摘 要: 本文作者介紹了垃圾焚燒污染物的來(lái)源與形成, 提出了污染物控制與處理措施。

　　關(guān)鍵詞: 垃圾焚燒,發(fā)電,污染控制

　　垃圾焚燒發(fā)電是使用特殊的垃圾焚燒設(shè)備, 以城市生活和工業(yè)垃圾為燃料進(jìn)行焚燒, 在對(duì)其焚燒處理的同時(shí), 利用它產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽發(fā)電供熱的一種新型發(fā)電方式。由于這種焚燒發(fā)電處理方式具有“三化”( 減量化、無(wú)害化、資源化) 和環(huán)境與經(jīng)濟(jì)雙重效益, 已被美、日、法、英、德、意等先進(jìn)國(guó)家廣泛采用。垃圾發(fā)電是世界上近 30 年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。我國(guó)起步較晚從 1988 年建立第一座垃圾焚燒發(fā)電廠至今僅發(fā)展到數(shù)十家。我國(guó)的城市生活垃圾與發(fā)達(dá)國(guó)家相比, 水分含量高, 熱值低, 組分隨季節(jié)變化大。研究垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染物的控制與處理, 使其達(dá)標(biāo)排放, 是關(guān)系到垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　1 垃圾焚燒污染物來(lái)源與形成

　　垃圾焚燒后會(huì)產(chǎn)生二次污染物, 如多種有害氣體(SO2、HCl、NOx等)、粉塵及劇毒物質(zhì)二噁英、重金屬等。如不進(jìn)行嚴(yán)格的控制和處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染、對(duì)動(dòng)物及生態(tài)破壞。城市生活垃圾中含有多種污染物: 如廢舊塑料、廢紙、廢布、草木中含有機(jī)氯化物, 廚余、灰土中含有無(wú)機(jī)氯化物如氯化鈉、氯化鎂等, 廢舊電池中含有汞、鉛等。在垃圾焚燒過(guò)程中, 這些污染物最終以氣體和固體的形式污染環(huán)境。垃圾焚燒主要是產(chǎn)生的廢渣、飛灰和尾氣, 對(duì)環(huán)境危害最大的是尾氣。尾氣在主要含有如下有害物質(zhì)。

　　1.1 粉塵

　　垃圾焚燒與其他固體物質(zhì)的燃燒一樣, 垃圾在焚燒過(guò)程中, 由于高溫氧化, 熱解作用, 燃料及其產(chǎn)物的體積和粒度減小, 其中不可燃燒物大部分滯留在爐排上爐渣的形成排出, 一小部分質(zhì)小體輕的顆粒在熱氣流攜帶及熱氣力的作用下, 與焚燒產(chǎn)生的高溫氣體一起在爐膛內(nèi)上升, 經(jīng)過(guò)與余熱鍋爐受熱面交換熱量后從鍋爐出口排出, 形成含有顆粒物———粉塵的煙氣。

　　1.2 酸性氣體

　　垃圾焚燒產(chǎn)生酸性氣體主要有: 硫氧化物、氮氧化物、氯化氫、氟化氫和一氧化碳。

　　1.2.1 氯化氫

　　氯化氫和氟化氫來(lái)源于生活垃圾中含氯和氟廢物的分解。含氯塑料( 如聚氯乙烯塑料 PVC), 廚余中的氯化鈉等, 在燃燒過(guò)程中與其他物質(zhì)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生 HCl。

　　1.2.2 二氧化硫

　　二氧化硫通常是由垃圾中含硫化合物焚燒時(shí)氧化所形成, 當(dāng)以煤助燃垃圾焚燒時(shí)使用含硫分較高燃煤時(shí), SO2也會(huì)產(chǎn)生。SO2在空氣在和陽(yáng)光作用下會(huì)形成 SO3并經(jīng)雨水沖淋而形成酸雨。

　　1.2.3氮氧化物

　　垃圾焚燒產(chǎn)生的 NOX, 主要來(lái)源于垃圾中的有機(jī)氮化物。在爐內(nèi)高溫燃燒時(shí), 這些有機(jī)氮化物先熱解生成 N、CN、HCN 等中間產(chǎn)物, 再與氧氣產(chǎn)生 NOX。

　　2 污染物控制與處理

　　2.1 從源頭控制

　　對(duì)垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染, 要進(jìn)行全方位的控制與處理。首先對(duì)其進(jìn)行分類收集, 加強(qiáng)資源回收利用, 分選除去垃圾中的含氯成分高的物質(zhì)( 如PVC 塑料等) 及金屬催化劑; 其次垃圾儲(chǔ)倉(cāng)要全密封, 在垃圾卸料口裝電動(dòng)卷簾門, 加裝氣膜封閉, 用風(fēng)機(jī)將儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)氣體抽吸的氣體送入鍋爐中助燃、脫臭; 儲(chǔ)倉(cāng)中垃圾滲瀝水收集到污水坑內(nèi), 用泵送到爐膛內(nèi)焚燒、裂解。

　　2.2 爐內(nèi)燃燒控制

　　垃圾焚燒污染物的產(chǎn)生, 因燃燒方式不同而不同。層燃應(yīng)用各種形式的爐排焚燒爐因其燃燒條件的限制, 對(duì)污染物的在爐內(nèi)燃燒時(shí)的脫除與控制難于完美完成。而循環(huán)流化床(CFB) 燃燒技術(shù)具有適應(yīng)熱值低, 成分復(fù)雜多變的燃料, 燃燒充分, 污染排放低等優(yōu)點(diǎn), 在污染控制方面, 流化床鍋爐可同時(shí)解決充分燃燒與污染物脫除問(wèn)題。循環(huán)流化床垃圾焚燒采用石英沙作床料熱載體, 蓄熱量大, 燃燒穩(wěn)定性好, 燃燒溫度均勻并能控制在 850～950 ℃之間, 便于 SO2脫除并過(guò)量空氣系數(shù)小, NOX生成量非常低( NOX在燃燒溫度大于 1300 ℃時(shí)才會(huì)大量生成), 同時(shí)能在爐內(nèi)控制二噁英的生成。二噁英產(chǎn)生的條件為燃燒不穩(wěn)定, 爐膛溫度不均勻且小于 700 ℃, 并含有催化作用的物質(zhì)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。而 CFB 燃燒溫度可在均勻控制在850～950 ℃之間, 煙氣在爐內(nèi)停留 3～5 s, 即使生成的二噁英也被分解燃燒了。摻煤助燃不僅能提高燃燒的穩(wěn)定性, 而且燃煤產(chǎn)生的 SO2對(duì)二噁英的產(chǎn)生有抑制作用。爐內(nèi)加石灰可有效脫硫在 Ca/S 比為1/2 時(shí), 脫硫率大于 85% 。CFB 焚燒垃圾燃燒充分,垃圾中有機(jī)物 100% 燒掉, 燃燒后垃圾減量 75% 以上, 減容 90% 以上, 灰渣無(wú)毒性、無(wú)臭味、可直接填埋或作鋪路材料等用。因其有減少 90% 以上的垃圾填埋量, 可大大延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限。

　　2.3 尾氣處理

　　因?yàn)槔贌鬅煔庵泻卸喾N有害物質(zhì), 采用常規(guī)鍋爐的脫硫除塵技術(shù)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn), 因此必須采用復(fù)合的處理技術(shù)。

　　2.3.1 粉塵處理

　　粉塵處理目前應(yīng)用最廣泛的是靜電除塵器和布袋除塵器。一般 CFB 鍋爐采用靜電除塵器就可達(dá)到粉塵排放要求、垃圾焚燒 CFB 鍋爐配備靜電除塵器或布袋除塵器都能除小于 1 mm 的細(xì)小粉塵, 除塵效率靜電除塵器可達(dá) 99% , 布袋除塵器超過(guò) 99% 。

　　但對(duì)重金屬物質(zhì), 靜電除塵器去除效率較差, 因?yàn)槲矚膺M(jìn)入靜電除塵器溫度較高, 重金屬物質(zhì)無(wú)法充分凝結(jié), 且其與飛灰間接觸時(shí)間不足, 無(wú)法充分發(fā)揮飛灰的吸附作用。當(dāng)布袋除塵器與半干式洗氣塔合并使用時(shí), 未完全反應(yīng)的 Ca(OH)2粉塵附著于濾布袋上, 當(dāng)廢氣經(jīng)過(guò)時(shí), 因增加表面接觸時(shí)間, 可提高廢氣中酸性氣體的去除效率。同時(shí), 布袋除塵器要求運(yùn)行溫度較低, 一般 250 ℃以下, 使尾氣中的重金屬及含氯有機(jī)物(PCDDS PCDFS)達(dá)到飽和, 凝結(jié)成細(xì)顆粒而被濾布吸附去除。在除塵器前進(jìn)的煙道加入一定量的活性碳粉末, 它對(duì)重金屬離子和二英有很好吸附作用, 進(jìn)一步脫除尾氣中重金屬與二噁英。

　　2.3.2 酸性氣體處理

　　對(duì)垃圾焚燒尾氣中的 SO2、HCl 等酸性氣體的凈化原理主要是通過(guò)酸堿中和反應(yīng)進(jìn)行的, 堿性吸收劑一般采用 Ca(OH)2, 酸性氣體凈化方法有以下 3 種：

　　a 干式洗氣法。用壓縮空氣將石灰粉末 CaO或 Ca(OH)2直接噴入煙道或煙道中某段反應(yīng)器內(nèi),使堿性粉末與酸性廢氣充分接觸和反應(yīng)從而達(dá)到中和酸性氣體并加以去除。此法投資省, 操作維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用低, 耗水耗電少, 但藥劑消耗量大, 去除效率低。

　　b 濕式洗氣法。在煙道中建一個(gè)填料吸收塔,在塔內(nèi)煙氣與堿性溶液對(duì)流混合, 不斷地在填料中的空隙及表面接觸及反應(yīng), 使尾氣中的酸性氣體被吸收去除。其優(yōu)點(diǎn)去除率高, 對(duì) SO2及 HCl, HF 去除率在 90% 以上, 并對(duì)高揮發(fā)性重金屬物質(zhì)(如汞)有去除能力。但投資高, 耗電、耗水量大, 產(chǎn)生的廢水需要進(jìn)行處理。

　　c半干式洗氣法。是介于干式與濕式之間, 增設(shè)一個(gè)半干法洗氣塔, 實(shí)質(zhì)是一個(gè)噴霧干燥裝置, 利用霧化器( 噴嘴) 將熟石灰漿[Ca(OH)2]從塔頂或底部或切向噴入塔內(nèi), 煙氣與石灰漿同向或逆向在塔內(nèi)流動(dòng)并充分接觸發(fā)生中和反應(yīng), 由于液滴直徑小,表面積大, 不僅與尾氣液滴充分接觸, 同時(shí)水分在塔內(nèi)能完全蒸發(fā), 不產(chǎn)生廢水。此法綜合了干法與濕法的特點(diǎn), 較干法耗石灰粉少, 較濕法耗水量低, 同時(shí)免除了過(guò)多廢水的產(chǎn)生, 且脫除率高, 但是制漿系統(tǒng)復(fù)雜, 反應(yīng)器(塔)內(nèi)易粘結(jié), 噴咀能耗高。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生的二次污染,對(duì)其尾氣的凈化處理關(guān)系到垃圾能否資源化利用的關(guān)鍵。垃圾焚燒發(fā)電二次污染的控制與處理必須全方位采取有效措施: 即從垃圾來(lái)源去除污染的生成源與催化劑; 選擇合適的先進(jìn)的垃圾焚燒技術(shù); 加大力度控制燃燒過(guò)程中二噁英等的污染產(chǎn)生; 最后對(duì)鍋爐尾氣煙氣采用有效措施凈化處理, 確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　參考文獻(xiàn):

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