危险废物焚烧烟气净化中脱酸工艺条件的优化控制

危险废物焚烧烟气净化中脱酸工艺条件的优化控制

李东1伍平凡2

1湖北工业大学；2惠州东江威立雅环境服务有限公司

摘要：焚烧处置危险废物烟气脱酸工艺包括有湿法、干法，这两种工艺优缺点和适用范围各不相同，脱酸效率因为脱酸剂用量、温度、压力和烟气流速的影响，需要按照各焚烧系统的详细情况全面考虑，才可选择合适的工艺措施。

关键词：危险废物；焚烧；烟气脱酸工艺；优化控制

一、引言

像化工釜残、漆渣、化学试剂的一些适宜焚烧处置的危险废物中，常会含有S，Cl，F等成分的物质，因为焚烧过程中破坏了废物分子结构，使得这些以酸性气体状态存在的S，Cl，F等元素，经过湿法急冷塔后形成酸性的HF、H2SO4、HCl、H2SO3等物质，必须对这些酸性物质加入碱性物质进行脱除。

二、危险废物焚烧处置系统中烟气的脱酸方式

2.1.湿法的分析及工艺流程

烟气的脱酸处理通过湿法处理时，具体原理是：自上而下在填料塔中喷入氢氧化钠15%一20%的溶液，或是10%一30%质量分数的消石灰溶液，当自下而上流动烟气时，在填料层间隔空间中，烟气里的碱性溶液会和酸性气体发生中和作用而去除。通常填料塔中形成的基本反应为：

NaOH+HCI+H2O一NaCI+H2O

Ca（OH）2+HCI+H2O一CaC12+H2O

CaCO3+S02+S03+H2O一CaSO4+H2O+CO2

湿法洗涤烟气进行时，填料塔中因为填料性质的因素，去除酸性气体的效率，需要选择耐温性能好、表面积大、体积较小、空气阻力小、较强的防腐性的填料。洗涤烟气选择湿法时，为80%左右的S02去除效率，而去除HCI的效率有9%，还能够将烟气中挥发性重金属离子的汞、镉、硒等去除，但高成本的投资和设备维修费用、和有着较高的运行成本，另外废液的处理装置需要专门配备。

烟气湿法脱酸的典型工艺流程：（1）预处理洗涤器中，当烟气进人将烟气中的尘粒去除，还会降低烟气温度达到湿法脱酸要求的数值；（2）文丘里洗涤器中当烟气进人时，将烟气中小粒径颗粒物和各种污染物去除；（3）吸收塔当烟气进人时，酸性气体和有害物质得以去除；（4）除雾器中进入烟气时，排进电滤器，烟气中的一些酸性气体和细小污染物将会去除。

2.2去除干法脱酸工艺及流程

回转窑焚烧炉干法脱酸工艺流程（图1）其中除尘净化系统、急冷塔、二燃室设有收系统。

上图工艺流程中，物料中的S，Cl，F等元素，经过配伍后，再通过焚烧及急冷后，降到大约180℃的温度，将在烟气净化系统中全部进入所形成的饱和酸性气体。

干法脱酸反应原理

利用湿法急冷塔后含有S，Cl，F等成分的酸性气体，会形成强腐蚀性酸的HF，H2SO3，HCl，H2SO4。采用消石灰粉作为脱酸剂，形成酸碱中和的化学反应：

H2SO3+Ca（OH）2→CaSO3+H2O

H2SO4+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O

HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O［3］

进行干法烟气洗涤时，其优点包括有设备简单不易堵塞、投资不高、维修方便，但固相和液相接触时间短是其缺陷，净化效率不高且药剂耗费较多。还会形成增加填埋的费用，使成本增加。

三、脱酸工艺流程

焚烧尾气进行脱酸工艺的过程中经过急冷后，生成180±10℃温度的饱和烟气，与喷入250目于喷射口的消石灰粉混合之后，在布袋除尘器内进入。因为布袋阻力的因素，在布袋表面均匀挂置活性炭粉和消石灰，呈“挂袋”形式；另外，在饱和度和烟气温度降低情况下，析出一定的水雾，因为负压的状态下水雾在“挂袋”后吸附。消石灰粉被布袋表面所润湿，形成约3mm厚度且疏松的在布袋表面的中和反应膜。随不断喷入的活性碳粉和消石灰粉，不断增厚反应膜，经过空气被脉冲压缩的情况下出现局部的剥落，因为减少的剥落阻力，烟气混合物和消石灰立即补充其局部的剥落点，像这样的不断反复。

一般在管道内完成干法脱酸过程，尾气在进行脱酸后，在排气系统中通过布袋的进入再进行排放。因为脱酸反应是由气体和固体进行两相之间产生的反应，难以进行反应效果的保证。酸性烟气利用布袋表面的活性炭和消石灰粉形成的反应膜，使未发生反应的酸性气分子降低了通过的概率，使与Ca（OH）2的反应效果加大了，获得降低产生压缩危险废物量，降低能耗、消石灰用量的效果。

四、焚烧处置危险废物中烟气脱酸工艺的优化

4.1烟气脱酸效果中烟气流速的影响

脱酸剂与烟气的接触时间会受烟气流速而产生一定的影响，进而酸性物质的脱除效果也会因为反应的时间而受到影响，流速越小的烟气，越长时间的反应，也就获得越好的脱酸效果。为达到所需的小流速形成的反应时间，相同的负荷处理下，就要增加相应的过滤面积，所以此项方法脱酸的滤袋面积相当于6~8倍的普通滤袋的面积的。按照一般的生产经验，控制在7mm/s以下的烟气流速，使通过布袋的烟气缓慢通过，使反应时间可以得到充分的保证，使之产生中和反应，达到最高的消石灰使用率。

4.2烟气脱酸效果中温度的影响

酸碱中和反应即为烟气脱酸的反应，有着较高的反应速度，结合实验证明来看，脱酸效果不会因为反应温度产生特别大的影响。一般放热反应是烟气脱酸反应的常见化学反应，所以反应过程中不适宜过高的温度。采取适当温度的降低还可以使脱酸效率得到提高，如果温度过低则会形成酸性气体变成溶液，而进行对设备的腐蚀。所在操作的实际过程中，需要保持为170一190℃的温度进行反应范围温度的控制。

4.3布袋除尘器反吹压力对烟气脱酸效果的影响

使用干法脱酸方法时，喷吹碱性粉末，在滤袋表面均匀的覆盖，进行反吹清灰滤袋时，消石灰的使用量会受到反吹压力的影响，关系到脱酸剂的成本。采用S02去除的例子来说，在增加反吹压力的情况下，逐渐增加S02的去除率，通常在达到0.4MPa反吹压力时，能够获得S02去除率的94%。形成这种原因是因为较小的反吹压力时，效果不好的反吹清灰作用，形成过滤布袋有着粘袋的现象，降低了脱酸的作用。一旦有着较大反吹压力时，就会有着适宜厚度的中和反应膜，从而使脱酸效率增加。所以实际操作过程中，需要控制在0.3一0.SMPa范围的反吹压力，烟气脱酸时过大或过小的反吹压力都不可取。

4.4烟气脱酸效果中脱酸剂用量的影响

在烟气脱酸过程中，通常会加入一定量的如消石灰、碳酸氢钠等脱酸剂，用来进行对烟气的脱酸效果的保证。通常来说，基本稳定的烟气量或不变的反吹压力的条件下，随着不断增加的脱酸剂的用量，脱酸酸性气体过程中会呈现脱酸效果上升的趋势。但当达到一定数值的脱酸剂用量时，将基本保持不变的脱酸效率。所以也说明，并不是脱酸剂的用量越多就越好，如果脱酸剂过量使用，将会增加后期填埋处理的成本，所以，结合实践之后应采取合适的脱酸剂使用量，按实际情况控制在合理的使用范围内。

五、结语

对危险废物焚烧和进行烟气脱酸净化的实际过程中，适宜的烟气流速为1mm/s、170～190℃的反应温度为，为0.5～0.7MPa的反吹风压力，为1.2～1.6的消石灰和脱酸剂添加系数，才能使烟气确保达标排放，降低脱酸剂消耗，降低运行成本，减少危险废物的产生。

参考文献：

［1］姜安玺.污染物控制［M］.北京：化学工业出版社，2010.

［2］党山庆.大气污染物控制工程技术与实践［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［3］环保设备原理与设计［M］.北京：化学工业出版社，2009