煙氣淨化工藝選擇
焚燒爐煙氣中含有大量酸性氣體、重金屬、二噁英類等有毒有害成分,尾氣排放之前必須進行處理。
酸性氣體淨化工藝: 酸性氣體淨化基本工藝主要分為幹法、半乾法和溼法三種。
①乾式洗氣法
乾式除酸可以有兩種方式。一種是乾式反應塔,乾性藥劑和酸性氣體在反應塔內進行反應,然後一部分未反應的藥劑隨氣體進入除塵器內與酸進行反應。另一種是在進入除塵器前噴入乾性藥劑,藥劑在除塵器內和酸性氣體反應。
除酸的藥劑大多採用消石灰(Ca(OH)2),讓 Ca(OH)2微粒表面直接和酸氣接觸,產生化學中和反應,生成無害的中性鹽顆粒,在除塵器裡,反應產物連同煙氣中粉塵和未參加反應的吸收劑一起被捕集下來,達到淨化酸性氣體的目的。為了提高反應速率,實際鹼性固體的用量約為反應需求量的 3~4 倍,固體停留時間至少需 l 秒以上。
消石灰吸附 SO2、HCl 等酸性氣體並起中和反應,要有一個合適溫度,約 140℃左右,而從餘熱鍋爐出來的煙氣溫度往往高於這個溫度,為增加反應塔的脫酸效率,需通過換熱器或噴水調整煙氣溫度,一般採用噴水法來實現降溫。
乾式洗氣塔結合布袋除塵器組成的乾式洗氣工藝是尾氣淨化系統中較為常見的組合工藝,設備簡單,維修容易,造價便宜,消石灰輸送管線不易阻塞,但由於固體與氣體的接觸時間有限且傳質效果不佳,常須超量加藥,藥劑的消耗量大,同其他兩種方法相比,幹法的整體去除效率也較低,對 HCl 去除率為70~80%,SO2 去除率為 40~60%,產生的反應物及未反應物量亦較多,最終就需要選擇好的布袋除塵器來配合提高去除效率。
②半乾式洗氣法
半乾法除酸一般採用氧化鈣(CaO)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)為原料,製備成氫氧化鈣(Ca(OH)2)溶液作為吸收劑。在煙氣淨化工藝流程中通常置於除塵設備之前,因為注入石灰漿後在反應塔中形成大量的顆粒物,必須由除塵器收集去除。由噴嘴或旋轉噴霧器將 Ca(OH)2 溶液噴入反應塔中,形成粒徑極小的液滴。由於水分的揮發從而降低煙氣的溫度並提高其溼度,使酸性氣體與石灰漿反應成為鹽類,掉落至底部。煙氣和石灰漿採用順流或逆流設計,維持煙氣與石灰漿微粒充分反應的接觸時間,以獲得高效率除酸。
由於霧化效果佳(液滴的直徑可低至 30μm 左右),氣、液接觸面大,不僅可以有效降低氣體的溫度,中和酸性氣體,並且石灰漿中的水分可在噴霧乾燥塔內完全蒸發,不產生廢水。半乾式反應塔內未反應完全的石灰,可隨煙氣進入除塵器,若除塵設備採用袋式除塵器,部分未反應物將附著於濾袋上與通過濾袋的酸性氣體再次反應,使脫酸效率進一步提高,相應提高了石灰漿的利用率。
本法最大的特性是結合了乾式法與溼式法的優點,構造簡單,投資低,壓差小,能源消耗少,液體使用量遠較溼系統低;較乾式法的去除效率高,也免除了溼式法產生經過多廢水的問題;操作溫度高於氣體飽和溫度,尾氣不產生霧狀水蒸汽團。但是噴嘴易堵塞,塔內壁容易為固體化學物質附著及堆積,設計和操作中要很好控制加水量。
③溼式洗氣法
溼法脫酸採用洗滌塔形式。洗滌塔是對流操作的填料吸收塔,經除塵器去除顆粒物的尾氣降到飽和溫度,再與向下流動的鹼性溶液不斷地在填料空隙及表面接觸、反應,使尾氣中的汙染氣體被有效吸收。洗滌塔設置在除塵器的下遊,以防止粒狀汙染物阻塞噴嘴而影響其正常操作。同時溼式洗滌塔不能設置在袋式除塵器上遊,因為高溼度之飽和煙氣將造成粒狀物堵塞濾布,氣體無法通過濾布。溼法洗滌塔產生的廢水經濃縮後,汙泥進入除塵器前設置的乾燥塔內進行乾燥以幹態形式排出。溼式洗滌塔所使用的鹼液通常為 NaOH,建議用稀的石灰漿液 Ca(OH)2以避免結垢。溼式洗氣塔的最大優點為酸性氣體的去除效率高,並附帶有去除高揮發性重金屬物質(如汞)的潛力,若採用多級洗滌,去除效率更高。其缺點為造價較高,用電量及用水量亦較高。
一般危險廢物處置項目處理對象是可燃性危廢,其中硫、氯等元素的含量相對較高,並且參照執行《危險廢物焚燒汙染控制標準》中煙氣汙染物排放濃度限值,對汙染物的排放有較高的要求,一般為保持延期達標排放多數採用雙級脫酸工藝。目前國內外危險廢物焚燒領域較為常見的雙級脫酸工藝主要為:幹法(消石灰)+溼法(氫氧化鈉)的雙級脫酸工藝,幹法(消石灰或 NaHCO3)+半乾法(Ca(OH)2溶液或 NaOH溶液)的雙級脫酸工藝。