生活垃圾焚燒發(fā)電過程污染物排放控制方法探討

北京首鋼生態(tài)科技有限公司 張 偉

伴隨著城市化的進(jìn)程和發(fā)展，我國的城市規(guī)模越來越大，城市人口也不斷增加。在這個(gè)過程中出現(xiàn)了越來越多的城市生活垃圾。這些垃圾占用了城市的土地資源，污染了城市的環(huán)境，對城市居民的身體健康造成了嚴(yán)重的威脅。以往我國對這些垃圾采用了填埋、堆肥等處理方式，但這些方式并不能對垃圾進(jìn)行有效、快速的處理。

如今國際社會普遍采用的垃圾處理方式為焚燒，這一方式能夠?qū)M(jìn)行有效的處理，同時(shí)通過垃圾焚燒產(chǎn)生的余熱還可產(chǎn)生電力資源，緩解我國電力資源緊張的局面，是一種較為理想的垃圾處理方式。但垃圾成分復(fù)雜，垃圾焚燒過程中也會產(chǎn)生污染物，要想有效對垃圾進(jìn)行處理，還要控制好垃圾焚燒過程中所產(chǎn)生的污染物。

1 垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的概述

1.1 常見的垃圾處理方式

目前國際上常見的垃圾處理方式為填埋、堆肥以及焚燒[1]。垃圾填埋的處理方式成本較低，是我國城市當(dāng)中主要的垃圾處理方法之一。垃圾填埋需要考慮垃圾填埋場地，所采用的方式為衛(wèi)生填埋、壓縮垃圾處理和破碎垃圾處理。垃圾填埋雖然具有成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但在處理過程中并沒有對垃圾中的污染物進(jìn)行控制和處理，在垃圾填埋后污染物會對填埋土地造成污染，也會污染土地中的地下水資源，沒有從根源上解決垃圾的污染問題。

堆肥方式需要特定種類的垃圾，將容易腐蝕、有機(jī)物含量高的垃圾進(jìn)行堆肥處理產(chǎn)生有機(jī)肥。這一處理方式無法凈化不易腐蝕的垃圾和無機(jī)物垃圾，這也會導(dǎo)致重金屬等有害物質(zhì)對土地造成污染。而垃圾焚燒技術(shù)是這三種方法當(dāng)中最為有效的技術(shù)，能夠有效對垃圾進(jìn)行清潔處理，且焚燒過程中所產(chǎn)生的熱能可用來發(fā)電，是垃圾處理技術(shù)發(fā)展的大方向。

1.2 垃圾焚燒發(fā)電的特點(diǎn)

垃圾焚燒的主要流程為垃圾的分類、焚燒、余熱發(fā)電及煙氣和焚燒殘余的凈化處理。在垃圾焚燒處理過程中，利用焚燒爐可完成對污染物的處理，減少垃圾的污染，同時(shí)在焚燒過程中將焚燒產(chǎn)生的余熱用到發(fā)電中。垃圾焚燒是通過高溫氧化作用對可燃垃圾進(jìn)行氧化處理，將垃圾轉(zhuǎn)化為水及二氧化碳。垃圾通過焚燒變?yōu)闅怏w和固體后，能實(shí)現(xiàn)垃圾的減容化和無害化。垃圾焚燒發(fā)電處理方式具有簡單高效的特點(diǎn)，能夠有效的處理垃圾中的污染物質(zhì)。

焚燒方式需要可燃性較高的垃圾，因此并非所有的垃圾都能夠采用焚燒的處理方式，只有對垃圾進(jìn)行正確的分類與整合才能發(fā)揮出垃圾焚燒技術(shù)的真正作用。此外，在垃圾焚燒過程中要控制好焚燒所產(chǎn)生的煙氣及焚燒結(jié)束后的爐渣，而控制煙氣和爐渣需要大量的人力物力，因此垃圾焚燒這一技術(shù)也存在一定的局限性，需不斷改進(jìn)。

1.3 發(fā)展現(xiàn)狀

垃圾焚燒技術(shù)是垃圾處理的發(fā)展趨勢，在我國垃圾焚燒技術(shù)具有較大的發(fā)展前景，在科技水平不斷發(fā)展的背景下，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也會隨之發(fā)展，能夠更加有效地對垃圾焚燒產(chǎn)生的污染物進(jìn)行控制和處理。在以往我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)較為落后，所使用的專業(yè)設(shè)備也多為進(jìn)口。隨著國家對這項(xiàng)技術(shù)的重視，我國對垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的研究越發(fā)深入，一些關(guān)鍵的專業(yè)設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)，我國的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)將會不斷進(jìn)步和發(fā)展。

目前越來越多的垃圾焚燒發(fā)電廠被建立，垃圾焚燒廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，大城市中的垃圾焚燒發(fā)電廠占據(jù)了全國垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)量的80%，其在我國垃圾處理技術(shù)中的比重越來越高。我國垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)起步較晚，相較于發(fā)達(dá)國家較為落后，但發(fā)展飛速，基本的設(shè)備也完成了自主生產(chǎn)，可預(yù)見在未來我國的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)將會走到世界前列。

2 垃圾焚燒發(fā)電所排放的污染物及其產(chǎn)生的影響因素

垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)雖然是較為先進(jìn)的處理技術(shù)，但由于垃圾的復(fù)雜性及焚燒所產(chǎn)生的各種化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)不可避免的會產(chǎn)生一些污染物質(zhì)，這些污染物質(zhì)可分為酸性氣體、顆粒物、重金屬以及有機(jī)污染物。

酸性氣體：SOx、NOx、HF 以及HCI 等物質(zhì)都是垃圾焚燒過程中容易產(chǎn)生的酸性氣體。HCI 是垃圾焚燒過程中最容易產(chǎn)生、也是危害相對較大的一種酸性氣體。這種氣體會腐蝕焚化裝置，減少焚化設(shè)備的使用壽命。HCI 會對人體的皮膚造成腐蝕，損害人體的眼角膜以及鼻粘膜，甚至?xí){到人類的生命安全。不只是人類，HCI 也會造成植物的壞死；顆粒物：垃圾當(dāng)中存在一些不可燃成分，這些成分在焚燒過程中會形成濃煙，而濃煙當(dāng)中包含了大量的不可燃顆粒物。在這其中，一些小于三微米的顆粒物包含重金屬成分，會對人體健康造成威脅[2]。

重金屬：垃圾當(dāng)中所包含的汞、鉛等元素不會被燃燒，也不會與燃燒發(fā)生反應(yīng)，因此很難進(jìn)行無害化處理。這些重金屬元素在垃圾焚燒過程中會隨著煙塵飄散到大氣，在自然循環(huán)的過程中進(jìn)入人體，損害人的身體健康；有機(jī)污染物：主要指甲醛以及二噁英等物質(zhì)，由垃圾中的氯和二氧化碳等成分燃燒反應(yīng)產(chǎn)生。這些有機(jī)污染物能夠溶于脂肪，存在生殖和內(nèi)分泌毒性，在這些物質(zhì)的長期污染下容易引發(fā)人類的癌變。

垃圾的特性：垃圾本身的特性是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生污染物的重要原因。如果垃圾當(dāng)中存在較多的水分以及灰分，在燃燒過程中就會出現(xiàn)燃燒不徹底的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會導(dǎo)致不充分燃燒的物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)下形成二噁英等有害物質(zhì)。

垃圾的運(yùn)動(dòng)速度：其影響著垃圾焚燒的整體效果。在焚燒過程中，如果垃圾的運(yùn)動(dòng)速度不協(xié)調(diào)，就會導(dǎo)致垃圾焚燒不充分，垃圾中的重金屬氣化揮發(fā)的現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)垃圾焚燒溫度不達(dá)標(biāo)的情況，導(dǎo)致垃圾的整體焚燒質(zhì)量低[3]。

焚燒溫度：在垃圾處理過程中也是影響焚燒效果的一個(gè)重要因素。垃圾焚燒發(fā)電過程重溫度過高或過低都會影響到垃圾焚燒的整體效果，而垃圾焚燒效果不佳就會造成有害物質(zhì)的產(chǎn)生。

3 垃圾焚燒發(fā)電污染物控制措施

3.1 控制污染源頭

針對垃圾焚燒產(chǎn)生二次污染，最有效的方法就是從源頭對垃圾污染的排放進(jìn)行控制。在進(jìn)行垃圾收集和處理的過程中，要對垃圾進(jìn)行精確分類，需密閉處理會產(chǎn)生重金屬污染的垃圾，對于可燃性較差的垃圾或不可燃垃圾要進(jìn)行助燃處理。還要加強(qiáng)宣傳工作，幫助市民樹立起正確的垃圾分類觀，城市中的環(huán)衛(wèi)工作也要講重點(diǎn)從垃圾的收集轉(zhuǎn)變到垃圾的分類上，通過對源頭進(jìn)行控制來有效減少垃圾焚燒時(shí)所產(chǎn)生的污染。

3.2 二噁英的控制

垃圾中的氯源是二噁英產(chǎn)生的重要原因，要減少產(chǎn)生就須降低垃圾中的氯含量。垃圾中常見的氯化物有氯乙烯、聚苯乙烯及KCI 等，要做好對垃圾的分類，通過預(yù)處理措施來減少垃圾中的氯含量[4]。我國普遍使用的焚燒爐為循環(huán)流化床爐和爐排爐，循化流化床爐能夠?qū)崃窟M(jìn)行充分傳導(dǎo)，有效降低焚燒排放的煙氣。但流化床在使用過程中需對垃圾的大小和質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把控，在焚燒過程前需要進(jìn)行預(yù)處理，焚化成本較高；爐排爐的燃燒效率高，能夠?qū)扇夹暂^差的垃圾進(jìn)行燃燒，但爐排爐的燃燒條件較為苛刻，且無法對二噁英進(jìn)行控制，所以在焚燒過程中需要安裝專門的煙氣凈化設(shè)備。

在垃圾焚燒過程中可通過在爐內(nèi)添加抑制劑的方法來有效減少二噁英的排放。常用的抑制劑有硫化物、氮化物以及堿性化合物三種。煤中所存在的硫化物能夠有效的抑制二噁英的產(chǎn)生，在焚燒過程中將煤與垃圾進(jìn)行一比四的混合能夠降低二噁英的排放程度。氮化物可控制NOx與HCI，降低氯的反應(yīng)程度，從而減少化學(xué)反應(yīng)中二噁英的合成。而CaO 以及Ca（OH）2等堿性化合物能夠與焚燒過程中的酸性氣體直接發(fā)生反應(yīng)，減少二噁英的排放。

此外，正確的焚燒工藝也能夠?qū)Χf英進(jìn)行有效控制。在焚燒過程中，焚燒爐膛溫度達(dá)到850攝氏度，停留時(shí)間超過兩秒且在高溫區(qū)送入兩次空氣，就能使得爐內(nèi)的垃圾進(jìn)行有效的焚燒，將二噁英等有害物質(zhì)完全氧化分解。

為了減少二噁英的排放，還要在焚燒爐外設(shè)置專門的煙氣凈化設(shè)備。煙氣凈化主要分為去除酸性氣體以及除塵兩個(gè)部分，我國常用的煙氣凈化技術(shù)主要有靜電除塵和袋式除塵兩種，其中效果最好的是袋式除塵技術(shù)。袋式除塵的主要操作流程為煙氣冷卻與石灰中和，同時(shí)在布袋除塵器上噴灑活性炭，通過這些方式來減少二噁英的排放。二噁英在250～300攝氏度之間會進(jìn)行二次合成，因此要在減溫塔中將溫度降低到180攝氏度左右，同時(shí)在減溫塔中注入脫酸剤來中和垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的酸性氣體。通過袋式除塵技術(shù)可吸附直徑小于0.5微米的顆粒物，也能夠吸附二噁英等污染物，對二噁英的排放進(jìn)行有效的控制。

3.3 酸性氣體和重金屬的控制

垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的酸性氣體會損害人類的呼吸系統(tǒng)，威脅人類的生命健康，而重金屬會污染到土地和水源，影響周圍的生態(tài)環(huán)境。對于重金屬可采用袋式除塵器對重金屬進(jìn)行吸附和去除，而對于酸性氣體可采用干法、半干法以及濕法三種方式進(jìn)行控制[5]。干法是利用堿性固體粉末，將粉末注入到反應(yīng)器中與酸性氣體產(chǎn)生中和反應(yīng)來減少酸性氣體的排放。這種方法不會產(chǎn)生污水，但由于化學(xué)反應(yīng)等限制，無法對酸性氣體進(jìn)行充分的處理。

濕法通過搭建填料吸收塔，通過注入堿性溶液與塔內(nèi)的酸性氣體進(jìn)行充分的中和，有效控制酸性氣體的排出，濕法是三種方法里與酸性氣體中和最充分的方法，但這種方法會產(chǎn)生大量的廢水，造成二次污染。

半干法是去除酸性氣體最常用的方法，將熟石灰漿注入到塔內(nèi)，與酸性氣體進(jìn)行充分的中和，在此期間熟石灰漿會在塔內(nèi)蒸發(fā)，所以這種方法不但能夠有效的對酸性氣體進(jìn)行控制，還不會產(chǎn)生廢水。

3.4 滲瀝液控制

我國的垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備主要使用爐排爐，這一裝置在進(jìn)行焚燒之前需要將垃圾中15%的水分進(jìn)行排出，而對于垃圾中排出的滲瀝液也需要進(jìn)行有效的控制。對于滲瀝液，可采用預(yù)處理、生物處理以及深度處理的方式。在預(yù)處理當(dāng)中，通過固液分離、吸附等方式來對滲瀝液中的懸浮物進(jìn)行處理，調(diào)節(jié)滲瀝液中的酸堿度、減少滲瀝液的腐蝕性；生物處理可降低滲瀝液中的有機(jī)物含量，減少滲瀝液的污染程度；深度處理主要采用生化處理等方法，將長期的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行處理，凈化水資源，完成水資源的循環(huán)利用。

3.5 灰渣控制

在垃圾焚燒發(fā)電過程重，垃圾中的無機(jī)物無法充分燃燒，會成為顆粒物，這些灰渣會隨著氣體漂浮，對環(huán)境和人體造成巨大的危害，因此要對灰渣進(jìn)行有效的處理。我國常用的灰渣處理方法有水泥固化、熔融固化以及化學(xué)藥劑穩(wěn)定法等技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，我國對于灰渣的處理技術(shù)有了新的發(fā)展，通過對灰渣進(jìn)行凈化，將其用作路基等材料，實(shí)現(xiàn)了對灰渣的充分利用。

3.6 氣味控制

垃圾在焚燒之前需要進(jìn)行一定時(shí)期的存放，而在存放過程中垃圾會出現(xiàn)發(fā)酵的情況。在發(fā)酵過程中垃圾會產(chǎn)生大量的刺鼻氣味，這些氣味會影響市民的生活和身體健康。所以，對氣味的控制也是污染物排放控制的重要一環(huán)。垃圾在進(jìn)行收集和存放的過程中，要是用全封閉的方法減少氣味的排出，同時(shí)也可通過安裝風(fēng)幕機(jī)等方法將封閉區(qū)域的氣味運(yùn)送到焚燒區(qū)域進(jìn)行燃燒。除此之外，還要加強(qiáng)綠化的建設(shè)，通過增加綠化來減少垃圾產(chǎn)生的氣味。