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袋式除塵器在垃圾焚燒爐煙氣凈化系統中的應用
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。
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 O 2 、 SO x 、 CO 2 、 NO x 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/cm 2 。
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
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。
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。
正常工況時 , 進入袋式除塵器煙氣的組成如下 :
成分 煙塵 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
袋式除塵器的技術參數如下 :
處理風量 84000Nm 3 /h
煙氣溫度 140 ℃
過濾面積 1980m 2
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/m 3
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 96000Nm 3 /h
煙氣溫度 140 ℃
過濾面積 2272m 2
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/m 3
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。
