流化床生活垃圾焚燒爐污染物排放監(jiān)控管理

卜春祥,葉 萍

(淄博市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,山東淄博255400)

流化床生活垃圾焚燒爐污染物排放監(jiān)控管理

卜春祥,葉 萍

(淄博市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,山東淄博255400)

依據(jù)生活垃圾循環(huán)流化床燃燒熱電廠竣工環(huán)保驗(yàn)收及例行環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),提出了影響生活垃圾焚燒過(guò)程特征污染物排放的主要因素是爐溫和燃燒過(guò)程的噴鈣與脫氯,建議增加爐溫在線監(jiān)測(cè)為生活垃圾焚燒污染物排放的管理措施,在例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中增加粉煤灰鈣含量監(jiān)測(cè),保證生活垃圾的完全燃燒、較高脫氯效率,降低二噁英的產(chǎn)生與排放。

生活垃圾焚燒;循環(huán)流化床;廢氣監(jiān)測(cè);二噁英;環(huán)境管理

生活垃圾的處理是城市、鄉(xiāng)村發(fā)展亟需解決的環(huán)境問(wèn)題。焚燒法是處理生活垃圾的有效方法之一,可減容90%左右,減量70%～80%,具有可回收能量和資源化的優(yōu)點(diǎn)。焚燒產(chǎn)生的二次污染問(wèn)題,包括飛灰、多氯二苯并二噁英、多氯二苯并呋喃(PCDD/PCDF)、Hg等重金屬、HCl、SOx、NOx、CO等有害氣體,受到了廣泛關(guān)注,也使焚燒法處理生活垃圾備受爭(zhēng)議[1～2]。其主要原因之一在于缺少焚燒工程實(shí)踐的基礎(chǔ)排放數(shù)據(jù),造成了公眾的片面認(rèn)識(shí)。因此,加強(qiáng)生活垃圾焚燒過(guò)程的監(jiān)督和污染物排放的控制,是發(fā)展生活垃圾焚燒、節(jié)約土地、改善環(huán)境的重要途徑之一。

本文通過(guò)對(duì)正常運(yùn)行的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐的垃圾焚燒過(guò)程分析、工程的驗(yàn)收監(jiān)測(cè)和例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,提出了改進(jìn)垃圾焚燒熱電廠日常監(jiān)督監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和加強(qiáng)生活垃圾焚燒廠監(jiān)督管理的建議。

1 垃圾焚燒熱電廠焚燒爐基本情況

2臺(tái)運(yùn)行的400t/d循環(huán)流化床垃圾焚燒爐配備磁性金屬分選、人工分揀線,爐內(nèi)噴石灰石脫硫、爐外配半干法消石灰脫硫脫氯,袋式除塵,且袋式除塵器前設(shè)有活性炭噴射裝置,垃圾滲瀝液噴入焚燒爐焚燒。

2 入爐垃圾分析

入爐垃圾的組成對(duì)垃圾焚燒過(guò)程的特征污染物產(chǎn)生,如重金屬、二噁英等有著重要影響。但無(wú)論是垃圾焚燒熱電廠的原始設(shè)計(jì)還是實(shí)際運(yùn)行過(guò)程,進(jìn)場(chǎng)垃圾的種類難以嚴(yán)格確定?，F(xiàn)場(chǎng)看,磁性金屬分揀的量不大,人工分揀的大塊建筑垃圾較多,通常國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的廢紙等較高發(fā)熱量垃圾相對(duì)較少,城鄉(xiāng)生活垃圾廚余物含量較大,水分較多。垃圾主要成分說(shuō)明部分垃圾在進(jìn)廠之前已經(jīng)被仔細(xì)分類并予以回收,如廢報(bào)紙、大塊的紙箱包裝物、金屬等。由于建筑垃圾的部分混入,顆粒小的部分會(huì)進(jìn)入焚燒爐,因此會(huì)增加過(guò)程的灰渣量。含氯塑料的分揀實(shí)際難以區(qū)分,聚氯乙烯和其他塑料混雜?，F(xiàn)有的常規(guī)分析是分析入爐垃圾含水率、低位發(fā)熱量和可燃元素組成,不分析重金屬等項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)期間,垃圾含水率為42.3%,低位發(fā)熱量約為5280kJ/kg。

其次,由于熱電廠收集垃圾由各地方環(huán)衛(wèi)局提供,城市、鄉(xiāng)村生活水平的不同等諸多因素均影響了進(jìn)廠生活垃圾的發(fā)熱量。

3 焚燒爐參數(shù)控制

焚燒爐是整個(gè)垃圾焚燒過(guò)程的核心設(shè)備,爐內(nèi)溫度是控制二噁英產(chǎn)生的重要手段[3],850～950℃是焚燒爐的最佳工作區(qū)域,既可以防止二噁英的生成,也可以控制氮氧化物的熱力生成。由于生活垃圾熱值偏低且含水量高,維持穩(wěn)定的爐內(nèi)燃燒溫度除需要焚燒爐適合低熱量燃料的燃燒設(shè)計(jì)參數(shù)外,尚需補(bǔ)充煤炭助燃和適宜的進(jìn)風(fēng)控制。驗(yàn)收期間爐溫為850～932℃。

焚燒爐內(nèi)除了最重要的燃燒反應(yīng)外,還有產(chǎn)氯脫氯反應(yīng)、脫硫反應(yīng)以及復(fù)雜的灰渣顆粒間的燒結(jié)、固化反應(yīng)等。這些反應(yīng)對(duì)于控制二噁英生成、減少二氧化硫排放和固化重金屬等有重要的作用。

4 爐外脫硫除塵

循環(huán)流化床垃圾焚燒爐煙氣中含有大量的粉煤灰和脫硫劑氧化鈣,它們經(jīng)快速降溫后,再經(jīng)過(guò)半干法脫硫,進(jìn)一步降低煙氣中的二氧化硫濃度。最終煙氣噴入活性炭后進(jìn)入袋式除塵器除塵。袋式除塵器除塵效果較好,除塵效率高,煙塵排放量較小。

5 驗(yàn)收監(jiān)測(cè)與例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

表1中的數(shù)據(jù)包含了項(xiàng)目?jī)膳_(tái)垃圾焚燒爐運(yùn)行后的驗(yàn)收監(jiān)測(cè)、例行監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和數(shù)值。鍋爐飛灰組成分析見表2。

表1 垃圾焚燒爐煙氣監(jiān)測(cè)結(jié)果

表2 飛灰的主要化學(xué)成分wt%

6 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析

從驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)看出,煤助燃循環(huán)流化床生活垃圾焚燒爐煙氣排放均滿足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18485—2001)的要求,其中煙氣中的重金屬、二氧化硫排放濃度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值要求。這說(shuō)明生活垃圾中所含重金屬種類和含量相對(duì)較低,爐內(nèi)噴鈣和后續(xù)脫硫除塵措施得當(dāng)。尤其是在驗(yàn)收監(jiān)測(cè)和監(jiān)督監(jiān)測(cè)中,煙氣中的二噁英含量均小于國(guó)標(biāo)控制要求,同時(shí)也滿足更嚴(yán)格的歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)要求,說(shuō)明煤助燃循環(huán)流化床垃圾焚燒爐及其脫硫除塵等措施在二噁英排放控制方面的優(yōu)異性能。系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定,是解決生活垃圾最終處理的較好解決方案。

表1結(jié)果表明,循環(huán)流化床垃圾焚燒爐的二氧化硫、氮氧化物排放濃度比相同結(jié)構(gòu)的燃煤循環(huán)流化床鍋爐排放濃度低,二氧化硫排放得到控制的原因與爐內(nèi)噴鈣脫硫脫酸、爐外半干法脫硫脫硫的過(guò)量鈣添加有關(guān),同時(shí)爐內(nèi)噴鈣也有利于控制游離HCl的濃度,抑制二噁英產(chǎn)生。由于垃圾堆存分揀過(guò)程產(chǎn)生高濃度COD、氨氮廢水,熱電廠采用廢水直接燃燒處理的方法,向爐內(nèi)高溫區(qū)噴射高氨氮滲瀝液燃燒對(duì)該區(qū)域選擇性非催化氮氧化物還原有較好的促進(jìn)作用[5],造成尾氣氮氧化物排放濃度的降低。

表2中,飛灰主要組成表明,垃圾焚燒飛灰與一般循環(huán)流化床燃煤鍋爐的粉煤灰組成基本相同,但垃圾焚燒飛灰的主要組成中,氧化鈣、三氧化硫、氯、氧化鉀、氧化鈉明顯偏高。氧化鈣和三氧化硫偏高是由爐內(nèi)噴鈣、半干法脫硫添加消石灰脫硫劑引起。氯、氧化鉀、氧化鈉偏高與生活垃圾的廚余物有關(guān)。

7 結(jié)論

煤助燃循環(huán)流化床生活垃圾焚燒爐的驗(yàn)收監(jiān)測(cè)和例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析表明,該焚燒爐正常運(yùn)行時(shí),廢氣主要特征污染物均達(dá)到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18485—2001)的控制要求,其中重金屬和二噁英排放優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的局限,生活垃圾焚燒的在線和例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目偏少,不能直接反映垃圾焚燒過(guò)程的整體狀況,特別是特征污染物二噁英的排放情況,建議將焚燒爐爐溫作為在線數(shù)據(jù)與現(xiàn)有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目一并遠(yuǎn)傳至環(huán)保監(jiān)控中心,以隨時(shí)判斷焚燒爐運(yùn)行狀況。例行監(jiān)測(cè)建議增加飛灰中氧化鈣和氯元素的含量分析,以監(jiān)督焚燒過(guò)程的噴鈣脫硫脫酸和生活垃圾焚燒比例。

[1]張益.生活垃圾焚燒廠中二噁英的產(chǎn)生與控制[J].環(huán)境保護(hù),2000,(1)：14-15.

[2]Min Li,Jun Xiang,Song Hu,et al.Characterization of solid residues from municipal solid waste incinerator[J].Fuel,2004,(83)：1397-1405.

[3]劉勁松,劉維屏,羅瑜,等.爐排型城市生活垃圾焚燒爐排氣中二噁英污染狀況及存在問(wèn)題[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2005,(4)：46-48.

[4]王智化,周俊虎,周昊,等.爐內(nèi)高溫噴射氨水脫除NOx機(jī)理及其影響因素的研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2004,(4)：495-500.

Monitoring and Management of Pollutant Emission from Circulating Fluidized Bed Furnace of Municipal Solid Waste Incinerator

Bu Chunxiang,Ye Ping
(Zibo Environmental Monitoring station,Zibo S handong255400)

Based on the data of acceptance check of environmental protection and routine monitoring,furnace temperature,limestone injection and dechlorination were the main factors affecting the emission of specific pollutants.In the article,furnace temperature on-line monitoring was suggested as the management measure,and the calcium content in fly ash should be analyzed in the routine monitoring to ensure the fully burning of the municipal solid waste,high dechlorination efficiency and lower dioxin generation and emission.

municipal solid waste incinerator;circulating fluidized bed furnace;emission gas monitoring;dioxin;environmental management

X705

A

1008-813(2010)05-0060-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.05.019

2010-09-20

卜春祥(1963—),男,山東省鄒平縣人,畢業(yè)于中國(guó)海洋大學(xué)水聲專業(yè),高級(jí)工程師,副站長(zhǎng),長(zhǎng)期從事環(huán)境監(jiān)測(cè)和科研工作。