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由于生活垃圾成分復雜，所以垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二次污染物也較為復雜，主要為煙塵、NOx、酸性氣體(HCl和SO2)、CO、重金屬塵粒( Pb、Cd、Hg)和二噁英(PCDD/Fs)。

隨著低氮燃燒、SNCR技術和“3T”(爐膛溫度Temperature，煙氣停留時間Time，煙氣湍流度Turbulence)技術的應用，使得焚燒處理過程中產(chǎn)生的NOx和二噁英(PCDD/Fs)得到了有效控制。

然而由于HCl、SO2酸性氣體設計計算量在設計計算時考慮不周全、脫酸石灰漿制漿系統(tǒng)和霧化盤設備容易出現(xiàn)故障，仍然存在不少環(huán)境風險隱患。因此針對生活垃圾焚燒過程中酸性氣體(HCl和SO2)的產(chǎn)生量和污染防治開展研究具有重要的實際意義。

垃圾焚燒發(fā)電會產(chǎn)生有害氣體，諸如氯化氫、二氧化硫、氟化氫、氮氧化物等有害氣體。所以垃圾焚燒發(fā)電廠會有一整套的煙氣處理系統(tǒng)，該套系統(tǒng)就是為了保證垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣排放指標符合國家標準(GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標準)或者地方性標準。

其中生活垃圾焚燒工程中有一個是必不可少的處理過程叫煙氣脫酸。何為垃圾焚燒煙氣脫酸呢?

垃圾焚燒煙氣脫酸是指脫除垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中所含的 HCl、SO2 、HF等酸性氣體, 使最終對大氣環(huán)境排放的煙氣中的酸性氣體成分達到國家或地方允許的排放標準。

一般而言, 煙氣中酸性氣體的脫除有三類基本處理工藝: 干法、半干法與濕法。這三類脫酸方式的效率如下圖1所示：

圖1 - 垃圾焚燒脫酸方式的效率

我們來了解下三個脫酸方式吧

中和酸性氣體所用的原材料為濕態(tài)堿性物質(zhì)(常常為水溶液或者漿液)，中和后產(chǎn)生的生產(chǎn)物為干態(tài)。通常使用為濕態(tài)的消石灰溶液即氫氧化鈣溶液，生產(chǎn)的物質(zhì)為亞硫酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、氟化鈣等物質(zhì)的混合物。

流程圖如圖2所示：

圖2-半干法脫酸流程圖

該脫酸方法為通過石灰漿制備系統(tǒng)將生石灰制備成石灰漿溶液，然后通過一個水泵加壓到一個高速旋轉的霧化器將霧化的溶液均勻注入反應塔內(nèi)與塔內(nèi)流動的煙氣反應，去除酸性氣體。不做詳細解釋。

中和酸性氣體所用的原材料為干態(tài)堿性物質(zhì)(常常為消石灰粉)，中和后產(chǎn)生的生產(chǎn)物為干態(tài)。通常使用為干態(tài)的消石灰粉，生產(chǎn)的物質(zhì)為亞硫酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、氟化鈣等物質(zhì)的混合物。

流程圖如圖3所示：

圖3-干法法脫酸流程圖

該脫酸方法是利用風機的壓能將消石灰粉末噴射到反應塔出口的煙道中，使得消石灰與煙道流過的煙氣中的酸性成分發(fā)生中和反應，去除酸性氣體。

干法脫酸工藝流程簡單，設備投資約為半干法的80%，工藝過程不產(chǎn)生廢水，設備故障率低，維護方便，但鈣硫比偏高，脫酸劑耗量大，致使飛灰產(chǎn)生量大。一般是作為半干法脫酸的補充。

03濕法脫酸

中和酸性氣體所用的原材料為濕態(tài)堿性物質(zhì)(常常為石灰漿溶液或NaOH溶液)，中和后產(chǎn)生的生產(chǎn)物為濕態(tài)。通常使用為濕態(tài)的氫氧化鈉(NaOH)溶液，生產(chǎn)的物質(zhì)為亞硫酸鈉、氯化鈉、氟化鈣等物質(zhì)的混合物。

流程圖如圖4所示：

圖4-濕法脫酸流程圖

該脫酸方法是利用煙氣直接穿過制備好氫氧化鈉NaOH溶液中，使得煙氣中的酸性氣體直接與溶液反生反應，去除酸性氣體。

濕法脫酸工藝是利用堿性吸收劑(一般為NaOH溶液)在洗滌塔內(nèi)吸收HC1和SO2等酸性氣體。濕法凈化工藝凈化效率很高，國外多年的應用業(yè)績均表明其對HC1的脫除效率可達99%以上，對SO2也可達到95%以上的脫除效率。

但是濕法凈化工藝后續(xù)需要配置廢水處理設施，且處理后煙氣溫度一般為6O～70℃，為防止煙囪出口有“白煙”冒出，還需要配置煙氣再加熱裝置，在國內(nèi)還沒有應用實例，可作為干法和半干法凈化工藝之后的尾氣深度凈化措施。

但是隨著垃圾焚燒污染物排放標準的更新，排放指標必定越來越嚴格，濕法脫酸的使用可能會進一步在垃圾焚燒發(fā)電廠中得到使用。下圖5為2001年標準，圖6為2014年標準：

圖5-2001生活垃圾焚燒污染控制標準

圖6-2014生活垃圾焚燒污染控制標準

地方性的排放性指標可能更嚴格，諸如海南省環(huán)保廳出臺的意見公布的垃圾焚燒排放指標如下圖7：

圖7-海南省環(huán)保廳出臺生活垃圾焚燒污染控制標準意見

垃圾中含有大量的含氯有機物和無機物是尾氣中HCl 的主要來源，這些有機物主要可以分為兩大類，一類是聚氯乙烯及其衍生物，聚氯乙烯是制作居民日常使用的塑料袋和塑料制品的主要原料，廣泛應用在社會生產(chǎn)各個領域，是垃圾焚燒發(fā)電尾氣中HCl 的主要來源，聚氯乙烯在高溫條件下燃燒分解產(chǎn)生大量CO2、H2O、HCl。

第二大類是氯苯及其衍生物，氯苯早期主要用于生產(chǎn)DDT，目前現(xiàn)在主要用做乙基纖維素和許多樹脂的溶劑，生產(chǎn)多種其他苯系中間體，如硝基氯苯等。

這類物質(zhì)是垃圾焚燒中 HCl、NOx、和二噁英的重要來源。在溫度達到 800℃以后，含氯無機物中的氯開始轉化為 HCl，SO2開始下降，是煙氣中 HCl 重要來源。

SO2的產(chǎn)生主要由于垃圾中含有一定量的含硫化合物如橡膠、工程塑料高溫氧化分解產(chǎn)生的，還有其他一些含硫的無機鹽高溫分解產(chǎn)生。在空氣在和陽光作用下會形成酸性氣體，并經(jīng)雨水沖淋而形成酸雨。

2018年8月6日，海南省環(huán)保廳發(fā)布《海南省生活垃圾焚燒污染控制標準》(以下簡稱為《海南地標》)，該標準中部分污染物與歐盟2010標準、國家現(xiàn)行標準、中國“2+26”城市特別排放限值對比如下：《海南地標》污染物排放限值從國家現(xiàn)行標準一步提升50%以上，是不是有點操之過急、是不是與海南目前的工業(yè)結構、經(jīng)濟發(fā)展水平與預期發(fā)展速度相匹配、是不是與海南島的大氣擴散特征相符、是不是能夠真正起到降低大氣污染物排放水平、以及是不是參考過新加坡等發(fā)達島國的對標做法?

筆者曾有另外文章做過專門的探討，這里不再贅述，既然以政府名義正式發(fā)布，將導致垃圾焚燒電廠在執(zhí)行過程中，其煙氣處理工藝勢必增加更多的占地面積、投資成本和運行成本，這里僅從脫酸工藝的選擇方面介紹一種值得借鑒的方案。

顯然，傳統(tǒng)的“干法”和“半干法”脫酸工藝已經(jīng)達不到海南地標限值要求，而傳統(tǒng)的、較多應用于火電廠的“濕法脫硫脫酸工藝”如果照搬在垃圾焚燒電廠，去處理原生垃圾中硫含量僅為0.2%-0.4%的焚燒后煙氣，不僅投資巨大、運行成本巨大、去除率不高、系統(tǒng)腐蝕性能增強，而且脫酸后產(chǎn)生的固液產(chǎn)物(脫硫石膏、氯化鈣、脫硫廢水等)仍將對地表環(huán)境產(chǎn)生確定的二次污染。但對于沿海地區(qū)來講，不防首先考慮“海水脫酸”技術和工藝。

一.“海水脫酸”原理

天然海水的PH值約為8.0，呈堿性特征，這一點正是海水脫酸的基本原理，也就是說，天然海水作為煙氣中酸性污染物的吸收劑，是其能夠洗滌脫除煙氣中SO2和HCl的主要動力?；驹硎菈A性海水吸收酸性SO2和HCl，釋放出CO2。

1.煙氣中SO2與海水接觸主要發(fā)生以下反應：

SO2(g)+H2O→H2SO3→H++HSO3-HSO3-→H++SO32-

SO32-在曝氣池中氧化成SO42-，反應：SO32-+?O2→SO42-

以上為SO2接觸海水后的反應過程;

2.同樣煙氣中氯化氫HCl接觸海水的反應過程為：

HCl→H++Cl-H+

與海水中的碳酸鹽發(fā)生反應：

CO32-+2H+→H2CO3→CO2↑+H2O

3.海水脫硫工藝總反應為：

SO2(g)+CO32-+?O2→CO2↑+SO42-

4.海水脫除氯化氫工藝總反應為：

2HCl+CO32-+?O2→H2O+CO2↑+Cl-

從上述反應不難看出，含有SO2和HCl的煙氣接觸海水后，經(jīng)堿性海水的中和作用，處理后只向大氣中排放一定量的CO2，而同時生成的硫酸根離子和氯離子，作為海水中的本底物質(zhì)成分，以及海水巨大的緩沖能力，隨海水洗滌而被帶走，不再產(chǎn)生新的二次污染物而去污染地表環(huán)境和大氣環(huán)境。

二.海水脫酸工藝在全球的應用覆蓋面：

全球電站海水脫酸裝置總容量約為90000MW，廣泛分布于英國、西班牙、瑞典、馬來西亞、斯里蘭卡、菲律賓、越南、柬埔寨、印尼等沿海國家;

中國國內(nèi)目前有18個沿海電廠采用海水脫酸工藝，總裝機容量為22084MW(50套)，例如：深圳媽灣電廠(6X300MW)、福建漳州后石電廠(7X600MW)、華能汕頭電廠(4X1000MW)、華能威海電廠(2X300MW+2X660MW)、華能大連電廠(4X350MW)、山東黃島電廠(2X660MW)、華能海門電廠(2X1036MW)、華能日照電廠(2X350MW+2X670MW)、秦皇島電廠(2X200MW+1X300MW)、首鋼高碑店自備電廠(2X300MW)、嵩嶼電廠(4X300MW)等，去除率均在95%-98.69%之間，其中，浙江舟山電廠#4機組海水脫硫BOT項目，環(huán)保局鑒定SO2排放2.86mg/Nm3。中電國際所屬電廠采用海水脫酸工藝的項目有越南永興項目(2X600MW)和巴基斯坦胡布項目(2X600MW)。

三.海水脫酸特征：

(1)海水脫酸投資成本與運行成本均遠低于濕法脫酸;

(2)脫除效率高，而且不額外產(chǎn)生任何二次固廢和液廢;

(3)海水脫酸反應產(chǎn)物以離子態(tài)存在,系統(tǒng)無結垢和堵塞傾向，因此海水脫酸不受結垢和堵塞影響。

(4)天然海水為吸收劑，無其它環(huán)保耗材。

四.海水脫酸注意事項：

(1) 僅用于沿海區(qū)域;

(2)需要另外編制《海洋環(huán)評》并獲得評審通過。這一點雖然多了一項前期工作程序，但與長期所取得效果來講，值得一做。舉例：當年華能汕頭電廠4X1000MW機組，已獲得環(huán)評批復，脫硫工藝為濕法脫硫，后來了解了海水脫硫技術后，不惜推翻原來的環(huán)評，重新以海水脫硫技術為改進方案，重新編制《環(huán)評》和《海洋環(huán)評》，最終重新獲得審批。

五.國家相關標準：

《火電廠煙氣脫硫工程技術規(guī)范-海水法》(環(huán)境2046-2014，2015年3月1日實施)。