城市生活垃圾焚烧处理中有害物质控制技术研究

中国环境学会  2011年 03月31日


  尹连庆1 郭静娟2
  华北电力大学环境科学与工程学院,保定,071003;2. 华北电力大学环境科学与工程学院,保定,071003


  摘要:由安全性、经济性与可行性原则要求,根据垃圾的热值、有害性和垃圾的可回收利用特性,在焚烧前对垃圾进行分选,把分选后的垃圾进行分别处理是十分必要的,城市垃圾成分复杂,在其焚烧处理过程中会产生多种污染物,不仅会产生PCDD/PCDF等对环境造成严重危害的微量污染物,而且还会产生HCl、NOx 、SO2、CO、粒状物、重金属等污染物,掌握污染物产生机理和控制措施,对控制焚烧过程中污染物的排放具有重要意义。
  关键词:垃圾焚烧;热值;可回收利用;污染物生成与控制
  中图分类号 X701.3


  THE incineration of MSW OF hazardous substances Control Technology
  Yin Lianqing1 Guo Jingjuan2
  College of Environmental Science and Engineering ,North China Electric Power University,Baoding 071003;
  .College of Environmental Science and Engineering ,North China Electric Power University,Baoding 071003;
   
  Abstract: Asked by safety and econoxmy and feasibility principle, it is very necessary to carry out grading rear rubbish to part before burning according to harmfulness and the calorific value and  using property. Because the city rubbish composition is complex , they can produce various contaminant in handle course, they not only produce micropollutant causing serious harm to environment  such as PCDDS/PCDFS  ,but aslo can  produce the contaminants such as HCl, NOx, SO2, CO, granular things and heavy metal pollution , so managing the producution mechanism and controlling are important programs of rubbish burnt.
   
  Keywords: Rubbish burn ;Calorific value; Recyclable;Contaminant generation and control
   
  1引言


  随着城市化水平和人民生活水平的不断提高,城市垃圾产生量与日俱增。目前,城市生活垃圾的处理方法,主要有卫生填埋、堆肥和焚烧三种。三种方法相比,焚烧法具有资源化、减量化和无害化的特点,符合垃圾处理的原则,但垃圾在焚烧过程中,城市垃圾成分复杂,焚烧处理过程中会产生多种污染物,如PCDDS/PCDFS、 HCl、NOx 、SO2、CO、粒状物、重金属等污染物,它们会对环境产生严重危害。因此,对城市生活垃圾焚烧过程中有害物质的控制技术研究是十分必要的。


  2垃圾焚烧污染物控制


  一般垃圾焚烧工艺流程由供料、焚烧、余热利用、烟气净化组成,具体见图1。
  对垃圾焚烧所产生的污染物进行控制,一是应在焚烧前对垃圾进行处理;二是在焚烧过程中采取一系列的控制技术,避免和减少污染物的产生。


  2.1 焚烧前处理
  对垃圾进行焚烧前处理,主要是基于并不是所有的废物都适合焚烧。
  首先,如果垃圾本身或燃烧后具有有害性,燃烧中或燃烧后对周围环境产生更大危害,则不适于焚烧处理;其次,从节约能源和经济效益的角度出发,把适于回收利用的垃圾重新利用,变废为宝,使最为理想的垃圾处理办法;再者,焚烧对垃圾的热值要求高,能否采用焚烧技术处理城市垃圾,以及在使用焚烧技术处理城市垃圾时应该采用何种焚烧炉,主要取决于垃圾的三种成分:水分、灰分、可燃分和低位热值,要使垃圾维持燃烧,就要求其燃烧释放出来的热量足以使进炉的废物达到燃烧温度所需要的热量和发生燃烧反应所必需的活化能,否则,需要消耗辅助燃料才能维持燃烧焚烧,其成本消耗大大增加,此类垃圾从经济性角度考虑也不宜进行焚烧处理。
  所以,城市垃圾进入焚烧炉之前,应根据垃圾的热值、垃圾焚烧的有害性和可回收利用性和对垃圾进行分选处理。一般而言,有机成分甚少的废物、易暴废物、放射性废物(受低水平放射性污染的衣服、闪烁液、某些医院废物等除外)等不能采用焚烧法处理。
  明确适于焚烧的垃圾种类和条件之后,最重要的一步就是进行垃圾分选。垃圾分选年工艺流程如图2所示。

  2.2 焚烧过程中污染物的产生与控制
  2.2.1 有机氯的污染与防治
  垃圾焚烧产生的有机氯污染主要有二恶英(PCDD/Fs)、多环芳烃(PAC)等。
  目前各国常用的污染防治措施主要是:源头治理、降低污染。采用的主要技术措施有:1)改进燃烧技术;2)废气处理技术;3)灰渣熔融处理技术。


  2.2.2 HC1的产生与控制
     烟气中HCl的主要有两种来源:①有机氯化物如PVC,塑料等的燃烧所产生的;②垃圾中的无机氯如NaCl,一般认为城市固体废弃物中的NaCl与其他物质反应生成HCl是垃圾焚烧烟气HCl的一个主要来源。
  HCl与SO2等酸性气态污染物的去除机理是酸碱中和,可采用抑制燃烧时HC1的生成量和采用HC1烟气处理装置方法。


  2.2.3 NOx和SO2的产生与控制
       燃料型NOx是指氧和燃料中的氮发生反应生成。而热力型NOx是指空气中的N2和O2在高温下直接反应的生成物。SO2通常是垃圾中的含硫化合物焚烧氧化产生。
  目前,控制NOx措施主要有:1)燃烧控制;2)燃烧后尾气处理措施。对 SO2的控制主要是采用碱性介质吸收法,最常用的吸收剂为消石灰,常用的方法有湿法、干法和半干法三种,处理装置与HCl烟气处理装置相同。


  2.2.4 CO的产生与控制
  CO是由于生活垃圾中的可燃物不完全燃烧产生的,它是碳氢燃料和氧发生的化学反应的中间产物。
  循环流化床技术使垃圾被包围在沸腾状的床砂中,强化了炉内燃烧,使物料充分地与氧反应,同时通过提高二次风压,保证其有很大的穿透深度,使燃烧更充分完全,从而降低CO的排放。


  2.2.5. 粒状物、重金属的产生与控制
  2.2.5.1 粒状物的产生与控制
  生活垃圾在焚烧过程中,由于高温热分解、氧化的作用,燃烧物及其产物的体积和粒度减小,其中的不可燃物大部分滞留在焚烧炉炉排上以炉渣的形式排出,一部分质小体轻的物质在气流携带及热泳力的作用下,与焚烧炉产生的高温气体一起在炉膛内上升,经过与锅炉的热交换后从锅炉出口排出,形成含有颗粒物即飞灰的烟气流。   
  垃圾焚烧的粒状物的控制主要有静电分离、过滤、离心沉降及湿法洗涤。常用的设备有布袋除尘器、静电除尘器及文丘里除尘器。布袋除尘器对粒径lm以下的颗粒物的除尘效果优于静电除尘器。对烟尘、重金属、二恶英等有机物类污染物有较好的除尘效果。国外研究表明,静电除尘器可使颗粒物的浓度控制在45mg/Nm 以下;文丘里除尘器虽然有很高的除尘效果,但对其后续废水的处理费用过高。


  2.2.5.2 重金属的排放与控制
  重金属类污染物源于焚烧过程中生活垃圾所含重金属及其化合物的蒸发。主要有As、Cd、Cr、Hg、Cu、Sb、Ge、Sn、Ni、Pb及Zn等。重金属在高温下一部分以气态形式存在,一部分被氧化后吸附在烟气中的颗粒物上。
  国内外对垃圾焚烧重金属污染的控制研究大致可分焚烧前控制、焚烧过程中控制以及焚烧后控制三方面 。


  3 总结


  对城市生活垃圾进行焚烧前处理和在焚烧过程中采取一系列的控制技术,虽然可以避免和减少污染物的产生,但为了更好的减少污染物的产生和排放,需要加强立法,制定垃圾焚烧处理技术标准和设备规范,实现垃圾焚烧处理的规范化管理,此外,还需积极开发新型废气处理装置,力求使焚烧处理达到无害化的要求。


  参考文献
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