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、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,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我國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
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,當煙氣溫度大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。
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。
