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

　　關鍵詞: 垃圾焚燒,發電,污染控制

　　垃圾焚燒發電是使用特殊的垃圾焚燒設備, 以城市生活和工業垃圾為燃料進行焚燒, 在對其焚燒處理的同時, 利用它產生的熱量轉化為蒸汽發電供熱的一種新型發電方式。由于這種焚燒發電處理方式具有“三化”( 減量化、無害化、資源化) 和環境與經濟雙重效益, 已被美、日、法、英、德、意等先進國家廣泛采用。垃圾發電是世界上近 30 年來發展起來的新技術。我國起步較晚從 1988 年建立第一座垃圾焚燒發電廠至今僅發展到數十家。我國的城市生活垃圾與發達國家相比, 水分含量高, 熱值低, 組分隨季節變化大。研究垃圾焚燒產生的二次污染物的控制與處理, 使其達標排放, 是關系到垃圾焚燒發電技術能否推廣應用的關鍵。

　　1 垃圾焚燒污染物來源與形成

　　垃圾焚燒后會產生二次污染物, 如多種有害氣體(SO2、HCl、NOx等)、粉塵及劇毒物質二噁英、重金屬等。如不進行嚴格的控制和處理會對環境造成嚴重污染、對動物及生態破壞。城市生活垃圾中含有多種污染物: 如廢舊塑料、廢紙、廢布、草木中含有機氯化物, 廚余、灰土中含有無機氯化物如氯化鈉、氯化鎂等, 廢舊電池中含有汞、鉛等。在垃圾焚燒過程中, 這些污染物最終以氣體和固體的形式污染環境。垃圾焚燒主要是產生的廢渣、飛灰和尾氣, 對環境危害最大的是尾氣。尾氣在主要含有如下有害物質。

　　1.1 粉塵

　　垃圾焚燒與其他固體物質的燃燒一樣, 垃圾在焚燒過程中, 由于高溫氧化, 熱解作用, 燃料及其產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, 一小部分質小體輕的顆粒在熱氣流攜帶及熱氣力的作用下, 與焚燒產生的高溫氣體一起在爐膛內上升, 經過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, 在燃燒過程中與其他物質反應會產生 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氧化所形成, 當以煤助燃垃圾焚燒時使用含硫分較高燃煤時, SO2也會產生。SO2在空氣在和陽光作用下會形成 SO3并經雨水沖淋而形成酸雨。

　　1.2.3氮氧化物

　　垃圾焚燒產生的 NOX, 主要來源于垃圾中的有機氮化物。在爐內高溫燃燒時, 這些有機氮化物先熱解生成 N、CN、HCN 等中間產物, 再與氧氣產生 NOX。

　　2 污染物控制與處理

　　2.1 從源頭控制

　　對垃圾焚燒產生的二次污染, 要進行全方位的控制與處理。首先對其進行分類收集, 加強資源回收利用, 分選除去垃圾中的含氯成分高的物質( 如PVC 塑料等) 及金屬催化劑; 其次垃圾儲倉要全密封, 在垃圾卸料口裝電動卷簾門, 加裝氣膜封閉, 用風機將儲倉內氣體抽吸的氣體送入鍋爐中助燃、脫臭; 儲倉中垃圾滲瀝水收集到污水坑內, 用泵送到爐膛內焚燒、裂解。

　　2.2 爐內燃燒控制

　　垃圾焚燒污染物的產生, 因燃燒方式不同而不同。層燃應用各種形式的爐排焚燒爐因其燃燒條件的限制, 對污染物的在爐內燃燒時的脫除與控制難于完美完成。而循環流化床(CFB) 燃燒技術具有適應熱值低, 成分復雜多變的燃料, 燃燒充分, 污染排放低等優點, 在污染控制方面, 流化床鍋爐可同時解決充分燃燒與污染物脫除問題。循環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脫除并過量空氣系數小, NOX生成量非常低( NOX在燃燒溫度大于 1300 ℃時才會大量生成), 同時能在爐內控制二噁英的生成。二噁英產生的條件為燃燒不穩定, 爐膛溫度不均勻且小于 700 ℃, 并含有催化作用的物質時才會產生。而 CFB 燃燒溫度可在均勻控制在850～950 ℃之間, 煙氣在爐內停留 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定性, 而且燃煤產生的 SO2對二噁英的產生有抑制作用。爐內加石灰可有效脫硫在 Ca/S 比為1/2 時, 脫硫率大于 85% 。CFB 焚燒垃圾燃燒充分,垃圾中有機物 100% 燒掉, 燃燒后垃圾減量 75% 以上, 減容 90% 以上, 灰渣無毒性、無臭味、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, 可大大延長填埋場的使用年限。

　　2.3 尾氣處理

　　因為垃圾焚燒后煙氣中含有多種有害物質, 采用常規鍋爐的脫硫除塵技術達不到排放標準, 因此必須采用復合的處理技術。

　　2.3.1 粉塵處理

　　粉塵處理目前應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 的細小粉塵, 除塵效率靜電除塵器可達 99% , 布袋除塵器超過 99% 。

　　但對重金屬物質, 靜電除塵器去除效率較差, 因為尾氣進入靜電除塵器溫度較高, 重金屬物質無法充分凝結, 且其與飛灰間接觸時間不足, 無法充分發揮飛灰的吸附作用。當布袋除塵器與半干式洗氣塔合并使用時, 未完全反應的 Ca(OH)2粉塵附著于濾布袋上, 當廢氣經過時, 因增加表面接觸時間, 可提高廢氣中酸性氣體的去除效率。同時, 布袋除塵器要求運行溫度較低, 一般 250 ℃以下, 使尾氣中的重金屬及含氯有機物(PCDDS PCDFS)達到飽和, 凝結成細顆粒而被濾布吸附去除。在除塵器前進的煙道加入一定量的活性碳粉末, 它對重金屬離子和二英有很好吸附作用, 進一步脫除尾氣中重金屬與二噁英。

　　2.3.2 酸性氣體處理

　　對垃圾焚燒尾氣中的 SO2、HCl 等酸性氣體的凈化原理主要是通過酸堿中和反應進行的, 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器內,使堿性粉末與酸性廢氣充分接觸和反應從而達到中和酸性氣體并加以去除。此法投資省, 操作維護運行費用低, 耗水耗電少, 但藥劑消耗量大, 去除效率低。

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

　　c半干式洗氣法。是介于干式與濕式之間, 增設一個半干法洗氣塔, 實質是一個噴霧干燥裝置, 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, 煙氣與石灰漿同向或逆向在塔內流動并充分接觸發生中和反應, 由于液滴直徑小,表面積大, 不僅與尾氣液滴充分接觸, 同時水分在塔內能完全蒸發, 不產生廢水。此法綜合了干法與濕法的特點, 較干法耗石灰粉少, 較濕法耗水量低, 同時免除了過多廢水的產生, 且脫除率高, 但是制漿系統復雜, 反應器(塔)內易粘結, 噴咀能耗高。

　　3 結束語

　　垃圾焚燒發電產生的二次污染,對其尾氣的凈化處理關系到垃圾能否資源化利用的關鍵。垃圾焚燒發電二次污染的控制與處理必須全方位采取有效措施: 即從垃圾來源去除污染的生成源與催化劑; 選擇合適的先進的垃圾焚燒技術; 加大力度控制燃燒過程中二噁英等的污染產生; 最后對鍋爐尾氣煙氣采用有效措施凈化處理, 確保達到排放標準。

　　參考文獻:

　　[1] 汪玉林. 垃圾發電技術及工程實例[M].北京: 化學工業出版社, 2009.

　　[2] 吳 曉. 二噁英與垃圾焚燒[R]. 成都熱電公司, 2010.