4. 由于燃烧中还可能产生二恶英和呋喃等致癌物质 , 对人体其有害。一般都在袋式除尘器前喷入活性炭来吸附 , 这也要注意。
5. 烟尘粒径细、粘度高。
从以上特点可以看出 , 生活垃圾焚烧烟气净化和除尘既具有相当大的难度又十分重要。
四、 关于袋式除尘器的选型
1. 袋式除尘器清灰方式的确定
袋式除尘器常用的清灰方法有反吹风、振动和脉冲的清灰方法。反吹风、振动的清灰方法 , 能耗低 , 但一般过滤速度选用也比脉冲清灰方法低一半左右 , 这样导致占地面积大 , 增加初投资费用。
在对粉尘的捕集效率上 , 两者的区别并不大。这是因为滤料上的粉尘层并不是很容易被 “ 过度清灰 ” 的 , 而且在垃圾焚烧上经常出现的问题是清灰不好 , 也就是说滤袋上的灰清不下来 , 导致阻力不断增加。
在垃圾焚烧炉上的袋式除尘器好采用分室结构。这方便在不影响焚烧炉运行的情况下进行维修。而且分室后可采用三状态清灰的方法来提高清灰的效果。
在采用脉冲袋式除尘器时 , 我们一般采用的喷吹的压力为 4.5 ～ 6.5kg/cm 2 。
2. 袋式除尘器的确定
(1) 首先要正确确定燃烧的烟气量。因为袋式除尘器大小取决于过滤面积的多少 , 一但确定就不好改变 , 如果烟气量估算小了 , 则实际过滤速度就大 , 导致设备阻力大 , 清灰不良 , 难以长期连续运行 ; 而估算大了 , 则设备初投资高 , 但运行上不会有什么问题。
(2) 滤袋材质的选择。要根据烟尘的性质和烟气的成分选择合适的滤料。滤料的选择是关键 , 如果滤料不合适 , 使用寿命受影响 , 而更换滤料的费用却不菲。
滤料的材质要考虑以下因素 : 耐温、耐酸、耐碱、耐氧化等 ; 另外 , 由于垃圾焚烧烟气的湿度大 , 抗水解能力也是选择滤料考虑的一个因素。由于滤袋材质的不同其价格差异很大 , 所以终的选择往往是一次性投资和运行成本及效果综合考虑的结果。不同的滤料的使用温度、除尘效率、清灰性能、费用及对烟气中不同化学成分的程度都 不一样 , 需要综合考虑来选择。
一般可供选择的滤料有 : 玻璃纤维滤料 ,Teflon,Ryton,P84,Gore-tex 等。 Ryton 滤料其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好 , 价格也不太贵 , 只要烟气含氧量低于其能耐受的程度 ( 不同的温度下能耐受的含氧量不同 ), 就能取得良好效果。 P84 的捕尘效果比 Ryton 更好 , 但耐水解能力不如 Ryton 。戈尔塔克斯性能好 , 但价格较高 , 特氟纶耐酸、碱等性能好 , 但价格昂贵。玻纤布不能过滤含 HF 的气体 , 但价格比较适宜。
(3) 注意烟气的酸露点。当烟气温度低于酸露点时 , 结露所产生的酸液将腐蚀设备和在滤料上形成烟尘粘结。因此要对除尘系统采取一些措施 , 如灰斗加热 , 热风循环 , 管道旁通 , 设备保温、烟气加热等。
(4) 注意选择制造精良的设备。尤其是脉冲喷吹系统的各部件、组件 , 各检查门 , 出灰、输灰装置、滤袋与花板的配合、滤袋笼骨的设计及加工质量 ( 光洁度和垂直度等 ) 都要好 , 否则会影响设备的长期良好运行。
五、 袋式除尘器的应用
1. 上海某生活垃圾焚烧厂 该厂日处理生活垃圾 1000t/d, 其烟气净化系统采用半干法旋转喷雾吸收塔和袋式除尘器。
从焚烧炉来的酸性烟气进入旋转喷雾吸收塔 , 被雾化的石灰浆液中和、吸收 , 再被喷入的活性炭粉吸附掉重金属和二恶英等有害物质 , 然后所有烟气和绝大部分粉尘一起进入袋式除尘器 , 经袋式除尘器过滤后的干净气体由引风机送到烟囱排出。由于粉尘停留在袋式除尘器的滤袋上 , 一些未反应完的石灰、活性炭就在滤袋上继续中和、吸附烟气中的酸性物质与重金属以及二恶英等有害物质 , 进一步提高了净化率。
袋式除尘器入口设置有旁通阀 , 当烟气温度大过滤料的承受温度时 , 即打开旁通阀 , 保护滤袋 ; 当烟气温度低于酸露点温度时 , 则打开电加热系统提高烟气温度。
正常工况时 , 进入袋式除尘器烟气的组成如下 :
成分 烟尘 HCl SO 2 HF NO x Hg Cd Ni+As Sh+Co+Sn+V
含量， mg/m 3 350 <50 <200 <2 320 ～ 350 0.3 1.2 3 80
袋式除尘器的技术参数如下 :
处理风量 84000Nm 3 /h
烟气温度 140 ℃
过滤面积 1980m 2
过滤速度 1.06m/min
滤袋规格 180 ～ 5000mm
滤袋材质 P84+PTFE 覆膜 ( 进口 )
出口粉尘浓度 ＜ 50mg/m 3
该项目已于 2001 年 12 月点火运行 , 性能良好。
2. 上海另一生活垃圾焚烧厂
该厂一期工程是两条日处理 500t/d 生活垃圾焚烧炉。配套的袋式除尘器规格如下 :
处理风量 96000Nm 3 /h
烟气温度 140 ℃
过滤面积 2272m 2
过滤速度 1.08m/min
滤袋规格 直径 127 ～ 4900mm
滤袋材质 Ryton/Ryton 抗酸性 ( 进口 )
出口粉尘浓度 ＜ 50mg/m 3
当进入袋式除尘器的温度＜ 130 ℃ 时 , 开启电加热器 ; 当入口温度＞ 240 ℃ 时 , 打开旁通阀。
