垃圾焚烧烟气中二恶英零排放技术的实践
摘要：介绍了绍兴新民热电有限公司煤和垃圾混烧循环流化床技术处理城市生活垃圾,焚烧烟气经活性炭吸附、半干法和布袋除尘器净化工艺处理后,烟气中二恶英接近零排放。
关键词：垃圾焚烧,循环流化床,二恶英,零排放
1 概述
城市生活垃圾的处理目前已向资源化、无害化、减容化的方向发展。生活垃圾焚烧发电综合利用,已受到普遍重视,一批垃圾焚烧发电厂相继建成。垃圾焚烧处理已成为城市生活垃圾处理最有效的手段之一。但城市生活垃圾在焚烧过程中,若处理不当,极易产生剧毒物质二恶英,并随烟气排放到大气中。二恶英是一类剧毒物质,其毒性相当于氰化钾的1 000 倍,并且是非常稳定的亲油性固体化合物,难以自然降解,对人体的健康危害极大。控制垃圾焚烧烟气中的二恶英排放量已成为当务之急。
2 二恶英的产生源
生活垃圾焚烧过程中二恶英生成的主要原因是燃烧不均匀。二恶英的产生与否取决于3 个要素:燃烧温度、停留时间和湍流度,这3 个要素是反映焚烧炉性能的主要指标。
当垃圾在350～500 ℃的温度区不完全燃烧时, 最容易产生二恶英。垃圾中的含氯有机物如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二恶英类前体物在适宜温度下可与O2 、HCl 等物质反应。通过重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二恶英。这部分二恶英在高温下常常大部分会分解,在烟气温度高于800 ℃的炉膛内, 停留时间2 s 以上,约9919 %的二恶英会分解。
此外,铜、铁等元素的催化作用也会对二恶英的形成产生一定的影响。垃圾焚烧过程中,如果产生过多的未燃烧物质,并存在适量的触媒物质如CuCl2 、 FeCl3 时,在300～500 ℃的温度下会产生二恶英。而如果炉膛内存在一定数量的SO2 时,铜元素将首先被 O2 、SO2 结合成CuSO4 ,从而阻断铜元素对二恶英的触媒作用。烟气处理技术与二恶英的生成也有一定的关系,如果除尘装置采用电除尘。那么炉内高温分解的二恶英(分解后转变成SO2 、H2O 和HCl) ,将会由于电场的作用重新合成。
3 处理技术介绍
绍兴市新民热电有限公司400 tPh 垃圾焚烧处理系统采用煤助燃循环流化床技术,每天处理城市生活垃圾约400 t 。
循环流化床燃烧室温度控制在850～950 ℃,烟气在炉膛中停留时间在4 s 以上,来自垃圾坑的臭气作为一次风,使床料(石英砂) 流化垃圾,以流化的床料为动力,在床内不停搅拌并借助二次风充分燃烧。考虑到我国目前的城市生活垃圾热值较低,含水量高,而且分拣条件尚不具备,不规则的形态造成入炉垃圾量的不连续性和炉温的不稳定。如果纯烧垃圾,炉膛温度会经常上下波动。该工程采用燃煤助燃,垃圾和煤混烧,垃圾燃煤比例为80∶20 ,炉膛温度稳定。且炉膛内存在一定数量的SO2 ,有利于破坏Cu 等重金属元素对二恶英的触媒作用。
烟气处理系统采用浙江××公司生产的多组分有毒废气综合治理设施,利用半干法和袋式除尘器工艺。该处理系统有混合器、半干法反应器、石灰粉给料系统、活性炭系统、布袋除尘器、辅助系统和输灰系统等装置。
在炉后烟气处理中采取了以下措施来降低二恶英排放量。因二恶英、呋喃在低温(200 ℃以下) 都是以固态的方式吸附在粉尘的表面,因而喷水降温即能大大减少在气态中的含量。该工程采用半干法工艺, 在脱硫反应器内,通过喷加增湿水,在较短的时间内使烟气温度从200 ℃降低到130 ℃左右,采用低温进行高效脱除二恶英。另一方面,利用木质活性炭微孔结构发达、具有极大表面积、有较高的吸附性能的特性,该工程在脱硫反应器前增设一活性炭喷射吸附系统。活性炭系统设料仓1 座,容量015 m3 ,下设变频加料螺旋,活性炭由一高压离心风机吹入脱硫反应器入口的烟道内,使烟气与活性炭充分混合和接触,将烟气中有害物质吸附掉。由于采用半干法脱硫,实现循环灰的多次循环,活性炭也参与循环,故其利用率也很高,二恶英的去除率也较高,活性炭消耗量约 15 kgPh。
烟气采用布袋除尘器除尘,布袋除尘的高效除尘效率也能够去除吸附在粉尘上的二恶英。
4 运行处理情况
该套处理装置于2001 年8 月正式投入运行。 2001 年11 月对净化后的尾气中的二恶英进行检测, 检测结果为灰中二恶英含量0100482 TEQngPNm3 ,气相中二恶英浓度为0100023 TEQngPNm3 。
2004 年7 月12～13 日,对该套装置进行复查。结果显示:废气中二恶英浓度010033 TEQ ngPNm3 ,远低于(GB18485 —2001)《生活垃圾焚烧污染控制标准》中规定的限值(110 TEQngPNm3 ) 。
5 结论
该套装置从投产至今已正常运行3 a 多时间,根据运行的情况看,系统稳定可靠,焚烧烟气中二恶英接近于零排放。该技术能有效扼制二恶英的排放,是一种投资省、效率高、运行成本低、符合我国国情的一种新型垃圾焚烧处理技术,极具推广应用价值。
参考文献
1 王华. 二恶英零排放化城市生活垃圾焚烧技术. 北京:冶金工业出版社,2001.
2 张益,赵由才. 生活垃圾焚烧技术. 北京:化学工业出版社,2000.
3 刘德昌,阎维平. 流化床燃烧技术. 北京:中国电力出版社,2001.
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