垃圾焚燒中對二惡英污染的控制治理技術(shù)措施

1、垃圾焚燒中對二惡英污染的控制和治理技術(shù)一、 政府的聲音和面臨的形勢與任務(wù)2012年3月國家發(fā)改委下發(fā)通知明確了生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的（上網(wǎng)電量為每噸生活垃圾折算280kw.h,上網(wǎng)電價(jià)0.65元/kw.h）。與此同時(shí)，國務(wù)院要求到2015年，城市生活垃圾無害化處理率達(dá)到90%以上。截至2013年底，全國已投入運(yùn)行的城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠已達(dá)168座。2014年7月1日開始實(shí)施的最新生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，垃圾焚燒廠二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)為0.1ngTEQ/NM3。比原標(biāo)準(zhǔn)（1.0ngTEQ/NM3）提高了10倍。生活垃圾焚燒易帶來二次污染，其中危害最嚴(yán)重、百姓爭議最大的是二惡英污染。二噁英是工業(yè)

2、生產(chǎn)及廢物焚化過程中產(chǎn)生的有害副產(chǎn)物，它是一種含氯的強(qiáng)毒性有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)約為303-3050c,溫度高于7050c才開始分解，容易在生物體內(nèi)積累，對人體危害嚴(yán)重。被公認(rèn)為是“地球上毒性最強(qiáng)的毒物”，對我們賴以生存的環(huán)境如大氣和水等有著巨大的威脅。已經(jīng)證實(shí)垃圾焚燒是目前二噁英類化合物最大的產(chǎn)生來源。近年來，由此而引發(fā)的民眾維權(quán)活動此伏彼起，多地垃圾焚燒廠的建立遭到了民眾的強(qiáng)烈反對，甚至個(gè)別已運(yùn)行的垃圾焚燒廠被迫停產(chǎn)搬遷。成為影響社會和諧穩(wěn)定的不利因素。為應(yīng)對最新生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求及二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)0.1ngTEQ/NM3的歐盟標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。相關(guān)環(huán)保行業(yè)需要從以下四個(gè)方面入手；1

3、. 整體運(yùn)行工藝過程做到制度化管理措施實(shí)施到位。2. 在焚燒階段采用能對二惡英進(jìn)行有效控制的新技術(shù)，對原有老焚燒設(shè)備進(jìn)行必要的技術(shù)改造3. 在尾氣處理階段對二惡英的終端治理工藝的最優(yōu)化篩選。4. 監(jiān)管到位由于二惡英檢測的特殊性，在目前做不到在線監(jiān)測的條件下，需要政府盡快建立嚴(yán)格甚至苛刻的監(jiān)管機(jī)制二、二惡英污染的控制技術(shù)提升和必要的設(shè)備改造現(xiàn)行新標(biāo)準(zhǔn)要求已運(yùn)行和新建的垃圾焚燒項(xiàng)目尤其是普及率較高的爐排爐生產(chǎn)線對二惡英污染控制措施進(jìn)行技術(shù)提升和設(shè)備改造。1. 在燃燒段保證垃圾在爐膛更充分的燃燒國際上通用的“3T+1E”原則（即：爐膛( 二次燃燒室)內(nèi)燃燒溫度不小于850; 停留時(shí)間不少于2. 0

4、s;充分較高的煙氣湍流度; 以及合適的過量空氣系數(shù)）在我國垃圾焚燒行業(yè)以往的工程實(shí)踐應(yīng)用中已經(jīng)做了很多工作。但這些工作基本都停留在垃圾分類收集、貯池翻堆控水、發(fā)酵干燥脫水和破碎分選等垃圾原料入爐前的源頭控制提高垃圾熱值階段，一般屬管理范疇。需要指出；我們所面對的現(xiàn)實(shí)國情是實(shí)現(xiàn)生活垃圾分類遙遙無期、垃圾低位熱值普遍不高（50006500kj/kg）、化學(xué)材料工業(yè)的迅猛發(fā)展和生活用品的化學(xué)化使垃圾成份愈加復(fù)雜多變、受季節(jié)氣候等因素影響含水率高和導(dǎo)致二惡英生成的氯源、硫源垃圾成份含量只增不減。多年來，我國大多數(shù)尤其是較大型焚燒爐均依賴國外進(jìn)口或國外技術(shù)，而這些先進(jìn)國家的入爐垃圾在熱值和組份上與我國垃

5、圾差距巨大。這些“洋式爐型”在中國運(yùn)行是要接地氣的，要適應(yīng)中國國情。環(huán)保行業(yè)面對新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，在加強(qiáng)管理的同時(shí)（主要是有針對性地選擇好垃圾源頭治理方法和提高垃圾熱值的技術(shù)措施），在垃圾焚燒生產(chǎn)線上對二惡英污染進(jìn)行控制技術(shù)提升和改造也是十分必要的。1.1增加焚燒爐爐膛高度技術(shù)的可行性和實(shí)踐基于以上，垃圾爐排爐的生產(chǎn)運(yùn)行要做到更進(jìn)一步的提溫、實(shí)現(xiàn)更充分和穩(wěn)定的達(dá)產(chǎn)燃燒是受多方面現(xiàn)實(shí)因素影響限制的。為此，業(yè)內(nèi)人士在焚燒爐改造上做過不少有益的嘗試。有最新資料顯示1，為應(yīng)對歐盟標(biāo)準(zhǔn)，在余熱鍋爐設(shè)計(jì)上比原項(xiàng)目余熱鍋爐爐膛高度增加5米以上，使正常工況情況下，煙氣在850以上維持時(shí)間由原設(shè)計(jì)25秒提高到3秒以

6、上。這種技術(shù)改造設(shè)計(jì)是合理的且具有現(xiàn)實(shí)的可操作性，已經(jīng)成功的應(yīng)用到工程中。它的合理性在于；“3T+1E”要素是全部體現(xiàn)在二燃室燃燒工況能否保證。這種改造既從停留時(shí)間上提高到3秒以上，又從空間上保證了過量空氣與熱解氣體及殘?zhí)碱w粒物的充分?jǐn)嚢杌旌?，很輕松地實(shí)現(xiàn)了充分燃燒，并且對提高爐溫應(yīng)會有很大幫助。我們知道；流化床爐不用關(guān)注二惡英污染的理由在于；流化床特有的焚燒工藝使其燃燒溫度都在1100以上，且爐膛高度一般都在20米以上，煙氣流速在5m/s,所以停留時(shí)間都在3s以上，能夠保證在燃燒段基本不產(chǎn)生二惡英。我們通過在立式爐二燃室改造中進(jìn)行了相同的技改方法工程實(shí)踐，得到了很好的效果印證，不但燃燒穩(wěn)定，

7、停留時(shí)間有充分保障，而且溫度也提高了100以上。如能和以下焚燒工藝調(diào)整做到合理及時(shí)的配合，則焚燒爐燃燒工況實(shí)現(xiàn)“3T+1E” 原則要求當(dāng)無問題。1.1.1. 煙氣中CO濃度要求控制在40mg/m3c以下。 過高說明燃燒不充分。工藝調(diào)整方法包括；1）進(jìn)料量和料層厚度的調(diào)整，2）引風(fēng)機(jī)速度的調(diào)整，3）1.1.2. 煙氣中O2濃度要求控制在69%之間（國標(biāo)612），這對抑制二惡英生成十分重要。過高說明過量空氣系數(shù)太大會降低爐溫，過低則表明助燃空氣供給不足。由于二燃室是富氧燃燒，適度的過量空氣系數(shù)是確保高溫燃燒的重要一環(huán)。過量空氣系數(shù)一般在1.52.0之間，最高的達(dá)2.2（一二燃室據(jù)實(shí)適度分配，二燃室

8、約占35%）。1.1.3. 由于爐排焚燒爐的燃燒工況控制存在滯后、慣性大、負(fù)荷沖擊和干擾多的情況，所以在保證風(fēng)溫恒定的同時(shí)對風(fēng)量和風(fēng)壓及料層的控制要適度，避免大起大落造成不穩(wěn)定燃燒。為應(yīng)對新標(biāo)準(zhǔn)，自動化控制系統(tǒng)也需要進(jìn)一步更新。2. 避免二惡英二次合成對空預(yù)器和省煤器的整體改造2.1二惡英二次合成的條件；行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為；二惡英的二次從頭合成反應(yīng)機(jī)理是二惡英的主要生成途徑。固然提高爐膛燃燒段的燃燒溫度對二惡英的生成有極其重要的作用,但不是影響二惡英排放的主要原因,煙氣經(jīng)凈化和換熱設(shè)備的降溫過程才是二惡英超標(biāo)排放的主要原因；焚燒爐后段的煙氣在空預(yù)器和省煤器的換熱降溫時(shí)的450-250階段，因燃燒不

9、充分產(chǎn)生的未燃盡殘?zhí)寂c煙氣飛灰中氯、氫、氧在過渡性重金屬（主要是銅）的催化作用下二次合成二惡英，因此，防止在煙氣換熱降溫過程中的二惡英再次合成是保證煙氣排放達(dá)標(biāo)的中二惡英重要措施為此，采取技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)煙氣在這一溫度段快速降溫（使其來不及合成）便成為降低二惡英含量的主要措施。2.2. 技改措施；筆者在某電廠焚燒爐后段煙道的換熱系統(tǒng)改造中，將空氣預(yù)熱器和常規(guī)省煤器拆除，全部換成“整體型螺旋翅片管換熱器”。工藝流程描述為；在換熱器系統(tǒng)中，螺旋翅片管內(nèi)走水，管外走煙氣，從某級低加入口引冷凝水進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)充分快速換熱后，再在系統(tǒng)外給爐膛一、二次風(fēng)提溫加熱后，進(jìn)入某級合適 的低加母管入口。整體系統(tǒng)的入口和出

10、口的長度和截面積及管的配置均以煙氣溫度450250快速降溫段煙氣流速達(dá)到5米/秒以上的目標(biāo)設(shè)計(jì)和實(shí)施。運(yùn)行結(jié)果表明改造是成功的，檢測達(dá)標(biāo)。2.2.1.從材料角度比較 ；整體軋制型螺旋翅片管比常規(guī)光管單位長度的受熱面積增加了4倍以上。依據(jù)換熱公式Q=K·F·T，傳熱量與面積成正比，傳熱效率前者是后者的3.5倍以上。在使用壽命上前者是后者的2倍。流線型表面有導(dǎo)流自清潔作用不易積灰堵塞，在一定工況條件下煙氣側(cè)阻力小，抗高溫酸腐蝕效果好。2.2.2.從換熱形式 改變；一般情況下，煙氣水介質(zhì)的換熱效率要高于煙氣空氣的換熱效率20-30倍。目前多數(shù)廠家設(shè)置減溫塔利用噴水在1秒鐘使煙氣溫

11、度急劇下降。此種技術(shù)雖可行，但一是浪費(fèi)了寶貴的熱能，并且還要抽汽為一、二次風(fēng)加熱至200以上，減少了發(fā)電量。二是大量水份蒸發(fā)造成了煙氣和飛灰濕度加大，為后段的尾氣中和反應(yīng)或活性炭吸附及布袋除塵器的運(yùn)行造成了粘結(jié)、堵塞等不利影響。2.2.3. 換熱器的兩側(cè)面配置聲波吹灰器。在 換熱器后煙氣出口配置煙氣灰塵分離沉降室或旋風(fēng)除塵器（二選一）。在其底部安裝雙螺旋自動除灰槽。一般在250以下，煙氣中的重金屬和含氯有機(jī)物達(dá)到飽和而凝結(jié)成灰塵顆粒，將煙氣中分離下來且含有多種有毒有害包括二惡英的灰塵顆粒物及時(shí)排出系統(tǒng)外是非常必要的三、焚燒煙氣排放前對二惡英的終端處理技術(shù)進(jìn)展多年來，二惡英的終端處理技術(shù)很多，單

12、一的或幾種方式組合各有優(yōu)劣且已經(jīng)形成常規(guī)，技術(shù)上少有突破。普遍存在的問題是；（1）工藝路線長，管理滯后（2）運(yùn)行與耗材成本高（3）自控能力稍差。在實(shí)際操作中，有煙氣凈化設(shè)備卻不開機(jī)運(yùn)行的情況不在少數(shù)。監(jiān)管稍一放松，垃圾焚燒廠就濃煙滾滾。近幾年，一種專門針對二惡英脫除的低溫催化劑治理技術(shù)逐漸走上環(huán)保市場，已實(shí)現(xiàn)了工廠化運(yùn)行階段且效果良好，但此工藝由于剛剛在市場推廣，案例很少。3.1.材料和脫除系統(tǒng)介紹.脫除 二惡英低溫催化劑不需要任何額外的反應(yīng)劑和添加劑，適宜溫度150-350，可同時(shí)去除高達(dá)99.99%的二惡英和尾氣中的氮氧化物，活性高，壽命長，壓降小，多孔結(jié)構(gòu)比表面積大，在單層中一步完成二惡英的分解過程，一次性投入可用5-8年，整個(gè)反應(yīng)器系統(tǒng)工藝路線簡單可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，可安裝在袋式除塵器后，引風(fēng)機(jī)前。節(jié)省運(yùn)行操作費(fèi)用。但價(jià)格不菲；進(jìn)口和國產(chǎn)的脫除二惡英低溫催化劑的市場價(jià)格不但都要比脫硝高溫催化劑成倍高出，且此進(jìn)口產(chǎn)品也比國產(chǎn)產(chǎn)品也是成倍高出。需要在多方面綜合比較其性能價(jià)格比；包括同等條件下的用量、脫除效果、使用壽命、是否可再生成本、危廢的處理成本等3.2圖例：四結(jié)論 本文是應(yīng)客戶要求，針對一些垃圾焚燒廠面對國