城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治.doc

城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治摘要：运用垃圾焚烧发电技术，可有效实现垃圾的“三化”处理，但在焚烧过程中所产生的烟气会对环境产生二次污染。结合广东省佛山某垃圾焚烧厂的实例，本文分析了垃圾焚烧厂的主要大气污染物的形成机理、性质，并针对性地提出了具有可行性、有效性的污染防治技术体系。关键词：垃圾焚烧大气污染机理污染防治技术体系一、前言随着人类社会的发展，垃圾已成为社会公害1。垃圾焚烧发电作为一种先进的垃圾处理技术，充分体现了垃圾处理的资源化、减量化、无害化原则，因此在国内外获得了广泛的应用。然而，焚烧烟气中有毒有害物质排放造成的二次污染又成为亟待解决的问题2。作者结合在广东省佛山某垃圾焚烧厂的工作实践，对相应的大气污染防治技术进行了研究讨论。二、主要生产工艺流程佛山市某垃圾焚烧厂的垃圾焚烧炉系统采用美国的Basic燃烧技术，选用的焚烧炉为日处理生活垃圾能力200240吨的BASICMODEL10000型焚烧炉，其锅炉参数为：压力4MPa，温度400。主要工艺流程简介如下：垃圾由给料机送入焚烧炉干燥床，烘干后依次通过数级炉排床进行燃烧。在燃烧的第一阶段，空气由每个炉排的下部风机送入炉膛，在气流作用下垃圾保持局部浮动燃烧，因此这种焚烧炉既有炉排炉的特点，局部又有流化床的特点3。燃烧后的烟气中有许多焦碳颗粒和未燃烧物质，此时温度达860。第二、三阶段是烟气进入第一级再燃烧烟道与定量高速喷入的空气剧烈混合燃烧，仍未燃尽的物质继续进入第二级再燃烧烟道与过量空气剧烈混合继续燃烧，温度达1000，此过程没有热交换，主要目的是提高烟气的温度加快烟气中有害物质的分解。第四阶段为控制余热锅炉进口温度，从省煤器出口处抽取部分烟气回送至余热锅炉前混合，使进入余热锅炉的烟气温度保持在760，高温烟气经过过热器、省煤器进行对流换热，然后经由半干式烟气处理设备和布袋吸尘器等一系列设施进行除污处理，达标后由90m高烟筒排往大气。吸收塔下部飞灰与石灰等混合物由排灰装置排出，连同燃尽的炉渣由自动除渣装置排出，再外运至垃圾填埋场填埋或综合利用。4，5三、气体污染物的产生情况（一）臭气进厂垃圾在垃圾储存坑内堆放过程中，垃圾中的有机物逐渐腐烂变臭，产生难闻的臭气，且臭气的强度随着堆放时间的延长而增加。（二）焚烧炉排放的其他有害气体垃圾焚烧炉排出的气体污染物一般有以下几类：飞灰：焚烧过程中产生的飞灰一般为无机物质，主要是金属的氧化物和氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐及硅酸盐，来源于垃圾中的不熔氧化物、不挥发金属及不完全燃烧的有机物等。酸性气体：包括HCl、NOx、SOx等，主要由垃圾中的含氯、含氟与含硫等化合物高温燃烧时生成。6金属化合物（重金属）：烟气中的金属化合物一般由垃圾中所含的金属氧化物和盐类等反应生成。7，8这些金属氧化物主要来源于垃圾中油漆、电池、灯管、化学溶剂、废油、油墨等。所含的金属元素按照性质基本可分为三类：非挥发性元素（沸点大于1200）：包括铝、钡、铍、钴、镁、铁、钾、硅、钛等，一般存在于飞灰和炉渣之中；挥发性金属：包括锑、砷、铜、铅、锌等，一般与飞灰凝结在一起；挥发性汞（700）：在垃圾焚烧高温烟气中仍是气态。未完全燃烧产物：主要为一氧化碳、高分子碳氢化合物和氯化芳香族碳氢化合物。现已证实，其中某些芳烃化合物有致癌作用，如3-4苯并a芘，是有机物不完全燃烧时产生的剧毒物质。保证垃圾焚烧炉内完全燃烧是防止该类有毒物质产生的有效手段。微量有机化合物：主要有多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、甲醛、二噁英（PCDD）及多氯二苯呋喃（PCDF）等。其中PCDD/PCDF是强致癌、致畸的危险性有毒物质。当垃圾焚烧炉内燃烧温度高于200时开始生成，高于700开始转向分解，当烟气温度高于850才能分解完全。四、污染控制措施（一）防臭垃圾由垃圾车运到厂区后进入垃圾卸料大厅，垃圾卸料大厅为密闭式布置，可防止臭气外溢和苍蝇蚊虫的进入。采用密闭的垃圾存储坑，并在垃圾坑上方安装机械抽风设备，用二次风机在坑上方抽取二次风，形成垃圾坑内轻微负压的结构，可有效防止臭气外溢影响车间环境卫生。（二）控制燃烧为减少垃圾焚烧过程中有毒有害物质的排放，需严格控制燃烧条件，具体措施如下：1提高炉内燃烧温度，并延长烟气在燃烧高温区的停留时间，使二噁英分解。当垃圾热值低于正常燃烧值时，可采用投助燃油等方法，使燃烧区温度高于900；烟气在高温区停留2s以上。2使烟气尽快排出炉膛，缩短烟气在低温区（300400）的停留，避免重新生成二噁英。3协调炉内一、二次风的配风情况，为一、二级再燃烧室中未完全燃烧的烟气提供不同比例的空气，改善炉内燃烧条件，使垃圾充分燃烧，降低烟气中CO等有害气体含量。4控制炉内过剩空气量，减少NOx产生量。5在炉内喷入固硫固氯剂CaCO3或CaO，可降低氯化物和硫化物对高温受热面的高温腐蚀及对大气的二次污染。（三）烟气净化烟气净化工艺设备由酸性气体脱除设备和除尘设备组成，本项目采用半干式吸收塔和袋式除尘器。烟气中的酸性气体通过石灰浆溶液中和。布袋式除尘器可以吸收去除灰尘，烟尘中的二噁英和挥发性重金属通过活性炭进行吸附。1控制酸性气体排放对于烟气中氯化氢、氟化氢等酸性气体，可以采用干式喷射吸收法、半干式喷雾干燥吸收法和洗涤式吸收法三种方法进行处理。本项目采用的MHGT（多组分有毒废气处理）技术的基本原理是利用半干式反应剂CaO或熟石灰粉Ca(OH)2吸收烟气中的SO2、HCl等酸性组分。9吸收反应式为：CaO+H2OCa(OH)2CaSO21/2H2O+1/2H2O+1/2O2CaSO42H2OCaSO21/2H2O+1/2H2O+1/2O2CaSO42H2OCa(OH)2+2HC1CaC12+H2O根据大量工程经验可知，在高浓度碱基环境的反应器中，只要保证1秒左右的反应时间，几乎所有的HCl、HF都能有效去除。该厂的烟气监控系统随时对烟气成分进行监测记录，如发现SOx、HCl超标，将自动增加添加剂Ca(OH)2及活性炭的量，以降低其含量，使烟气中的各污染物排放浓度在标准规定值以下。2控制飞灰含量生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）规定，垃圾焚烧厂的烟尘处理装置必须安装布袋除尘器。该垃圾焚烧厂焚烧后的烟气在200温度下离开锅炉，在半干式反应器中与喷入的细雾状石灰浆溶液接触，重金属和有害气体成分（SO2、HCl等）与石灰发生反应，然后在反应器中得到冷却。产生的反应产物（固态）灰尘和未反应的石灰，一部分被移到反应器的底部，另一部分被布袋除尘器捕获。布袋除尘器内装有圆柱形纤维袋，不仅能清除大粒径烟尘，而且对微小灰尘也有较好的去除效果。3控制二噁英类物质排放10布袋除尘器的纤维袋上的灰尘能对烟气中的二噁英和重金属、SO2等有害物质有很好的吸附作用。运行过程中还会在布袋除尘器的布袋外壁形成一层薄的灰烬和化学反应剂（Ca(OH)2）的混合物，这层混合物形成吸收污染物的次级反应区，并非常有效地提高整个烟气处理系统的效率。此外，在烟气进入布袋除尘器之前喷入活性炭，可更好地除去二噁英和挥发性重金属汞、镉等。11整个烟气净化系统流程如图1所示。图1烟气净化系统流程图五、效果评估华南环境科学研究所对该垃圾焚烧厂排放的烟气进行监测分析，具体结果见表1。表1广东省佛山市某垃圾焚烧厂烟气测试结果*单位：mg/m3（注明者除外）测试指标烟尘林格曼黑度(级)CONOxSO2HClHgCdPb热灼减率(%)测定值31133113517.10.010.041.222.0标准值*801150400260750.20.11.65%*采样条件：天气，晴；气温，2226；相对湿度：5565。*采用生活垃圾焚烧污染物控制标准（GB18485-2001）。从表1中可以看出，经过严格的污染控制措施以后，该厂排放的烟气各项指标均已达标，其中CO、NOx、SO2、HCl、Hg等多项指标远低于标准值，说明所采取的各项防治措施确实有效，焚烧厂对周围环境的不良影响已经大大降低，达到了污染防治的目的。参考文献1吴玉萍，董锁成.当代城市生活垃圾处理技术现状与展望.城市生态与城市环境，2001，（1）：15172席俊清，蒋火华，汪志国等.我国城市生活垃圾处理现状及存在问题分析.中国环境监测，2003，19（12）：21233姜凡，刘石，王海刚等.循环流化床中垃圾的运动特性实验研究.锅炉技术，2003，34（1）：31444LundtorpKasper，JensenDortheL.，ChristensenThomasH.StabilizationofAPCresiduesfromwasteincinerationwithferroussulfateonasemi-industrialscale.JournaloftheAirWasteManagementAssociation，2002，52(6):7227315岳鹏，施惠生，袁玲.用城市生活垃圾焚烧灰渣制备建筑材料的研究.粉煤灰综合利用，2003，1：28306祝建中，蔡明招，陈烈强等.垃圾焚烧过程中NOx的生成特性研究.环境工程，2003，21（3）：55577章骅，何品晶.城市生活垃圾焚烧灰渣及其性质分析.上海环境科学，2002，212（6）：3563608王伟，万晓.垃圾焚烧飞灰中重金属的存在方式及形成机理.城市环境与城市生态，2003，16：799朱廷银，肖云汉，陈凡等.循环流化床脱除氢化氢研究.环境科学学报，2001，21（2）：19419710金宜英，聂永丰，田洪海等.布袋除尘器和活性炭滤布对烟气中二噁英类的去除效果.环境科学，2003，24（2）：14314611.沈伯雄，姚强.垃圾焚烧中二恶英的形成和控制.电站系统工程，2002，18（5）：810第 6 页 共 6 页