“之前焚烧厂也在为达到稳定排放不停地完善自己,为什么装树联工作又要再次翻牌呢?这恰恰说明我国垃圾焚烧厂在技术上、管理运营上,还存在一些不完善的地方。”在8月25日开幕的2017上海城市垃圾热点论坛上,上海环境集团股份有限公司总工程师秦峰,以焚烧厂为例谈谈应对“装树联”全流程管理升级思考。
上海环境集团股份有限公司总工程师秦峰
以下为现场文字实录(根据速记整理):
众多周知,生活垃圾焚烧设施主要污染物:烟气、恶臭气体、炉渣、飞灰、渗滤液。
烟气稳定达标
要确保烟气稳定达标,需要从工艺选择及配置、药剂供给、预警与响应系统着手做工作。
工艺选择与配置——脱酸
烟气处理工艺太多,垃圾焚烧厂早期的工艺,基本倾向采用单工艺,不少厂采用干法为主的工艺,我只能说很难稳定达标(具体看图一)。实际上在新一轮3A评定标准里面,更加强调工艺的组合,应该说工艺组合对稳定达标起了很大的保证作用。
工艺选择与配置——脱酸
为什么要强调组合工艺脱酸呢?举个例子,左边是氯化氢(HCL)示意图,黄颜色是某些工厂采取干法(消石灰)和湿法的组合工艺,蓝颜色是半干法(消石灰)和干法(碳酸氯纳)组合,绿颜色是半干法和干法的,单纯消石灰的组合。
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综合以上三条曲线可知,湿法的脱HCL能力强,在3mg/Nm3以下。而碳酸氯纳的脱酸效率比消石灰高很多,特别是SO2,配合半干法能稳定低于15mg/Nm3,均值可做到5mg/Nm3,略高于湿法,但远远低于欧盟标准值,是比较适用的一种脱酸方式。
工艺选择与配置——脱硝
这张是脱硝的工艺比较图,最常规的脱硝采用SNCR,工艺较为简单也能达到欧盟2000标准,但脱硝效率低。随着一线城市对污染物排放提出更加严格的要求,传统的单工艺显然不能满足要求,催生了SNCR+SCR的组合工艺,像上海特别严格要求的大城市,我们集团旗下运营的焚烧厂通常采用烟气再循环的低氮燃烧技术+SNCR+SCR组合工艺。
上图是无再生循环和再生循环下的NOx排放均值对比,采用再循环能将NOx降到200mg/m3左右,节省药剂还能有效炉内降低NOx,有利于后端控制,实用性高。
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采用组合工艺,就要考虑整个系统的平衡,如何匹配需要兼顾多种因素。比如说采用“干法+湿法”组合脱酸工艺,减温塔出口温度,就要考虑干法反应效率、布袋面积和湿法后再加热的温差。通常情况下,湿法塔进口温度不宜过高,就决定了冷却段的设计在100~110 ℃ ,冷却段降低到饱和温度,再在减湿段再减温至63 ℃。另外,湿法塔出口温度也不宜偏低,通过除雾器捕集水雾,有利于防止白烟,带来的问题是湿法废水产量增加较多,后续GGH的加热效果有限,则需要配置SGH或者提高SGH的加热能力,对蒸汽消耗会大幅增加。这就是整个系统平衡的问题。
再谈SCR与SNCR的效率选择,理论上SCR脱硝效率高,单独使用即可达标,但SCR催化剂价格高,如单独使用,催化剂模块较大,投资高,运行压力也较大。故需要前端设置SNCR将NOx预处理至一定程度,再通过SCR进一步脱除NOx,即能保证稳定运行还能实现效益最大化。SNCR的脱除效率可通过药剂的使用量调整,既要保证能满足后端SCR稳定运行,还要考虑保持氨逃逸率不超标,两者平衡对运行要求较高。
综上所述,关于工艺的选择与配置,我认为并非低标准工艺一定不行,但是低标准的工艺它的缺点是脱酸脱销效率略低,系统稳定性不够,一旦出现故障,抗波动能力弱,小时排放均值易超标。随着环保“装树联”改造要求,企业自动监控系统要与环保部门联网,他们对小时超标非常敏感,选择高标准的工艺,能够提高它的备用性和抗波动能力,通过寻求各系统间的平衡点,实现按小时均值稳定达标。
烟气工艺没有好坏之分,工艺的选择需要综合考虑和平衡各种需求,在当前环保关注度持续上升的情况下,稳定性佳的高标准工艺应是优先考虑的。
药剂供给:那么问题来了!是不是选择好的工艺和配置,就一定能够保证烟气达标吗?我们还要思量药剂供给和可靠性。药剂供给要满足以下因素:第一,全厂物料皆配备计量装置;第二,关键系统具有备用性,包括石灰、干法喷射、活性炭、SNCR喷射等等;第三,对干法喷射、活性炭、SNCR喷射等主要药剂投放装置应具备单线计量控制能力确保投放量可控;第四,药剂可靠,符合要求。
预警系统:最后是预警系统,好的工艺也难免有异常工况,为确保烟气达标,标准值下浮一定比例作为预警值,并在指标突破预警值时采取相应的措施,是稳定达标的精细化管理的有效措施。
渗滤液稳定达标
谈谈渗滤液的心得,第一部分是设计和建设;第二部分是运行。
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首先要设计多大渗滤液规模较为合适,要考虑如下因素:
(1)不同城市、不同季节的焚烧垃圾渗滤液产生量差别较大,而且渗滤液的产生量还和垃圾收集运转方式有关,如垃圾中转站的压缩。
(2)一般而言,冬季的渗滤液产生量最低,约为垃圾量的11%-19%;夏季的渗滤液产生量最高,约为垃圾量的17%-25%。
(3)我们还应考虑其他可能进入渗沥液系统的水,如初期雨水、生活污水、地面冲洗水等。
不可否认,目前有些小规模的渗沥液EPC项目在设计时为片面降低投资,选择单条处理线,然而单条处理线的设计,抗风险能力较差,且对于正常的大修、清池不利。有条件的地区宜上2条以上生产线。
其次如何设计,我建议:
(1)为了保证阶段性的检修和维护,设计时尽量将厌氧罐、生化系统、膜系统分为两个及以上的系列,分系列进行检修。检修期间,处理量可能缩减为设计量的50%-75%,多余渗滤液需储存于调节池或应急事故池中,设计时要考虑此类工况
(2)事故废水池池容设计应考虑MBR池或厌氧罐检修时污泥的暂存需要。
(3)平面布置做到功能分区合理明确、有利于生产和管理。功能区域主要包括厌氧罐区、生化系统区、膜处理系统区、污泥脱水及加药区。
(4)沼气脱硫及火炬系统可以单独设立区域,与主体渗滤液处理系统留有安全距离。一般火炬系统距离主要建筑物。
(5)为节省占地,冷却塔及一些泵设备等可以置于全封闭的生化池盖板上。
(6)为考虑运行的便捷,需设置员工休息室、仓库、工具间、药品存放区等辅助用房设计。
需要特别强调,给渗滤液总体布置设计时,要考虑安全隐患。下面列了建筑设计防火规范、石油化工企业设计防火规范、大中型沼气工程技术规范供参考:(如下图)
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谈完总体设计,细说单体膜通量设计(如上图)。膜面积一般预留10%余量。确保膜设备在生化系统异常,膜通量下降、膜清洗等工况下仍满足出水要求。
除此之外,还有其他注意的事项:(1)调节池预处理,须有效去除颗粒性杂质;
(2)设置围堰:渗滤液建设得再好,也不可避免发生意外。为减少渗滤液外溢,必须要设置围堰,其设置的常见区域主要为厌氧反应器周边、过滤器周边、射流水泵周边等
(3)臭气控制,现在老百姓对于臭气的要求越来越苛刻,传统厌氧、生化反应池、调节池均加盖,密闭设计,减少臭气排泄。
现在不少企业谈渗滤液的“零排放”,说说我的心得和体会:渗滤液的零排放,主要指渗滤液经过处理后,出水达到相关回用标准后作为景观用水或工业用水回用。但渗滤液的深度处理过程中使用了膜处理系统,必然会产生浓缩液,因此渗滤液的“零排放”重点是浓缩液减量和以水平衡为基础的处理处置问题。
最后简单说一下,应对装树联我个人有四点想法,第一,高标准配置,确保烟气、恶臭、渗滤液等污染物能够稳定达标排放;第二,设计留有充分的裕量;第三,设计和运行管理要考虑非正常工况;第四,要注重细节,细节决定成败,要精细化管理,我想环保部的装树联风暴,最终将促进焚烧企业更加合规有序的发展。
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原标题:上海环境集团总工秦峰:应对“装树联”全流程管理升级思考