固廢處理中二噁英排放的控制

曾其雄

（浙江省工業設計研究院，浙江 杭州 310022）

在固廢處理系統，二噁英產生主要由高溫氣相生成。二噁英可由不同的前驅物（如氯酚、多氯聯苯） 在高溫氣相中生成，如多氯聯苯在氧氣過量、500℃～800℃的溫度范圍和極短的反應時間內可以生成二噁英。二噁英前驅物可以是氯苯、氯酚等二噁英類片段物質；也可能是脂肪族化合物、芳香族化合物、氯代烴等化合物，在有活性氯的氛圍中，在燃燒后區域的高溫段（大于400℃，最有效的范圍是750℃） 通過環化及氯化等過程形成。二噁英前驅物大都由燃料的不完全燃燒產生。反應所需的活性氯如活性氯原子和氯氣，主要由HCl 氧化生成。二噁英已被證實是對人體毒害性最大的含氯有機化合物之一，其中2、3、7、8-四氯二苯并-二惡英毒性最強，遠強于黃曲霉素和氰化鉀的急性毒性，其毒性比氰化鉀強100 倍[1]。

1 二噁英的監測與檢測

由于環境二噁英主要以混合物形式存在，在對二噁英的毒性進行評價時，國際上常用毒性當量（TEQ） 來表示。樣品中PCDDs 或PCDFs 的濃度與毒性當量因子TEF 的乘積之和，即為樣品中二噁英的毒性當量TEQ[2]。現行國家控制標準如下表：

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2 排放煙氣中二噁英的控制

控制燃燒工況最有效的方法就是所謂的“3T+E”理論[3]。即二燃室溫度（Temperature） 在1100℃以上，使二噁英類完全分解；保證煙氣在二燃室中有足夠的停留時間（Time），在2s 以上，使可燃物完全燃燒；優化焚燒爐的爐體設計，合理配風，提高煙氣的湍流度（Turbulence），改善傳熱、傳質效果；保證足夠的爐膛空氣供給量，過量的氧氣能夠保證充分燃燒，但是過多的氧氣會促進氯化氫轉化為氯氣，因此須保證適量的氧氣含量，二燃室出口氧含量控制在8%左右，上下浮動不超過2%。

多段燃燒也是一種控制二噁英的手段，由于在250～500℃溫度范圍內，二噁英類會再次合成。回轉窯燃燒處于缺氧還原區，溫度控制在850℃左右，煙氣繼續送入二次燃燒室內徹底氧化分解，二次燃燒室內溫度較高，達到1100℃以上。煙氣經二次燃燒室高溫燃燒后，二噁英類物質已經基本被消除。除了焚燒技術控制外，高溫煙氣急冷的技術可抑制二噁英的重新再合成，在煙氣中噴入活性炭進行吸附，可確保布袋除塵器出口的含塵濃度更低，這些是控制二噁英排放濃度的最重要的幾種手段。

根據《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》（HJ/T176-2005） 中6.5.8（2） 焚燒廢物產生的高溫煙氣應采取急冷處理，使煙氣溫度在1.0 秒鐘內降到200℃以下，減少煙氣在200℃～500℃溫區的滯留時間[4]。故控制排放煙氣中二噁英的含量，最實用的解決方法是在焚燒處理過程中減少二噁英的生成量，而將煙氣從500℃在1s 內降至200℃是其中一個有效的手段。

固廢處理方框流程見下圖：

工程設計急冷的溫度由550℃左右降至195℃左右，低于200℃，并有一定溫度區間余量。余熱鍋爐出口～550℃的煙氣進入急冷塔，高溫煙氣與霧化噴淋水霧在急冷塔中直接接觸，煙氣可以在1 秒鐘內與水霧接觸蒸發汽化，通過熱交換，迅速放熱由～550℃降至195℃，有效避免二噁英類物質的再合成。另外在急冷塔內設置噴槍，噴槍設置在急冷塔上方，噴霧方向與煙氣流動方向一致。急冷噴槍同層設置為2套，一套備用，可以提高系統運行的穩定性。噴霧系統正常工作時，冷卻水經過急冷水泵的變頻控制調節到一定的壓力和流量，經管路送到噴槍，在壓縮空氣的作用下霧化，產生非常細小的霧化顆粒，水霧在高溫煙氣中迅速蒸發，吸收其煙氣的熱量，使煙氣溫度迅速降低并維持在一定溫度范圍內。當出口測溫元件檢測到煙氣溫度與設定溫度不一致時，在控制系統的控制下，變頻器自動調節泵的轉速，變化噴水量，從而使煙氣溫度穩定在指定范圍內。

焚燒后的煙氣必須經過嚴格的處理，達標后才能向大氣排放，故而需設置煙氣在線分析，實時分析煙氣成分是否達標。末端尾氣凈化是二噁英排向大氣前的最后一道保障。有物理吸附和催化分解兩大類，現階段工程上大部分采用物理吸附法（活性碳和活性焦） 來減少二噁英的排放。活性碳是一類具有較大比表面積的吸附劑，可以有效吸附煙氣中的二噁英類。在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑吸附，然后用布袋除塵器捕集灰的方法，可以去除煙氣中大部分的二噁英。由于在干法脫酸塔中同時也噴入了消石灰，消石灰與酸性氣體反應的同時，可將部分二噁英轉移至反應生成物上，改變二噁英在氣固相的分配比，與布袋除塵器聯合使用，布袋除塵器可以去除煙氣中大量富集有二噁英的粉塵和殘碳，可以有效減少尾氣中二噁英的含量。經資料顯示煙氣中顆粒狀二噁英約占總量的85～98%，氣態二噁英只占總量的2～15%。活性炭的吸附和布袋除塵器較高的除塵效率可有效降低排放煙氣中二噁英的含量。

采用袋式除塵器來控制微量的二噁英。由于相對低溫的煙氣在脫酸塔中的停留時間較長，使得在焚燒過程中汽化的重金屬及其化合物冷凝成細小的顆粒物；在煙道中，煙氣與由噴射風機輸送的活性炭顆粒迅速的均勻混合，從而可以對亞微米、微米級的重金屬及其化合物、二噁英等污染物進行吸附；并留在布袋除塵器中，選用較低的過濾風速，可以保證除塵器出口的含塵量≤80mg/m3。由于二噁英在低溫下大部分以固態形式存在，由于活性碳吸附的作用，以及除塵器出口含塵濃度的確保（除去吸附有二噁英的活性炭或附著有二噁英的微小顆粒），使得排出除塵器的煙氣中的二噁英的濃度下降。急冷和煙氣處理采用聯鎖控制，在焚燒工況變化和煙氣中酸性氣體含量變化的情況下，通過在線煙氣分析儀數據，及時調整急冷水、堿液和活性炭的輸入量，保證煙氣排放滿足要求。

故而，改進焚燒工況，保證穩定、充分的燃燒是控制二噁英前驅物產生的重要手段。積極采取技術和流程改進，不斷降低廢物燃燒處理的煙氣中二噁英的濃度。為提高人民生活質量提供保障。