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垃圾焚燒發電行業中小蘇打干法脫酸 對飛灰中可溶性鹽總量的影響
2020-04-02
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眾所周知,垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒后在熱回收利用系統、煙氣凈化系統收集的物質。飛灰的產量與垃圾種類、焚燒條件、焚燒爐型及煙氣處理工藝有關,一般約占垃圾焚燒量的3-5%左右。分析表明:垃圾焚燒飛灰并不是化學惰性物質,其中有含量較高的能被水浸出的CdPbZnCr等多種有害重金屬物質和鹽類,若處理不當,將會造成重金屬遷移,污染地下水、土壤及空氣。

國家生態環境部2019912日批準的GB 18598-2019《危險廢物填埋污染控制標準》中規定:

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同時規定該標準自202061日起實施。

張海英在《環境科學與技術》發表的研究論文表明:98%99%的飛灰顆粒粒徑在4100μm之間,顆粒分布比較均勻;玻璃相含量高達59%,其中的玻璃微珠使得飛灰具有較大的活性主要化學成分是CaOSiO2Al2O3,含量分別35.8%20.5%5.8%構成SiO2-Al2O3-金屬氧化物體系;主要礦物成分是SiO2CaCl2Ca3Si2O7Ca2SiO4.0.35H2OCa9Si6O21.H2OK2Al2Si2O8.3.8H2OAlCl3.4AlOH3. 4H2O等硅酸鹽及鋁硅酸鹽

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由于生活垃圾發電行業較多地采用消石灰用于煙氣脫硫脫氯,氯化物以CaCl2為主,硫酸鹽以CaSO3為主。根據國外AMHED等研究250以下半干法脫硫過程中石膏的形成機理,發現脫硫反應CaO+SO2+O2”的絕大部分產物是CaSO3,主要原因是反應時間短,而且CaSO4的摩爾體積大于CaSO3,阻礙了反應的進一步進行。CaSO3是不穩定物質,可造成二次污染,迄今沒有有效的處理途徑。

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無論是干法還是半干法脫酸過程,消石灰對SO2的吸收效率都遠遠低于HCl。為了負荷排放標準,消石灰的用量Ca/S往往達到2以上。不僅造成原料的浪費,而且產生更多的待處理飛灰,增大了處置難度和費用。

艾爾環保采用高活性的脫酸專用小蘇打,不僅對HCl的脫除效率可高達98%以上,對SO2有很高的脫除效率也高達95%以上,并且NSR可低至1.1

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? ? ? 鈣基和鈉基脫酸副產物大部分具有很高的溶解度,給飛灰固化處置和填埋管理帶來了一定的難度。???

物質

20℃溶解度

g/100g

氯化鈣

74.5

亞硫酸鈣

/

石膏

0.255

氫氧化鈣

0.173

氯化鈉

35.9

硫酸鈉

19.5


根據國家標準NY/T?1121.16《土壤水溶性鹽總量的測定》中規定,樣品與水的混合比例是15。這種情況下石膏和過量的氫氧化鈣均會有部分發生溶解,可溶性鹽總量升高。

在垃圾焚燒發電等行業,煙氣中同時含有HClSO2,濃度一般在300500mg/Nm3左右。針對此種工況,艾爾環保發展了鈣基與鈉基脫硫劑聯用的工藝技術,即利用鈣基脫硫劑對HCl的高選擇性,在很低的Ca/S時高效脫除大部分HCl,同時利用鈉基脫硫劑對SO2的高脫除效率,使用少量小蘇打就可以達到極低的SO2排放濃度。脫硫劑與煙氣反應生成副產物CaCl2Na2SO4,兩者均是極易溶解。在飛灰固化階段,主要將發生以下反應:


CaCl2?+ Na2SO4?+ 2H2O——>CaSO4*2H2O + 2NaCl

? ? ? 生成的石膏具有固化作用,有利于提高固化物的強度。通過優化工藝條件和負荷分配比例,脫硫劑的綜合利用率可達到90%左右,可溶性鹽的數量可減少50%左右。


脫酸工藝

SO2排放標準

副產物

可溶鹽



mg/Nm3

kg/t

kg/t

1

鈣基

80

12

3

2

鈉基

20

6

6

3

鈣基+鈉基

20

6

3

生活垃圾焚燒發電廠通過采用小蘇打干法脫酸煙氣凈化工藝,尤其是通過艾爾環保創新發展的鈣基與鈉基脫硫劑聯用工藝,在污染物排放濃度很低的情況下,既減少了飛灰的產生量,又不增加可溶性鹽的含量,降低了飛灰固化處理的難度和費用,同時降低了用戶的原材料采購成本,是值得推廣使用的。


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