工業(yè)污泥回收價值高，具有顯著的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，但是污泥焚燒后產(chǎn)生的煙氣含有大量污染物，需要進(jìn)行綜合治理。本文首先探討了多種脫酸工藝，然后重點(diǎn)對鈉堿法和石灰石石膏法進(jìn)行技術(shù)比較并開展運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析，最后根據(jù)污泥焚燒煙氣的特點(diǎn)，提出適合目前環(huán)保要求的煙氣脫酸處理工藝。研究表明，干法脫酸 + 濕法脫酸復(fù)合工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，值得廣泛推廣和應(yīng)用。
部分工業(yè)污泥有較高的回收價值，若回收其中有效成分，不僅可以緩解環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且具有顯著的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，國內(nèi)已經(jīng)有多項火法危廢處置項目。污泥焚燒后產(chǎn)生的煙氣含有大量污染物，需要進(jìn)行綜合治理。為切實(shí)改善空氣質(zhì)量，各地都響應(yīng)國家號召，陸續(xù)制定了大氣污染防治行動計劃，大幅度削減二氧化硫、氮氧化物、粉塵等的排放量，確?？諝赓|(zhì)量全面改善。因此，本文重點(diǎn)分析了工業(yè)污泥焚燒煙氣的脫酸工藝。
一、脫酸工藝類型
工業(yè)污泥焚燒后產(chǎn)生的煙氣含有一定量的氯化氫（HCl）、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和氟化氫（HF）等，為了滿足環(huán)保要求，其需要設(shè)置脫酸系統(tǒng)。酸性氣體凈化工藝分為干法、半干法和濕法三種，每種工藝有多種組合形式，也各有優(yōu)缺點(diǎn)。
1、干法脫酸
干法脫酸是將石灰粉或小蘇打噴入煙道或干法脫酸塔中，使其與酸性氣體接觸并發(fā)生反應(yīng)。生成的產(chǎn)物一部分經(jīng)煙道或干法脫酸塔底部排出，一部分與粉塵一起由除塵器捕集下來，經(jīng)排灰收集系統(tǒng)收集后再進(jìn)行深化處理。凈化的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙囪排至大氣。干法脫酸具有操作方便、投資成本低等特點(diǎn)，但干法工藝原理是干粉與煙氣接觸反應(yīng)，反應(yīng)接觸面小，干粉的用量比較高。
2、半干法脫酸
半干法工藝是將一定濃度的石灰漿噴入吸收塔中與酸性氣體反應(yīng)，確保石灰漿液霧滴與煙氣充分混合，反應(yīng)后生成的部分副產(chǎn)物沉降到吸收塔底部排出，而另外一部分的細(xì)微顆粒與粉塵一起經(jīng)除塵器捕集下來，收集后進(jìn)行處理。凈化的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙囪排入大氣。半干法工藝技術(shù)成熟，在垃圾焚燒中運(yùn)用比較多。
3、濕法脫酸
在工業(yè)垃圾處理中，濕法脫酸用得比較多的是石灰石石膏法和鈉堿法。濕法工藝對煙氣污染物的去除效果好，爐后煙氣經(jīng)除塵后進(jìn)入濕式脫酸塔，煙氣與堿液反應(yīng)，以去除煙氣污染物，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙囪排出。脫酸塔排出的廢水經(jīng)處理后方可排放。濕式脫酸塔的型式很多，其共同點(diǎn)都是盡可能增加氣-液兩相接觸的面積和時間，以提高效率。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，濕式工藝對酸性污染物的去除效率高，能夠適應(yīng)各種工況的運(yùn)行要求。
從目前來看，在煙氣脫酸凈化工藝中，濕法工藝效果最好，其次為半干法工藝。濕法工藝對污染物的脫除率高，但會產(chǎn)生廢水，系統(tǒng)復(fù)雜。干法工藝二次產(chǎn)物很少，易于處理，但其酸性氣體脫除率比較低。
二、脫酸工藝選擇
工業(yè)污泥來料復(fù)雜，變化很大，工業(yè)污泥焚燒后產(chǎn)生的煙氣有四大特點(diǎn)。一是煙氣攜帶粉塵多。粉塵主要由金屬、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)等組成。二是含濕量大。工業(yè)污泥含水量比較高，所以含塵煙氣的含濕量較大，按體積比計算，水分含量介于30%-40%。三是含有腐蝕性氣體。煙氣中含有一定量的氯化氫（HCl）、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和氟化氫（HF）等。四是來料不穩(wěn)定，導(dǎo)致煙氣成分也不穩(wěn)定，腐蝕性氣體成分變化比較大。
脫酸工藝選擇需要滿足以下要求：一是煙氣中的水不冷凝，否則會導(dǎo)致水處理規(guī)模變大；二是布袋收塵器入口煙氣溫度足夠高卻不糊袋；三是脫酸副產(chǎn)物易處置；四是煙氣達(dá)標(biāo)排放。
干法脫酸效率不高，一般保持在30%-60%。半干法工藝成熟，在垃圾焚燒中運(yùn)用比較多，但因污泥來料不穩(wěn)定，煙氣成分變化很大且煙氣量比較小，人們需要保證布袋除塵器進(jìn)口溫度，而半干法脫酸系統(tǒng)效率難以保證。濕法脫酸效率高，滿足煙氣成分變化大的處置要求，系統(tǒng)穩(wěn)定，比較適用于工業(yè)污泥焚燒煙氣處理系統(tǒng)。因此，本文推薦工業(yè)污泥焚燒煙氣處理采用干法脫酸 + 濕法脫酸復(fù)合工藝。
三、石灰石石膏法和鈉堿法的技術(shù)比較
1、石灰石石膏法
除塵處理后，鍋爐排出的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫酸裝置。煙氣與脫酸塔內(nèi)噴淋出的石膏漿液充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2被去除。凈化后的煙氣經(jīng)脫酸塔頂部的除霧器除去霧滴，然后通過煙囪排入大氣。其他有害物質(zhì)（如飛灰、SO3、HCl 和 HF）大部分也得到去除。脫硫副產(chǎn)品石膏通過石膏排出泵從脫酸塔抽出，輸送至脫水系統(tǒng)進(jìn)行過濾脫水，石膏脫水后含水量降到小于10%。
一套完整的石灰石-石膏濕法全煙氣脫硫裝置由煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、漿液排放及事故漿液系統(tǒng)等構(gòu)成。吸收塔SO2的脫除原理如下：
2、鈉堿法
鈉堿法以氫氧化鈉作為脫硫劑，通過泵將其打入脫酸塔內(nèi)，使其與煙氣中的 SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈉和硫酸鈉，并通過加入新鮮脫硫劑來調(diào)節(jié)溶液pH，使溶液保持較高的脫硫率，廢液排入廢水系統(tǒng)進(jìn)行處理。鈉堿法技術(shù)成熟，脫硫率高，吸收過程中無堵塞等現(xiàn)象，可以有效對煙氣進(jìn)行脫酸處理，不會產(chǎn)生二次污染。一套完整的鈉堿法脫酸系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、堿液制備系統(tǒng)和工藝水系統(tǒng)等構(gòu)成，其涉及的主要反應(yīng)如下：
3、兩種工藝比較
石灰石石膏法和鈉堿法兩種工藝的綜合比較結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，石灰石石膏法比鈉堿法多一套石膏脫水系統(tǒng)，其系統(tǒng)復(fù)雜，投資成本高，但運(yùn)行成本低，廢水產(chǎn)生量小。
四、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析
1、概述
下面以某工業(yè)污泥處置項目為例，分析和比較其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。本項目擬選用“SNCR+急冷塔+干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵器+濕法洗滌塔”復(fù)合工藝，擬選工藝主要包括五部分。
一是 SNCR。在高溫（800-1000℃）條件下，利用還原劑將 NOx 還原成 N2，噴氨接口設(shè)置在余熱鍋爐合適位置，脫硝效率為45%-60%。二是急冷塔。將煙氣溫度從 500℃迅速降溫至低于200℃，避開二噁英的二次合成溫度區(qū)間，抑制二噁英的二次生成。三是干法脫酸。脫除煙氣中，部分酸性物質(zhì)含硫量高，而小蘇打成本高，脫硫劑采用消石灰粉。四是布袋除塵器。其可以去除煙塵，去除率通常超過 99.9%。五是濕法脫酸塔。濕法脫酸塔是煙氣達(dá)標(biāo)排放的重要手段，脫酸工藝采用 NaOH或石灰石作為脫酸藥劑，即使煙氣中SO2、HCl等酸性氣體濃度偏高，也能保證煙氣達(dá)標(biāo)排放。
2、運(yùn)行成本計算說明
有關(guān)成本費(fèi)用數(shù)據(jù)均以設(shè)備100%負(fù)荷運(yùn)行為基準(zhǔn)進(jìn)行計算；年利用小時數(shù)確定為 7500h；廢水排放執(zhí)行納管標(biāo)準(zhǔn)；干法脫酸按照30%脫酸效率考慮；僅對濕法進(jìn)行運(yùn)行成本分析；鈉堿法按照30%氫氧化鈉溶液的基準(zhǔn)計算成本。
3、運(yùn)行成本的綜合經(jīng)濟(jì)性分析
本項目的運(yùn)行成本主要包括原料費(fèi)、電費(fèi)、水費(fèi)及廢水處理設(shè)施運(yùn)行費(fèi)等，如表2所示。
從表2可以看出，鈉堿法的總運(yùn)行成本比石灰石石膏法高985.84元/h，若廠區(qū)有集中廢水處理系統(tǒng)，不考慮廢水處理設(shè)施運(yùn)行成本，則前者的總運(yùn)行成本比后者高535.84元/h。
五、結(jié)論
污泥焚燒項目煙氣脫酸推薦采用干法+濕法脫酸復(fù)合工藝。如工業(yè)污泥含硫量高，考慮運(yùn)行成本，干法脫酸脫硫劑推薦采用消石灰粉；對于煙氣量比較小且含酸量不高的項目，濕法推薦采用鈉堿法脫酸，設(shè)備不易堵塞，運(yùn)行維護(hù)簡單；對于含酸量高的項目，濕法推薦采用石灰石石膏法，廢水量少，運(yùn)行成本低。
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