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垃圾焚燒用活性炭是怎么使用的?
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根據(jù)目前一些垃圾焚燒廠的運行經(jīng)驗和國內(nèi)外設計測算，焚燒1t垃圾的活性炭噴射量一般為0.3kg~0.6kg，垃圾熱值在較低時取低值，垃圾熱值較高時取高值，此范圍可作為設計需要量的判斷參考?；钚蕴康幕緟?shù)要求為：細度>200目，比表面,900>m2 /g,四氯化碳>60%，水分和灰分<10%,煙化溫度>450℃，燃燒溫度>700℃。(CJJ/T 137-2010)
眾所周知，物質(zhì)由分子構成;不同物質(zhì)的分子大小不盡相同，例如水分子直徑約0.28nm，碘分子直徑約0.56nm，四氯化碳分子直徑約0.59，亞甲基藍分子直徑約1.09nm?；钚蕴渴欠N具有高度發(fā)達孔隙結構和巨大的比表面積的炭材料。由不同材料制備而成的活性炭具有不同的孔隙結構，例如椰殼活性炭微孔居多，孔隙<2nm,煤質(zhì)活性炭中單居多，孔隙介于2~50nm間。木質(zhì)一般大孔居多，孔隙>50nm?；钚蕴康奈街饕晕锢砦綖橹?，具有一定的選擇性，就如同篩網(wǎng)原理，只有符合篩孔大小的材料才可以保留下來?；钚蕴课轿镔|(zhì)的時候，其孔徑主要分布在吸附質(zhì)孔徑的1.7-3倍(吸附理論)的時候吸附效果最佳。這樣才能最大限度的發(fā)揮活性炭功用。二惡英物質(zhì)分子大小 (以2,3,7,8-TCDD為例)：長軸 1.3688NM , 短軸0.7348NM, 厚度 0.35NM，屬于中孔范圍。經(jīng)過研究對于吸附二噁英吸附質(zhì)需要有大量孔隙直徑為2.0-5.0nm的孔隙。河南竹之韻研究團隊經(jīng)過多年對活性炭的研究分析，采用特殊的物理或化學法方法，已成功制備出孔徑主要分布與2-5nm的專用煤質(zhì)和木質(zhì)活性炭，即垃圾焚燒專用炭。其基本指標如下：碘值>1000mg/g, 目數(shù)>200，比表面積>900m2 /g, 灰分<10%，水分<5%，PH：5-10;煙化溫度>450℃。燃燒溫度>700℃，填充密度380-500g/ml。
其次是活性炭的使用方式。在垃圾電廠中，活性炭通常采用固定、斜格等不同形式的床層進行填充。這些床層的設計是為了充分利用活性炭的吸附能力，將廢氣中的有害物質(zhì)盡可能地去除。此外，活性炭還常常與其它材料一起使用，如硫酸鐵、硫酸銅等，將其作為高效催化劑來使用，以達到更好的凈化效果。
最后是活性炭的更新周期。在垃圾電廠的生產(chǎn)中，活性炭是不可避免地受到磨損和污染。為了保證活性炭的吸附性能，不斷的更換新的活性炭是必要的。因此，活性炭的更新周期通常較短，在使用1-2個月后就需要更換一次。這也給垃圾電廠帶來了一定的成本壓力。不過，與其它環(huán)保設備相比，活性炭的更新成本并不算高。
在生活垃圾進入電廠焚燒之前，需要將生活垃圾進行分類。垃圾分類已在全國各地展開，許多城市已經(jīng)將垃圾分類列入了工作重點并已形成了良好的生產(chǎn)鏈，各地市民也積極配合垃圾分類管理，這對于控制垃圾焚燒廢棄排放提供重要幫助。
在日常產(chǎn)生的生活垃圾中，有著各種各樣的物質(zhì)，如果不進行分類就焚燒會對焚燒排放的廢氣產(chǎn)生比較大的影響，常見造成影響較大的生活垃圾包括電池、燈管燈泡、玻璃制品及陶瓷類產(chǎn)品等。另外還有一部分的垃圾來自于工業(yè)垃圾，包括油漆桶、廢建材等，這都會對焚燒產(chǎn)生不良影響。在同等的煙氣處理工藝技術下，經(jīng)過垃圾分類的垃圾遠比沒有分類過得垃圾焚燒排放指標低、穩(wěn)定。而當垃圾在垃圾場中堆放時間較長，會受到雨水的侵蝕，垃圾中的水分會逐漸增大，其中的有機物含量也會隨之增高，這些有機物在焚燒過程中難以降解，會產(chǎn)生大量的廢氣從而讓排放指標不受控制。發(fā)電廠在使用垃圾焚燒發(fā)電時，通常以3∶7的比例搭配，研究表明，煤炭含量在30%時焚燒產(chǎn)生的廢氣最少。
控制垃圾焚燒中二噁英的形成
二噁英在高溫情況下大部分會分解，如當煙氣出爐溫度>800℃，且煙氣在此溫度下停留大于2s，絕大部分的二噁英會自動分解。但是在煙氣溫度降低到300~500℃時，垃圾焚燒過程中被高溫分解的二噁英含氯有機化合物會在煙氣粉塵的催化作用下與HCl重新組合生產(chǎn)二噁英。
因此要控制二噁英的形成，首先要保證在在爐內(nèi)燃燒時，煙氣溫度要大于900℃，且停留時間要大于2 s，保證所有有機物的充分燃燒，其次盡量減小鍋爐尾部煙道的截面積，調(diào)高煙氣流速，減少煙氣在低溫段的停留時間，以減少二噁英的再生成。同時也要抑制HCl、CuCl2的產(chǎn)生，盡量不焚燒含氯有機物。此外還可以在噴淋塔后的煙氣中，噴入活性炭，可以使得活性炭吸附大部分的二噁英以及汞等重金屬。
垃圾焚燒廢氣處理工藝
1 煙氣脫硫工藝
垃圾焚燒煙氣脫硫工藝旨在去除以SO2、HCl為主的酸性氣體，現(xiàn)階段我國煙氣脫酸工藝按照有無廢水排出分為干法，半干法和濕法三種方式。
干法工藝主要形式為爐內(nèi)噴鈣，通過向反應器噴射石灰粉與焚燒產(chǎn)生的酸性氣體中和反應，常見的有“石灰干粉+活性炭+布袋除塵器”煙氣處理工藝。該工藝運行操作簡單，且沒有廢水排除，總體投資較少，后期的維護也相對簡單。但是該工藝脫硫效率低，需要消耗大量的石灰粉，也會出現(xiàn)干石灰堵塞煙道的情況，最主要的是在當前日益嚴峻的環(huán)保要求下，該工藝很難滿足當前國標的煙氣排放要求。
半干法工藝是通過旋轉(zhuǎn)噴霧器將制漿系統(tǒng)輸送過來的石灰漿進行霧化后噴入反應器，在反應器內(nèi)與煙氣充分接觸，在一系列化學反應后去除煙氣中的絕大部分酸性氣體，常見的“旋轉(zhuǎn)霧化器噴石灰漿+活性炭+布袋除塵器”煙氣處理工藝。該工藝脫硫效率較高，能達到90%左右，但是該工藝對于石灰品質(zhì)和粒徑的要求非常高，如果石灰顆粒過大可能會出現(xiàn)由于石灰漿沉積而導致堵塞的問題。此外，石灰漿液的制備系統(tǒng)所需設備較為復雜，操作也較為復雜，且此工藝前期投資比較大，在后期的維護運行也相對投入的更多。
濕法工藝通常采用石灰漿或NaOH溶液，以噴淋的形式將漿液通過分布器噴入吸收塔內(nèi)，煙氣中的酸性氣體與漿液反應。該具有最高的脫硫效率，可以達到98%以上，但該工藝投資大，設備運行成本高，且該工藝會產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水需要經(jīng)過處理達標后才能向外排放，此外還容易出現(xiàn)結垢問題。
目前很多垃圾焚燒發(fā)電廠采用半干法+干法組合工藝，煙氣首先經(jīng)過脫酸反應塔半干法工藝處理，噴入石灰漿與煙氣反應，然后在進入布袋除塵器之前的煙道中噴入石灰粉與煙氣反應，這種方法除酸效率較高，運行成本合理，初始投資也較低，設備相對簡單，后續(xù)也不會產(chǎn)生廢水。
垃圾焚燒煙氣脫硝工藝主要包括選擇性非催化還原工藝(SNCR)和選擇性催化還原工藝(SCR)。選擇性非催化還原(Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱為SNCR)技術，SNCR技術主要在850~1050℃下，用噴槍將含氮的還原劑噴入鍋爐中，與NOx發(fā)生還原反應，生成氮氣和水。
SNCR短期示范期間能達到75%的脫硝率，長期現(xiàn)場應用一般能達到30%~70%的NOx脫除率，主要與反應溫度、煙氣停留時間等有關。該工藝是一項清潔的脫硝技術，沒有任何固體或液體的污染物或副產(chǎn)物生成，且系統(tǒng)簡單、施工時間短，后期的運行維護也比較簡單，但其脫硝效率并不是很高。
選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，簡稱為SCR)技術，是利用還原劑(NH3，尿素)在金屬催化劑作用下，選擇性地與NOx反應生成N2和H2O，而不是被O2氧化，故稱為“選擇性”，反應溫度區(qū)間為300~420℃。反應式為：
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
4NH3+2NO+O2=6N2+6H2O
SCR工藝脫硝效率較高，但對催化劑的選取要求高，而垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英和重金屬粉塵都會直接影響催化劑，降低其活性。目前許多垃圾焚燒電廠采用SNCR和SCR耦合工藝，選取適當?shù)臏囟葏^(qū)間采用噴槍噴入過量的還原劑，還原劑的用量考慮到SNCR系統(tǒng)和后續(xù)SCR系統(tǒng)。
由于生活垃圾焚燒煙氣中污染物不同于普通燃煤煙氣，其種類更加復雜，而且煙氣中污染物排放標準越來越高，電除塵器不僅無法滿足脫除有機物(二噁英等)、重金屬等的需要，同時它也無法滿足對粉塵排放的要求。電除塵裝置不適合作為垃圾焚燒的除塵處理工藝。
布袋除塵器是一種干式濾塵裝置，含塵氣體由風機的引力下進入脈沖除塵器，在擋風板的作用下，氣流向上流動，大顆粒粉塵在重力的作用下落入灰斗，含塵氣體進入中箱體濾袋的過濾凈化，粉塵被阻留在濾袋的外表，凈化的空氣通過濾袋后由排風口排除?！冻鞘猩罾幚砑拔廴痉乐渭夹g政策》中指出生活垃圾焚燒煙氣處理宜采用布袋除塵器。
結論
垃圾焚燒在處理了大量生活垃圾的同時，創(chuàng)造了大量的電力資源，是當下處理生活垃圾的一種主流形式。文章通過對垃圾焚燒煙氣組成及各成分處理方式、處理工藝的描述分析，為煙氣凈化處理提供了理論基礎，對環(huán)境保護也起到了一定的宣傳作用。