芻議垃圾焚燒發電飛灰的污染以及控制問題

張天通

（太原市同舟能源有限公司 山西太原 030045）

1 前言

垃圾焚燒發電不僅能夠有效地解決城市生活垃圾問題，還能夠給人們提供能源。充分利用燃燒產生的熱能,能夠實現廢物利用這一目標，我國應該積極鼓勵該行業的發展,并且已經成為21世紀我國垃圾處理的一個重要發展方向。在垃圾焚燒過程，將會產生一些有機污染物、酸性氣體、有毒和有害物質和飛灰等二次污染物。如何才能夠有效的預防和控制這些物質對環境造成二次污染,使得垃圾焚燒發電項目能夠發揮出更好的環境效益，從而最大限度地減少對垃圾焚燒發電對環境的影響,這是一個需要解決的問題。

2 垃圾焚燒發電飛塵焚燒所產生的有害物質

垃圾焚燒發電飛灰就是生活垃圾焚燒后利用熱回收利用系統、煙氣凈化系統收集而來的物質。飛灰的產量和焚燒條件、焚燒爐型、垃圾種類、及煙氣處理工藝存在很大的聯系，一般約占垃圾焚燒量的3%～5%左右。

2.1 溶解鹽

在垃圾焚燒發電飛塵里面存在一定量的溶解鹽，紙和塑料填料以及一些無機鹽和有機物等。它們在燃燒過程中有可能成為煙氣中的粉塵，散發到空氣當中，這些溶解鹽主要為Na、K、Ca的氯化物。

2.2 二惡英類毒性有機物

二惡英類毒性有機物是一些氯化物，指的是氯二苯并二英數（和多氯二苯并呋喃進行有機的混合。兩種氯氧三環芳烴化合物，共有210個異構體的結構。主要從煙道氣中產生：燃燒過程中包含著煙氣的化學反應，因垃圾焚燒發電飛塵和其他爐材料共同產生這種化合物。在焚燒過程中碳氫化合物出現聚合環化就會形成的多環芳香烴和氯。當煙氣在較低的溫度（247℃～597℃），在粉煤灰的催化作用下就會產生這種有害物質。

2.3 重金屬

垃圾焚燒發電飛塵進行焚燒的時候，煙氣中還會有一些重金屬物質存在，可能存在的汞、砷、鉻、鎳、鉛等重金屬物質。它們主要是來自垃圾焚燒發電飛塵和含有與蒸汽或粉塵顆粒的形式進入煙氣焚燒過程中，這種重金屬及其化合物存在爐材料當中。這些重金屬對人體的危害主要是通過皮膚粘連，從而影響人體的正常呼吸，嚴重的時候還會造成死亡。

3 垃圾焚燒發電飛塵污染物的形成機理

垃圾焚燒發電中飛塵的成分比較復雜，其中一些物質在環境中的濃度比較低,但是其毒性非常大，而且能夠直接危及人類健康。二惡英類化合物的主要成分為二惡英和多氯聯苯。通常我們認為在垃圾焚燒的過程中，特別是對氯代化合物進行焚燒處理,這是這些化合物的主要來源。在垃圾燃燒的過程中，二惡英的來源主要有三種機理：第一種是垃圾燃料本身中就包含有二惡英，在垃圾燃燒發電的過程中，這些物質沒有受到損壞,這樣就會繼續存在煙氣中。第二種就是燃料在不完全燃燒的情況下，能夠產生一些類似于二惡英結構的環狀前驅物，如氯代芳烴等,這些分子能夠解構和重組，這樣就會生成二惡英;第三種就是固體性灰表面能夠發生多相催化反應，這樣就會生成二惡英，這是在飛灰中殘余的碳、氧、氯、氫等在飛灰表面催化合成中生成二惡英。

垃圾焚燒和其他固體性材料的燃燒機理是一樣的,在垃圾焚燒過程中,由于高溫氧化、熱解作用，會使得燃料大小和粒度得到了降低。其中有許多物質留在格柵當中，以爐渣的形式排出,另外一小部分的顆粒在熱流的作用下將會隨著氣流進行上升,形成煙氣中的粉塵含有顆粒物。我們根據國內外文獻的報道,對垃圾焚燒飛灰樣品進行了分析,分析發現有大量的可溶性鹽在垃圾焚燒的飛灰中,其中主要為KCl、MgCl2、ZnCl、CaCl2等含氯的可溶性鹽,這些可溶性鹽的質量分數為15%～30%,其中大多數是在20%左右。

4 焚燒煙氣的處理技術

4.1 控制粉塵的有效措施

在垃圾焚燒發電的過程中，對飛塵進行處理和控制是一項非常重要的工作。對粉塵處理目前使用最廣泛的靜電除塵器和布袋除塵器。一般CFB鍋爐采用靜電除塵器，這樣就可以使得飛塵達到粉塵排放的要求,垃圾焚燒CFB鍋爐配備靜電除塵器和布袋除塵器，這些除塵器都可以除去直徑小于1mm的微小塵埃,靜電除塵器的除塵效率可達99%,布袋除塵器的除塵效率超過99%。但對于一些重金屬材料,靜電除塵的效率比較差,因為排出的尾氣進入高溫靜電除塵器當中，重金屬物質不能得到完全凝結，而且和飛灰之間的接觸還是不足的,不能夠充分發揮出飛塵的吸附作用。當布袋除塵器和半十式塔洗滌器進行組合使用,就能夠使得一些不完全反應的Ca(OH)2塵埃附著在濾袋上,當廢氣排出的時候,由于表面接觸時間得到了明顯的增加,這樣就可以提高廢氣在有害氣體的去除效率。同時,布袋除塵器的工作溫度比較低,一般是低于250℃,重金屬的排放和氯有機物就會達到飽和的狀態,從而凝結成細顆粒而用濾布吸附去除。在除塵器的煙道上加入一定量的活性炭粉,對重金屬離子進行充分的吸附,這樣就能夠進一步去除重金屬和二惡英。

4.2 固化與穩定化法

固化與穩定化技術用來處理有毒廢物的主要方法之一，而水泥基材料也是歐美等發達國家應用非常廣泛的最重要的膠結料。水泥固化法是利用固化劑和垃圾焚燒飛灰混合以后就能夠形成固體，這樣就能夠減少重金屬的融出。水泥是一種常見的固化劑，在飛灰中摻入水泥基質，在一定的條件下，景觀物理—化學作用，這樣就會使得污染區在水泥基質中的遷移率逐漸減小，從而使得廢物固化而穩定。水泥固化處理具有工藝成熟、操作簡單，處理成本低的優點。上海浦東垃圾焚燒發電廠采用水泥固化處理飛灰的方法，使得煙氣排放能夠達到相應的標準，并且取得良好的經濟效益。

4.3 采用濕法化學處理法

飛灰濕式化學處理法具有加酸萃取和煙氣中和碳酸化法，這種工藝的運行成本比較低，并且能夠回收重金屬和鹽類，在這一過程中，我們能夠除去灰塵以及一些氮氧化物。因此，水塔和噴霧接觸的一些酸性氣體，塵埃和酸氣通過洗滌，能夠有效除去其中的一部分，尾氣冷卻到75℃左右的時候；從洗氣塔中就會進入酸和堿進行洗塔，這樣就能夠進一步起到除粉塵的效果，廢氣氣體將會進一步冷卻到50℃。潮濕的酸性氣體需要進行高度純化，也能夠起到消除重金屬和二惡英的作用。但是這種工藝比較復雜，投資和運行成本比較高，需要我們酌情使用。中鋪子垃圾焚燒發電廠采用濕法化學處理法，其能夠除去灰分中的重金屬和無機鹽類，使得煙氣能夠達到排放標準，具有很好的應用效果。

4.4 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰

水泥窯協同處理垃圾焚燒飛灰是將經過處理的飛灰作為水泥原料加入到水泥的生產過程中，這樣能夠節省水泥的其它原料，還能夠有效去除飛灰中的二惡英等一些有機的污染物。由于飛灰中還含有重金屬物質，為了避免對水泥的生產產生影響，需要對飛灰進行預處理，可以采用高溫來分解飛灰中的重金屬物質，從而提高飛灰在水泥中的應用效率。

5 結語

目前，在垃圾焚燒發電飛塵的處理問題上面，采用焚燒處置技術能夠起到很好的效果。對于焚燒產生的有害物質，我們需要了解其產生的機理，采取有效的工藝出去這些有害的物質。有效保護我們的生態環境，實現社會的可持續發展。

[1]王濤，劉廷鳳，高占啟，孫成.城市垃圾焚燒飛灰的污染特性分析[J].南京大學學報(自然科學版)，2012(01).

[2]方源圓，周守航，閻麗娟.中國城市垃圾焚燒發電技術與應用[J].節能技術，2010(01).

[3]王雷，金宜英，李潤東，聶永豐.生活垃圾焚燒飛灰的污染特性[J].環境科學與技術，2010(07).

[4]劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，李在峰，何曉峰.淺議我國垃圾焚燒發電的現狀及發展趨勢[J].中外能源，2012(06).