淺談垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英的產(chǎn)生與防治

王建均 吳印澤

（1.宜賓能投光大環(huán)保治理有限公司，四川宜賓644000；2.四川光大節(jié)能環(huán)保投資有限公司，四川成都610063）

0 引言

如今，我國(guó)通過(guò)焚燒處理的垃圾量達(dá)到總量的近30%?？墒菑?008年以來(lái)，垃圾焚燒發(fā)電廠的建設(shè)受到了較大的影響，禁燒的呼聲此起彼伏，矛盾的焦點(diǎn)就是：垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英是強(qiáng)毒性物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體健康造成極大的損害。本文將從二惡英的產(chǎn)生和分解機(jī)理、垃圾發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝過(guò)程、二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)、二惡英與垃圾焚燒發(fā)電廠的關(guān)系等方面談?wù)効捶?，并?duì)今后垃圾處理方向提出建議。

1 什么是二惡英

二惡英（Dioxin）是多氯二苯并對(duì)二惡英（polychlorinated dibenzo-p-dioxin，簡(jiǎn)稱PCDDs）和多氯二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofuran，簡(jiǎn)稱PCDFs）的總稱，由2個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并對(duì)二惡英（PCDDs），由1個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并呋喃（PCDFs）。每個(gè)苯環(huán)上都可以取代1～4個(gè)氯原子，從而形成眾多的異構(gòu)體，其中PCDDs有75種異構(gòu)體，PCDFs有135種異構(gòu)體。二惡英的熔融點(diǎn)為303～306℃，沸點(diǎn)為421～446.5℃，熱分解溫度在700℃以上。垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生并隨煙氣排放到大氣環(huán)境中的二惡英化學(xué)穩(wěn)定性很高，很難分解，其半衰期達(dá)5～10年，因而積聚在環(huán)境中會(huì)對(duì)大氣、土壤、河流、湖泊和海洋造成污染。

自然界的微生物和水解作用對(duì)二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，因此，環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。它包括210種化合物，毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世紀(jì)之毒”之稱，國(guó)際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物。

環(huán)保專家稱，二惡英常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙及殺蟲劑生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋、PVC（聚氯乙烯）軟膠等物都含有氯，燃燒這些物品時(shí)便會(huì)釋放出二惡英，懸浮于空氣中。萬(wàn)分之一甚至億分之一克的二惡英就會(huì)給健康帶來(lái)嚴(yán)重的危害。二惡英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康和生活。因此，二惡英污染是關(guān)系到人類存亡的重大問(wèn)題，必須嚴(yán)格加以控制。

人類按每千克體重每天從大自然中攝取并積聚的二惡英約為3.5 pg-TEQ/kg·d（其中pg=10-12g，TEQ為毒性當(dāng)量值），其中98%來(lái)自飲食，尤其是魚類（60%），來(lái)自大氣的僅占1.5%。人體內(nèi)的二惡英的半衰期為1～10年。二惡英在人體內(nèi)積蓄，會(huì)引起皮膚痤瘡、頭疼、憂郁、失眠、失聰?shù)劝Y狀，即使是很微量的情況下，長(zhǎng)期攝取時(shí)，也會(huì)引起癌癥、畸形等。此外，還會(huì)引起人體內(nèi)外因性內(nèi)分泌的失調(diào)，從而引起人類生殖機(jī)能的畸變。

為了加深對(duì)二惡英的印象，除上述綜合分析，我們?cè)賮?lái)看以下三個(gè)數(shù)據(jù)：

（1）二惡英對(duì)人致死量約為萬(wàn)分之一克；

（2）一位體重約為65 kg的成年人每天按上述規(guī)定一輩子（60年）攝入的二惡英總量約為0.5×10-5g，約為致死量的1/20；

（3）國(guó)內(nèi)大多數(shù)垃圾焚燒發(fā)電廠遵照的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)（取樣點(diǎn)設(shè)在煙囪）為0.1 ng-TEQ/Nm3（也就是歐盟Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)），每立方米煙氣的二惡英濃度為致死量的十萬(wàn)分之一[1]。

2 垃圾發(fā)電廠的生產(chǎn)工藝過(guò)程

垃圾焚燒發(fā)電廠由下列系統(tǒng)及設(shè)備組成：垃圾接收與儲(chǔ)存系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、垃圾焚燒系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)及汽輪機(jī)、化學(xué)水和綜合水系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、飛灰固化系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)。

生活垃圾由城市環(huán)衛(wèi)部門收集后用垃圾車運(yùn)至電廠，大件垃圾需經(jīng)簡(jiǎn)單粉碎、磁選，用垃圾抓斗將垃圾坑內(nèi)垃圾抓取送入焚燒爐的給料溜管，再由推料器推入爐膛，與空氣混合后燃燒。焚燒爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度850℃，煙氣停留時(shí)間2 s以上，垃圾中有害成分（二惡英等）在爐膛內(nèi)充分裂解焚燒。經(jīng)過(guò)干燥、燃燒、燃燼三個(gè)階段的充分燃燒，燃燼的爐渣排入渣池冷卻后，運(yùn)往廠外填埋。垃圾燃燒后產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐換熱，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電[2]。

主要工藝流程圖如圖1所示。

圖1 垃圾發(fā)電工藝流程圖

3 二惡英與垃圾焚燒發(fā)電廠的關(guān)系

生活垃圾在焚燒過(guò)程中產(chǎn)生二惡英的條件主要有三方面：

（1）垃圾中有含氯高分子化合物，如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二惡英類前體物；

（2）在適宜的溫度下：（300±100）℃；

（3）在氯化鐵、氯化銅的催化作用下，與O2、HCl反應(yīng)，通過(guò)重排、自由基縮合、脫氯等過(guò)程生成二惡英類。可是在高溫下它們會(huì)大量分解，如當(dāng)煙氣溫度高于800℃、停留時(shí)間大于2 s時(shí)，二惡英的分解率達(dá)到99.9%。反之，在上述條件下，這些高溫?zé)煔庵斜环纸饬说那绑w物又會(huì)重新組合生成二惡英類。

因此，垃圾焚燒發(fā)電廠必須針對(duì)上述條件來(lái)控制和治理二惡英的生成。主要有以下兩方面措施：

（1）對(duì)原生垃圾進(jìn)行分類收集，對(duì)塑料、橡膠之類的含氯垃圾盡可能做到回收利用，使它們不再入爐焚燒；

（2）垃圾從干燥、預(yù)熱、點(diǎn)火、燃燒到燃燼都是在爐排上完成的，爐排和爐膛的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格確保煙氣在850～1 000℃溫度下停留2 s以上，否則將立即啟動(dòng)輔助燃燒裝置。而在煙氣冷卻過(guò)程中，則要在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾眉崩涫軣崦?，盡快避開250～450℃溫度區(qū)，以減少二惡英再合成的可能性。

目前國(guó)內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠所焚燒的垃圾都沒有經(jīng)過(guò)分類處理，即使這樣，它們的二惡英排放控制指標(biāo)大都能達(dá)到歐盟Ⅱ（0.1 ng-TEQ/Nm3）的標(biāo)準(zhǔn)。

4 關(guān)于二惡英控制標(biāo)準(zhǔn)的制訂與執(zhí)行

同所有的標(biāo)準(zhǔn)一樣，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的制訂都是要綜合考慮技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩方面因素，也就是根據(jù)技術(shù)上的可能性與經(jīng)濟(jì)上的中國(guó)國(guó)情合理地制訂。目前，GB 18485—2014《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》將二惡英控制在1 ng-TEQ/Nm3以下，這是參照了世界各國(guó)情況并結(jié)合中國(guó)國(guó)情制訂出來(lái)的。

我國(guó)垃圾焚燒行業(yè)內(nèi)的實(shí)際執(zhí)行情況可見如下實(shí)例：國(guó)內(nèi)某垃圾焚燒發(fā)電廠竣工驗(yàn)收時(shí)在余熱鍋爐出口與煙氣處理系統(tǒng)交界處取了一份樣（當(dāng)時(shí)焚燒爐工況穩(wěn)定，燃燒良好）送去奧地利二惡英檢測(cè)中心，測(cè)試結(jié)果為0.4 ng-TEQ/Nm3。這表示只要燃燒控制得好，即使煙氣未經(jīng)處理也可達(dá)到中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)[3]。而要達(dá)到歐盟Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，燃燒工況再好，不對(duì)煙氣進(jìn)行處理都是不行的。從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)常用的半干法反應(yīng)塔+活性碳吸附+布袋除塵器的處理方法，一般均可達(dá)到0.05～0.09 ng-TEQ/Nm3，這說(shuō)明對(duì)于環(huán)保要求較高的地區(qū)，采用歐盟Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制二惡英的排放也是適宜的。

5 結(jié)論與建議

5.1 垃圾處理要從源頭抓起，分類收集，綜合處理

“垃圾只是放錯(cuò)了地方的一種資源”“未經(jīng)分類的垃圾，只是廢物。經(jīng)過(guò)分類的垃圾，就可變廢為寶”。垃圾分類收集，為其合理處理和高效利用打下了基礎(chǔ)。

垃圾處理要從源頭抓起，首先要盡量減少垃圾的產(chǎn)生，其主要措施有：凈菜進(jìn)城、限制過(guò)度包裝、循環(huán)利用包裝物，建立完善的廢品回收系統(tǒng)、建立垃圾分類收集計(jì)量收費(fèi)及獎(jiǎng)罰制度，對(duì)電池、燈管等生產(chǎn)企業(yè)征收環(huán)境保護(hù)費(fèi)及對(duì)電池等危險(xiǎn)品實(shí)行以舊換新的銷售制度等。

5.2 加強(qiáng)對(duì)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的規(guī)范管理

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)垃圾處理采用最廣泛的是BOT方式，它利用企業(yè)的資金和技術(shù)，為地方上處理垃圾，政府只要按政策給予發(fā)電上網(wǎng)優(yōu)惠和垃圾處理補(bǔ)貼，特許經(jīng)營(yíng)期滿，該垃圾焚燒發(fā)電廠就無(wú)償移交給當(dāng)?shù)卣?jīng)營(yíng)管理。這是一件利國(guó)利民的大好事，既處理了垃圾，又減輕了政府的負(fù)擔(dān)，這在十年前是不敢想象的?？墒荁OT實(shí)施以來(lái)，也暴露了一些問(wèn)題，走過(guò)一定的彎路，其中有：

（1）有些垃圾量不多（＜500 t/d）、垃圾熱值低于5 000 kJ/kg的經(jīng)濟(jì)相對(duì)不發(fā)達(dá)地區(qū)，為了改善投資環(huán)境，盲目建設(shè)了垃圾焚燒發(fā)電廠，造成設(shè)備利用率不高，技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益低下，甚至出現(xiàn)虧損、機(jī)組停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。

（2）投資的目的是為了求回報(bào)，垃圾處理費(fèi)壓得過(guò)低，投資商就只能在設(shè)備和技術(shù)上做文章了。再加上建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理不到位，監(jiān)控不力，垃圾焚燒發(fā)電廠超標(biāo)排放的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

（3）加強(qiáng)環(huán)?？萍纪度耄ㄗh環(huán)保工程建設(shè)以EPC為宜，有關(guān)政策要相應(yīng)配套。其實(shí)，垃圾發(fā)電工藝流程中還有飛灰和垃圾滲濾液兩項(xiàng)污染治理的技術(shù)不夠成熟，規(guī)范規(guī)定也不大明確，有的在打“擦邊球”，在分工上有的是交由市政統(tǒng)一處理，環(huán)評(píng)是通過(guò)了，污染卻轉(zhuǎn)移了。不是技術(shù)上做不到，主要是管理上還有疏漏，經(jīng)濟(jì)上無(wú)利可圖。飛灰熔融在國(guó)外早有應(yīng)用，國(guó)內(nèi)取得成果也有近十年了，但由于它是一項(xiàng)環(huán)保成果，只投入不產(chǎn)出，無(wú)人肯為飛灰無(wú)害化達(dá)標(biāo)買單，因而成果的擁有方連一家應(yīng)用的廠家都找不到。這就需要國(guó)家有關(guān)部門從政策規(guī)定和研發(fā)經(jīng)費(fèi)上大力扶植了。本文談到的二惡英治理等課題也是同樣的。

[1]王華.二惡英零排放化城市生活垃圾焚燒技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

[2]劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，等.淺議我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中外能源，2012（6）：29-33.

[3]趙良慶，李朝暉，于松，等.城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)及裝備概述[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2016（8）：28-32.