垃圾焚燒灰渣顆粒移動床干法除塵脫硫技術(shù)

2014-07-03 中國節(jié)能網(wǎng)3130

核心提示：　　目前城市垃圾的處置，主要采用焚燒和填埋方法。垃圾焚燒處理可使垃圾體積減少90%左右，但仍有20%～30%的質(zhì)量留在了灰渣當(dāng)中。

　　目前城市垃圾的處置，主要采用焚燒和填埋方法。垃圾焚燒處理可使垃圾體積減少90%左右，但仍有20%～30%的質(zhì)量留在了灰渣當(dāng)中。

　　目前垃圾焚燒灰渣主要作為修路和水泥的替代骨料或填料。日本采用垃圾焚燒灰生產(chǎn)水泥，建設(shè)了生產(chǎn)能力為50 t/ d 的實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，生產(chǎn)水泥的原料中，垃圾焚燒灰渣占20%～30%。

　　垃圾焚燒灰渣顆粒床干法除塵脫硫工藝方法，為垃圾焚燒灰渣資源化利用提供了一條新的途徑。該技術(shù)將垃圾焚燒灰渣添加不同配料混合后，制成直徑1～5 mm的顆粒，經(jīng)過特殊活化處理后，送入顆粒移動床干法脫硫除塵裝置內(nèi)，用來脫除燃煤煙氣中的SOX 等有害氣體。

　　我國目前已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的大部分濕法脫硫裝置都存在二次污染問題 ,解決了空氣中的污染，卻帶來了水中和地下的污染，而且煙氣帶水嚴(yán)重，煙風(fēng)道和引風(fēng)機(jī)易受腐蝕，有的新裝設(shè)備運(yùn)行不到一年甚至半年就需更換管道和引風(fēng)機(jī)，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用太高。如果采用灰渣顆粒床干法除塵脫硫工藝方法，除可避免上述問題，還能做到以廢治廢，并將大大降低燃煤煙氣凈化成本。

　　同時該技術(shù)工藝簡單，設(shè)備投資和運(yùn)行管理費(fèi)用低廉。

　　1、垃圾焚燒灰渣特性

　　垃圾焚燒灰渣主要分為底灰和飛灰。底灰包括爐排渣和爐排間掉落灰，底灰占灰渣總量的80%左右，主要由融渣、黑色和有色金屬、陶瓷碎片、玻璃和其它一些不可燃物質(zhì)及未燃有機(jī)物組成。飛灰指在煙氣凈化系統(tǒng)中收集到的殘余物，占灰渣總量的20%。垃圾焚燒爐渣中的可浸出重金屬、dioxin、呋喃等物質(zhì)直接利用可能會對人類健康和環(huán)境造成不利影響，因此，灰渣在利用以前，須進(jìn)行預(yù)處理。據(jù)文獻(xiàn)報道，城市垃圾焚燒灰渣的重金屬浸出濃度及有害元素的含量均未超過直接作為水泥原料允許的范圍。

　　圖1 灰渣顆粒移動床干法除塵脫硫工藝

　　2 、工藝過程

　　煤中通常含有0. 3%～2%的硫，通過燃燒，與氧反應(yīng)生成SOX 等有害物質(zhì)。從煙氣中除去SO2 的技術(shù)大致可分為干法和濕法兩大類。

　　垃圾焚燒灰渣顆粒移動反應(yīng)床屬于干法除塵脫硫技術(shù)，其工藝過程為（如圖1 所示） :垃圾焚燒灰渣添加煤灰、石灰石或者消石灰以及使用過的脫硫劑（包括CaSO4）按一定比例用水混和后擠壓成1～5 mm直徑的顆粒，經(jīng)特殊活化處理后進(jìn)行排煙脫硫。吸收塔由前置吸收段和主吸收段兩部分組成。鍋爐排氣先經(jīng)前置吸收段再導(dǎo)入主吸收段，前置吸收段主要除去煙氣中的粉塵，SO2大部分由主吸收段吸收，脫硫劑從主吸收段上部加入，在塔內(nèi)一面往下移動，一面吸收SO2 ,脫硫劑從主吸收段下部排出轉(zhuǎn)入前置吸收段內(nèi)，在前置吸收段中脫硫的移動速度比在主吸收塔要快，目的是防止因粉塵堆積造成的通氣阻力增大，采用兩段吸收對提高脫硫劑的鈣利用率很有效。前置吸收段中的脫硫劑捕集了粉塵和吸收了SO2 后，從該塔的下部排出。一部分脫硫劑原料收回利用。主要的脫硫反應(yīng)方程如下：

　　SO2 + 0. 5O2 SO3

　　CaO + SO3 CaSO4

　　工藝特點(diǎn)：在吸收劑的制備過程中，采用了蒸汽養(yǎng)護(hù)和干燥工藝，用于增強(qiáng)其脫硫活性；另外灰渣中的Al2O3 、SiO2等也能增強(qiáng)其脫硫活性。煙氣經(jīng)前置吸收段除去粉塵后，引入主吸收段，這種兩段方式有利于提高脫硫劑中鈣的利用率。顆粒填充床形式有利于煙氣除塵。煙氣溫度約200 ℃，吸收劑在100～300 ℃的溫度范圍內(nèi)能有效吸收SO2。

　　3、實(shí)驗(yàn)研究

　　為了驗(yàn)證不同配方的顆粒脫硫劑和運(yùn)行參數(shù)等對顆粒床煙氣脫硫效率的影響，搭建了小型脫硫?qū)嶒?yàn)臺，開展了脫硫?qū)嶒?yàn)研究。自鼓風(fēng)機(jī)來的空氣先經(jīng)過玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，再送入電加熱器，在電加熱器中空氣被加熱到150～600 ℃。SO2氣體由鋼瓶經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后，送入氣體混合加熱管與熱空氣混合。均勻混合的含高濃度SO2 的熱空氣進(jìn)入顆粒脫硫塔。顆粒脫硫劑由振動給料機(jī)從顆粒脫硫塔的上端進(jìn)入床內(nèi)填充料層，含硫氣體經(jīng)過填充料層時被脫除掉硫份，干凈的空氣從氣體出口排出。顆粒料床內(nèi)的物料通過底部卸料機(jī)排料。實(shí)驗(yàn)中保證顆粒床內(nèi)的料層高度不變。在脫硫塔中，顆粒自進(jìn)入料層后一邊吸收SO2 ，一邊緩慢向下移動。當(dāng)移動到排料口時，該顆粒已基本失去脫硫效能。因此必須控制移動速度等參數(shù)。

　　圖2 是小型顆粒床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

　　實(shí)驗(yàn)過程中，在氣體進(jìn)口和出口抽取氣體進(jìn)行在線分析，實(shí)驗(yàn)采用德國進(jìn)口Testo - 350XL氣體分析儀進(jìn)行成分分析。溫度通過數(shù)據(jù)采集器由計(jì)算機(jī)自動記錄和分析。實(shí)驗(yàn)開展了氣體溫度、顆粒給料量等參數(shù)對填充床干法脫硫效率影響的研究。顆粒床脫硫塔內(nèi)徑80mm ,高為200mm。通過玻璃浮子流量計(jì)控制進(jìn)入裝置的空氣和SO2 的流量；采用U 型管記錄脫硫塔顆粒料層的阻力，以便判斷調(diào)整顆粒料層的高度。