生活垃圾焚燒發(fā)電廠大氣特征污染物及其防治措施

岳侃侃

(山西柯立沃特環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆轿?太原 030006)

引 言

我國隨著城鎮(zhèn)化水平的快速提升，生活垃圾不斷增加，其中含有的以及由其產(chǎn)生的有害物質(zhì)會對大氣、土壤、水體造成污染。通過垃圾焚燒處理工程建設(shè)可直接去除原生垃圾中所含的有機質(zhì)成分，將原生垃圾減容90%以上。垃圾焚燒后灰渣基本不含有機質(zhì)，且產(chǎn)生的熱量還能用于發(fā)電，具備綜合利用條件，近年來生活垃圾焚燒發(fā)電廠越來越多。

1 生活垃圾焚燒發(fā)電廠大氣特征污染物

生活垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的大氣污染物包括顆粒物、SO2、NO2、HCl、H2S、NH3、Pb、Hg、Cd、惡臭和二噁英類。顆粒物、SO2、NO2為常規(guī)污染物，需要重點關(guān)注特征污染物(二噁英類、重金屬、酸性氣體和惡臭)及其防治措施。

2 生活垃圾焚燒發(fā)電廠大氣特征污染物的防治措施

2.1 二噁英類

2.1.1 二噁英生成原理

二噁英(Dioxin)毒性極強，是指含有氧原子連接兩個苯環(huán)的有機氯化合物。二噁英生成過程的化學反應(yīng)很復(fù)雜，已知的生成原理如下：

1) 燃燒本身含有二噁英的垃圾，則燃燒廢氣中含有二噁英。

2) 含氯有機物在焚燒爐內(nèi)的燃燒過程中生成二噁英。

3) 焚燒爐內(nèi)燃燒過程中生成的氯苯、氯酚，在250 ℃～400 ℃溫度范圍內(nèi)，尤其是300 ℃時，被金屬氯化物催化反應(yīng)生成二噁英。

2.1.2 二噁英防治措施

實際工程中主要通過控制來源、過程控制和末端治理三種途徑控制二噁英排放。

2.1.2.1 控制來源

控制來源最有效的方法是推進垃圾分類和資源回收利用，避免含氯化合物進入生活垃圾。

2.1.2.2 過程控制措施

過程控制是從焚燒工藝上要盡量抑制二噁英的生成。除選用合適的爐膛結(jié)構(gòu)，使垃圾充分燃燒外，控制二噁英的產(chǎn)生的最有效的方法是“3T+E”法，即控制：

1) 溫度(temperature)。保證煙氣在進入余熱鍋爐前溫度不低于850 ℃，將二噁英在爐內(nèi)完全分解。

2) 時間(time)。煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時間大于2 s。

3) 渦流(Turbulance)。優(yōu)化爐型和二次空氣噴入方法，充分混合攪拌煙氣達到完全燃燒。

4) 過量的空氣(ExcessAir)。氧氣濃度不小于6%，保證充分燃燒。另外，為防止爐外低溫再合成，盡量縮短250 ℃～400 ℃特別是300 ℃的停留時間，從而避免二噁英再次產(chǎn)生。

2.1.2.3 末端處理技術(shù)

目前二噁英的末端處理技術(shù)主要包括物理吸附和催化氧化分解法等。

1) 物理吸附。物理吸附指活性炭吸附，最簡單易行的方法就是在煙道內(nèi)噴入活性炭粉末，通過活性炭強列的吸附作用，去除煙氣中的二噁英。噴入活性炭的位置，根據(jù)除塵設(shè)備的不同而異。實際工程中普遍使用的除塵設(shè)備為布袋除塵器。當使用布袋除塵器時，在除塵器前煙道上設(shè)置噴入口，活性炭粉末或焦炭粉末直接噴入煙道，吸附作用發(fā)生在布袋表面，布袋還能夠提供吸附物比較長的停留時間?；钚蕴糠蹎蝺r較高，優(yōu)點是活性大，用量省，對煙氣中的重金屬也有很強的吸附作用，故此種方法可作為比較好的處理方法。

2) 催化分解法。催化氧化分解法是指，在低溫環(huán)境下，利用催化劑對二噁英類物質(zhì)進行氧化分解，分解效率達到98.0%～99.9%，結(jié)合布袋除塵，出口二噁英質(zhì)量濃度可以達到0.002 ng/m3～0.05 ng /m3。催化劑基體大多采用二氧化鈦，為防止其中毒，要求煙塵質(zhì)量濃度小于10 mg/m3，這比我國目前煙塵排放標準中要求的20 mg/m3小許多。我國目前大多數(shù)垃圾焚燒廠還不能滿足該技術(shù)的要求。

根據(jù)以上分析，實際工程多采用活性炭吸附的方式對二噁英進行末端處理。

2.2 重金屬類173

生活垃圾中含有的Hg、Cd、Pb等重金屬元素的特質(zhì)很多，如溫度計、燈管、金屬板、電池、殺蟲劑等，經(jīng)過焚燒后，部分殘留在灰渣中，部分因燃燒而揮發(fā)以氣態(tài)形式存在。殘留與揮發(fā)的比例主要與各種重金屬的飽和溫度有關(guān)，當飽和溫度越高，殘留在灰渣的比例越大。

煙氣中重金屬主要通過三種途徑被去除：

1) 對于飽和溫度較高的重金屬及其化合物，當廢氣離開焚燒爐膛，溫度降至飽和溫度以下后，將成凝結(jié)狀被除塵器去除；

2) 飽和溫度稍低的重金屬元素在飛灰表面被催化轉(zhuǎn)化成飽和溫度較高重金屬化合物，變成凝結(jié)狀被除塵器去除；

3) 飽和溫度很低的重金屬物質(zhì)，如鉛、鎘、汞，則不易凝結(jié)，還是以氣態(tài)形式存在，可采用活性炭吸附，然后進入除塵器被去除。

根據(jù)現(xiàn)有垃圾焚燒廠的運行經(jīng)驗，在尾氣處理流程尾端使用活性炭濾床，或在布袋除塵器前的煙道上噴入活性炭粉末，對重金屬的去除有很好的效果，且進入除塵器的尾氣溫度愈低，凝結(jié)態(tài)重金屬越多，去除效果愈好。

2.3 酸性氣體

焚燒煙氣中的酸性氣體包括SO2、NO2、HCl、H2S、NH3等。在垃圾焚燒煙氣中成功應(yīng)用的技術(shù)有干法、半干法和濕法洗煙法等。

2.3.1 干法脫酸工藝

干法脫酸工藝是將堿性消石灰粉直接噴入反應(yīng)器中或煙道中，使其酸堿中和而將達到脫酸的目的。此工藝對污染物的去除效率相對較低(SO2去除率約30%，HCl去除率約60%)，需輔以布袋除塵器進行二次反應(yīng)方能達到排放標準。干法凈化的顯著優(yōu)點是反應(yīng)產(chǎn)物為固態(tài)，可直接進行最終的處理，設(shè)備簡單、造價低。缺點是Ca(OH)2消耗量大，去除效率較低[1]。

2.3.2 半干法脫酸工藝

半干法除酸一般采用Ca(OH)2，將其制做為乳泥狀，噴入洗煙塔中，廢氣則與噴入的泥漿充分接觸并產(chǎn)生中和作用，在漿液噴入洗煙塔后，水分會蒸發(fā)掉，無水滴流出。此工藝克服了干、濕法部分缺點，如在去除率方面較干法有較大提升，比起濕法，產(chǎn)生的廢水大量減少。

2.3.3 濕法脫酸工藝

濕法脫酸工藝指，廢氣經(jīng)除塵器去除顆粒物后，進入濕式洗煙塔，與噴入塔內(nèi)的堿性液體中和反應(yīng)。堿性藥劑通常為NaOH，而較少用石灰漿液Ca(OH)2，因為NaOH中和反應(yīng)效果好，用量少，不結(jié)垢，而Ca(OH)2雖然便宜，但易結(jié)垢。此工藝較干法和半干法最大的優(yōu)點是去除率高(SO2去除率90%以上，HCl去除率約98%)，其次還可去除揮發(fā)性強的重金屬物質(zhì)；缺點造價高，運行費用高，又產(chǎn)生了廢水處理的問題[2]。

推薦采用“半干法+干法”凈化工藝。采用該工藝不僅凈化效率高，而且廢水污染物產(chǎn)生量少。

2.4 惡臭污染防治

惡臭污染物主要來自垃圾運輸過程、卸料平臺、垃圾倉、滲濾液收集間和污水處理站。

2.4.1 防止臭味擴散的措施

1) 城市生活垃圾的運輸采用密封、防滲漏的垃圾運輸專用車。

2) 在卸料大廳進、出口處設(shè)置風幕，安裝在大門側(cè)面。

3) 在卸料平臺的相應(yīng)部位設(shè)置供水栓，及時清洗地面。

4) 垃圾池內(nèi)設(shè)垃圾滲濾液收集系統(tǒng)，送滲瀝液處理站進一步處理。

5) 垃圾滲濾液溝道間和滲濾液處理站的臭氣經(jīng)風管排至垃圾池，然后進入垃圾焚燒爐焚燒。

6) 垃圾進料設(shè)備及其連接部件采用密封措施，減少異味擴散。

7) 垃圾卸料大廳設(shè)置半自動開啟門，垃圾車來時實時開啟卸料門，平時保持卸料門全關(guān)。在垃圾庫內(nèi)設(shè)置壓力表，實時監(jiān)控負壓狀態(tài)。

8) 在垃圾池上方設(shè)風機，使坑內(nèi)區(qū)域保持負壓狀態(tài)。

2.4.2 臭味治理措施

目前垃圾發(fā)電項目大多采用燃燒法處理，使用鍋爐送風機在垃圾池上方抽氣排往焚燒爐，使惡臭物質(zhì)在高溫條件下分解，同時使垃圾池內(nèi)形成負壓，惡臭氣體散發(fā)量很小。

滲濾液收集間、污水處理站產(chǎn)生惡臭的車間(如調(diào)節(jié)池、污泥壓濾間等)采用機械出風排至垃圾貯坑，經(jīng)風機抽到焚燒爐內(nèi)燃燒除臭。

2.4.3 事故除臭

廠內(nèi)設(shè)置活性炭吸附除臭裝置。

焚燒爐檢修期間，垃圾池除臭風機自動開啟，垃圾倉內(nèi)的臭氣經(jīng)設(shè)置在垃圾坑上部的風管及抽風口抽出，將臭氣送入活性炭裝置吸附過濾后，達國家惡臭排放標準后外排。

焚燒爐在停爐時，滲濾液收集間、污水處理站產(chǎn)生惡臭的車間產(chǎn)生的臭氣排至活性炭除臭裝置達到排放標準后外排。

3 結(jié)論

生活垃圾焚燒發(fā)電項目生產(chǎn)工藝并不是很復(fù)雜，但產(chǎn)生的大氣污染物如果處理不當，將可能會對大氣環(huán)境產(chǎn)生不良影響。本文只是重點針對大氣污染物中的特征污染物提出了防治措施。為了保護好環(huán)境，在實際工作中，還要對大氣常規(guī)污染物、水污染物、噪聲、固廢提出可行的措施。