生活垃圾焚燒發電廠大氣特征污染物及其防治措施

岳侃侃

(山西柯立沃特環保科技股份有限公司，山西 太原 030006)

引 言

我國隨著城鎮化水平的快速提升，生活垃圾不斷增加，其中含有的以及由其產生的有害物質會對大氣、土壤、水體造成污染。通過垃圾焚燒處理工程建設可直接去除原生垃圾中所含的有機質成分，將原生垃圾減容90%以上。垃圾焚燒后灰渣基本不含有機質，且產生的熱量還能用于發電，具備綜合利用條件，近年來生活垃圾焚燒發電廠越來越多。

1 生活垃圾焚燒發電廠大氣特征污染物

生活垃圾焚燒發電廠產生的大氣污染物包括顆粒物、SO2、NO2、HCl、H2S、NH3、Pb、Hg、Cd、惡臭和二噁英類。顆粒物、SO2、NO2為常規污染物，需要重點關注特征污染物(二噁英類、重金屬、酸性氣體和惡臭)及其防治措施。

2 生活垃圾焚燒發電廠大氣特征污染物的防治措施

2.1 二噁英類

2.1.1 二噁英生成原理

二噁英(Dioxin)毒性極強，是指含有氧原子連接兩個苯環的有機氯化合物。二噁英生成過程的化學反應很復雜，已知的生成原理如下：

1) 燃燒本身含有二噁英的垃圾，則燃燒廢氣中含有二噁英。

2) 含氯有機物在焚燒爐內的燃燒過程中生成二噁英。

3) 焚燒爐內燃燒過程中生成的氯苯、氯酚，在250 ℃～400 ℃溫度范圍內，尤其是300 ℃時，被金屬氯化物催化反應生成二噁英。

2.1.2 二噁英防治措施

實際工程中主要通過控制來源、過程控制和末端治理三種途徑控制二噁英排放。

2.1.2.1 控制來源

控制來源最有效的方法是推進垃圾分類和資源回收利用，避免含氯化合物進入生活垃圾。

2.1.2.2 過程控制措施

過程控制是從焚燒工藝上要盡量抑制二噁英的生成。除選用合適的爐膛結構，使垃圾充分燃燒外，控制二噁英的產生的最有效的方法是“3T+E”法，即控制：

1) 溫度(temperature)。保證煙氣在進入余熱鍋爐前溫度不低于850 ℃，將二噁英在爐內完全分解。

2) 時間(time)。煙氣在爐膛及二次燃燒室內的停留時間大于2 s。

3) 渦流(Turbulance)。優化爐型和二次空氣噴入方法，充分混合攪拌煙氣達到完全燃燒。

4) 過量的空氣(ExcessAir)。氧氣濃度不小于6%，保證充分燃燒。另外，為防止爐外低溫再合成，盡量縮短250 ℃～400 ℃特別是300 ℃的停留時間，從而避免二噁英再次產生。

2.1.2.3 末端處理技術

目前二噁英的末端處理技術主要包括物理吸附和催化氧化分解法等。

1) 物理吸附。物理吸附指活性炭吸附，最簡單易行的方法就是在煙道內噴入活性炭粉末，通過活性炭強列的吸附作用，去除煙氣中的二噁英。噴入活性炭的位置，根據除塵設備的不同而異。實際工程中普遍使用的除塵設備為布袋除塵器。當使用布袋除塵器時，在除塵器前煙道上設置噴入口，活性炭粉末或焦炭粉末直接噴入煙道，吸附作用發生在布袋表面，布袋還能夠提供吸附物比較長的停留時間。活性炭粉單價較高，優點是活性大，用量省，對煙氣中的重金屬也有很強的吸附作用，故此種方法可作為比較好的處理方法。

2) 催化分解法。催化氧化分解法是指，在低溫環境下，利用催化劑對二噁英類物質進行氧化分解，分解效率達到98.0%～99.9%，結合布袋除塵，出口二噁英質量濃度可以達到0.002 ng/m3～0.05 ng /m3。催化劑基體大多采用二氧化鈦，為防止其中毒，要求煙塵質量濃度小于10 mg/m3，這比我國目前煙塵排放標準中要求的20 mg/m3小許多。我國目前大多數垃圾焚燒廠還不能滿足該技術的要求。

根據以上分析，實際工程多采用活性炭吸附的方式對二噁英進行末端處理。

2.2 重金屬類173

生活垃圾中含有的Hg、Cd、Pb等重金屬元素的特質很多，如溫度計、燈管、金屬板、電池、殺蟲劑等，經過焚燒后，部分殘留在灰渣中，部分因燃燒而揮發以氣態形式存在。殘留與揮發的比例主要與各種重金屬的飽和溫度有關，當飽和溫度越高，殘留在灰渣的比例越大。

煙氣中重金屬主要通過三種途徑被去除：

1) 對于飽和溫度較高的重金屬及其化合物，當廢氣離開焚燒爐膛，溫度降至飽和溫度以下后，將成凝結狀被除塵器去除；

2) 飽和溫度稍低的重金屬元素在飛灰表面被催化轉化成飽和溫度較高重金屬化合物，變成凝結狀被除塵器去除；

3) 飽和溫度很低的重金屬物質，如鉛、鎘、汞，則不易凝結，還是以氣態形式存在，可采用活性炭吸附，然后進入除塵器被去除。

根據現有垃圾焚燒廠的運行經驗，在尾氣處理流程尾端使用活性炭濾床，或在布袋除塵器前的煙道上噴入活性炭粉末，對重金屬的去除有很好的效果，且進入除塵器的尾氣溫度愈低，凝結態重金屬越多，去除效果愈好。

2.3 酸性氣體

焚燒煙氣中的酸性氣體包括SO2、NO2、HCl、H2S、NH3等。在垃圾焚燒煙氣中成功應用的技術有干法、半干法和濕法洗煙法等。

2.3.1 干法脫酸工藝

干法脫酸工藝是將堿性消石灰粉直接噴入反應器中或煙道中，使其酸堿中和而將達到脫酸的目的。此工藝對污染物的去除效率相對較低(SO2去除率約30%，HCl去除率約60%)，需輔以布袋除塵器進行二次反應方能達到排放標準。干法凈化的顯著優點是反應產物為固態，可直接進行最終的處理，設備簡單、造價低。缺點是Ca(OH)2消耗量大，去除效率較低[1]。

2.3.2 半干法脫酸工藝

半干法除酸一般采用Ca(OH)2，將其制做為乳泥狀，噴入洗煙塔中，廢氣則與噴入的泥漿充分接觸并產生中和作用，在漿液噴入洗煙塔后，水分會蒸發掉，無水滴流出。此工藝克服了干、濕法部分缺點，如在去除率方面較干法有較大提升，比起濕法，產生的廢水大量減少。

2.3.3 濕法脫酸工藝

濕法脫酸工藝指，廢氣經除塵器去除顆粒物后，進入濕式洗煙塔，與噴入塔內的堿性液體中和反應。堿性藥劑通常為NaOH，而較少用石灰漿液Ca(OH)2，因為NaOH中和反應效果好，用量少，不結垢，而Ca(OH)2雖然便宜，但易結垢。此工藝較干法和半干法最大的優點是去除率高(SO2去除率90%以上，HCl去除率約98%)，其次還可去除揮發性強的重金屬物質；缺點造價高，運行費用高，又產生了廢水處理的問題[2]。

推薦采用“半干法+干法”凈化工藝。采用該工藝不僅凈化效率高，而且廢水污染物產生量少。

2.4 惡臭污染防治

惡臭污染物主要來自垃圾運輸過程、卸料平臺、垃圾倉、滲濾液收集間和污水處理站。

2.4.1 防止臭味擴散的措施

1) 城市生活垃圾的運輸采用密封、防滲漏的垃圾運輸專用車。

2) 在卸料大廳進、出口處設置風幕，安裝在大門側面。

3) 在卸料平臺的相應部位設置供水栓，及時清洗地面。

4) 垃圾池內設垃圾滲濾液收集系統，送滲瀝液處理站進一步處理。

5) 垃圾滲濾液溝道間和滲濾液處理站的臭氣經風管排至垃圾池，然后進入垃圾焚燒爐焚燒。

6) 垃圾進料設備及其連接部件采用密封措施，減少異味擴散。

7) 垃圾卸料大廳設置半自動開啟門，垃圾車來時實時開啟卸料門，平時保持卸料門全關。在垃圾庫內設置壓力表，實時監控負壓狀態。

8) 在垃圾池上方設風機，使坑內區域保持負壓狀態。

2.4.2 臭味治理措施

目前垃圾發電項目大多采用燃燒法處理，使用鍋爐送風機在垃圾池上方抽氣排往焚燒爐，使惡臭物質在高溫條件下分解，同時使垃圾池內形成負壓，惡臭氣體散發量很小。

滲濾液收集間、污水處理站產生惡臭的車間(如調節池、污泥壓濾間等)采用機械出風排至垃圾貯坑，經風機抽到焚燒爐內燃燒除臭。

2.4.3 事故除臭

廠內設置活性炭吸附除臭裝置。

焚燒爐檢修期間，垃圾池除臭風機自動開啟，垃圾倉內的臭氣經設置在垃圾坑上部的風管及抽風口抽出，將臭氣送入活性炭裝置吸附過濾后，達國家惡臭排放標準后外排。

焚燒爐在停爐時，滲濾液收集間、污水處理站產生惡臭的車間產生的臭氣排至活性炭除臭裝置達到排放標準后外排。

3 結論

生活垃圾焚燒發電項目生產工藝并不是很復雜，但產生的大氣污染物如果處理不當，將可能會對大氣環境產生不良影響。本文只是重點針對大氣污染物中的特征污染物提出了防治措施。為了保護好環境，在實際工作中，還要對大氣常規污染物、水污染物、噪聲、固廢提出可行的措施。