生活垃圾焚燒發電過程污染物排放控制方法探討

北京首鋼生態科技有限公司 張 偉

伴隨著城市化的進程和發展，我國的城市規模越來越大，城市人口也不斷增加。在這個過程中出現了越來越多的城市生活垃圾。這些垃圾占用了城市的土地資源，污染了城市的環境，對城市居民的身體健康造成了嚴重的威脅。以往我國對這些垃圾采用了填埋、堆肥等處理方式，但這些方式并不能對垃圾進行有效、快速的處理。

如今國際社會普遍采用的垃圾處理方式為焚燒，這一方式能夠對垃圾進行有效的處理，同時通過垃圾焚燒產生的余熱還可產生電力資源，緩解我國電力資源緊張的局面，是一種較為理想的垃圾處理方式。但垃圾成分復雜，垃圾焚燒過程中也會產生污染物，要想有效對垃圾進行處理，還要控制好垃圾焚燒過程中所產生的污染物。

1 垃圾焚燒發電技術的概述

1.1 常見的垃圾處理方式

目前國際上常見的垃圾處理方式為填埋、堆肥以及焚燒[1]。垃圾填埋的處理方式成本較低，是我國城市當中主要的垃圾處理方法之一。垃圾填埋需要考慮垃圾填埋場地，所采用的方式為衛生填埋、壓縮垃圾處理和破碎垃圾處理。垃圾填埋雖然具有成本較低的優點，但在處理過程中并沒有對垃圾中的污染物進行控制和處理，在垃圾填埋后污染物會對填埋土地造成污染，也會污染土地中的地下水資源，沒有從根源上解決垃圾的污染問題。

堆肥方式需要特定種類的垃圾，將容易腐蝕、有機物含量高的垃圾進行堆肥處理產生有機肥。這一處理方式無法凈化不易腐蝕的垃圾和無機物垃圾，這也會導致重金屬等有害物質對土地造成污染。而垃圾焚燒技術是這三種方法當中最為有效的技術，能夠有效對垃圾進行清潔處理，且焚燒過程中所產生的熱能可用來發電，是垃圾處理技術發展的大方向。

1.2 垃圾焚燒發電的特點

垃圾焚燒的主要流程為垃圾的分類、焚燒、余熱發電及煙氣和焚燒殘余的凈化處理。在垃圾焚燒處理過程中，利用焚燒爐可完成對污染物的處理，減少垃圾的污染，同時在焚燒過程中將焚燒產生的余熱用到發電中。垃圾焚燒是通過高溫氧化作用對可燃垃圾進行氧化處理，將垃圾轉化為水及二氧化碳。垃圾通過焚燒變為氣體和固體后，能實現垃圾的減容化和無害化。垃圾焚燒發電處理方式具有簡單高效的特點，能夠有效的處理垃圾中的污染物質。

焚燒方式需要可燃性較高的垃圾，因此并非所有的垃圾都能夠采用焚燒的處理方式，只有對垃圾進行正確的分類與整合才能發揮出垃圾焚燒技術的真正作用。此外，在垃圾焚燒過程中要控制好焚燒所產生的煙氣及焚燒結束后的爐渣，而控制煙氣和爐渣需要大量的人力物力，因此垃圾焚燒這一技術也存在一定的局限性，需不斷改進。

1.3 發展現狀

垃圾焚燒技術是垃圾處理的發展趨勢，在我國垃圾焚燒技術具有較大的發展前景，在科技水平不斷發展的背景下，垃圾焚燒發電技術也會隨之發展，能夠更加有效地對垃圾焚燒產生的污染物進行控制和處理。在以往我國垃圾焚燒發電技術較為落后，所使用的專業設備也多為進口。隨著國家對這項技術的重視，我國對垃圾焚燒發電技術的研究越發深入，一些關鍵的專業設備已經實現了自主生產，我國的垃圾焚燒發電技術將會不斷進步和發展。

目前越來越多的垃圾焚燒發電廠被建立，垃圾焚燒廠的規模不斷擴大，大城市中的垃圾焚燒發電廠占據了全國垃圾焚燒發電廠數量的80%，其在我國垃圾處理技術中的比重越來越高。我國垃圾焚燒發電技術起步較晚，相較于發達國家較為落后，但發展飛速，基本的設備也完成了自主生產，可預見在未來我國的垃圾焚燒發電技術將會走到世界前列。

2 垃圾焚燒發電所排放的污染物及其產生的影響因素

垃圾焚燒發電技術雖然是較為先進的處理技術，但由于垃圾的復雜性及焚燒所產生的各種化學反應，導致了垃圾焚燒發電技術不可避免的會產生一些污染物質，這些污染物質可分為酸性氣體、顆粒物、重金屬以及有機污染物。

酸性氣體：SOx、NOx、HF 以及HCI 等物質都是垃圾焚燒過程中容易產生的酸性氣體。HCI 是垃圾焚燒過程中最容易產生、也是危害相對較大的一種酸性氣體。這種氣體會腐蝕焚化裝置，減少焚化設備的使用壽命。HCI 會對人體的皮膚造成腐蝕，損害人體的眼角膜以及鼻粘膜，甚至會威脅到人類的生命安全。不只是人類，HCI 也會造成植物的壞死；顆粒物：垃圾當中存在一些不可燃成分，這些成分在焚燒過程中會形成濃煙，而濃煙當中包含了大量的不可燃顆粒物。在這其中，一些小于三微米的顆粒物包含重金屬成分，會對人體健康造成威脅[2]。

重金屬：垃圾當中所包含的汞、鉛等元素不會被燃燒，也不會與燃燒發生反應，因此很難進行無害化處理。這些重金屬元素在垃圾焚燒過程中會隨著煙塵飄散到大氣，在自然循環的過程中進入人體，損害人的身體健康；有機污染物：主要指甲醛以及二噁英等物質，由垃圾中的氯和二氧化碳等成分燃燒反應產生。這些有機污染物能夠溶于脂肪，存在生殖和內分泌毒性，在這些物質的長期污染下容易引發人類的癌變。

垃圾的特性：垃圾本身的特性是垃圾焚燒過程中產生污染物的重要原因。如果垃圾當中存在較多的水分以及灰分，在燃燒過程中就會出現燃燒不徹底的現象，這一現象會導致不充分燃燒的物質在化學反應下形成二噁英等有害物質。

垃圾的運動速度：其影響著垃圾焚燒的整體效果。在焚燒過程中，如果垃圾的運動速度不協調，就會導致垃圾焚燒不充分，垃圾中的重金屬氣化揮發的現象，甚至會出現垃圾焚燒溫度不達標的情況，導致垃圾的整體焚燒質量低[3]。

焚燒溫度：在垃圾處理過程中也是影響焚燒效果的一個重要因素。垃圾焚燒發電過程重溫度過高或過低都會影響到垃圾焚燒的整體效果，而垃圾焚燒效果不佳就會造成有害物質的產生。

3 垃圾焚燒發電污染物控制措施

3.1 控制污染源頭

針對垃圾焚燒產生二次污染，最有效的方法就是從源頭對垃圾污染的排放進行控制。在進行垃圾收集和處理的過程中，要對垃圾進行精確分類，需密閉處理會產生重金屬污染的垃圾，對于可燃性較差的垃圾或不可燃垃圾要進行助燃處理。還要加強宣傳工作，幫助市民樹立起正確的垃圾分類觀，城市中的環衛工作也要講重點從垃圾的收集轉變到垃圾的分類上，通過對源頭進行控制來有效減少垃圾焚燒時所產生的污染。

3.2 二噁英的控制

垃圾中的氯源是二噁英產生的重要原因，要減少產生就須降低垃圾中的氯含量。垃圾中常見的氯化物有氯乙烯、聚苯乙烯及KCI 等，要做好對垃圾的分類，通過預處理措施來減少垃圾中的氯含量[4]。我國普遍使用的焚燒爐為循環流化床爐和爐排爐，循化流化床爐能夠對熱量進行充分傳導，有效降低焚燒排放的煙氣。但流化床在使用過程中需對垃圾的大小和質量進行嚴格的把控，在焚燒過程前需要進行預處理，焚化成本較高；爐排爐的燃燒效率高，能夠對可燃性較差的垃圾進行燃燒，但爐排爐的燃燒條件較為苛刻，且無法對二噁英進行控制，所以在焚燒過程中需要安裝專門的煙氣凈化設備。

在垃圾焚燒過程中可通過在爐內添加抑制劑的方法來有效減少二噁英的排放。常用的抑制劑有硫化物、氮化物以及堿性化合物三種。煤中所存在的硫化物能夠有效的抑制二噁英的產生，在焚燒過程中將煤與垃圾進行一比四的混合能夠降低二噁英的排放程度。氮化物可控制NOx與HCI，降低氯的反應程度，從而減少化學反應中二噁英的合成。而CaO 以及Ca（OH）2等堿性化合物能夠與焚燒過程中的酸性氣體直接發生反應，減少二噁英的排放。

此外，正確的焚燒工藝也能夠對二噁英進行有效控制。在焚燒過程中，焚燒爐膛溫度達到850攝氏度，停留時間超過兩秒且在高溫區送入兩次空氣，就能使得爐內的垃圾進行有效的焚燒，將二噁英等有害物質完全氧化分解。

為了減少二噁英的排放，還要在焚燒爐外設置專門的煙氣凈化設備。煙氣凈化主要分為去除酸性氣體以及除塵兩個部分，我國常用的煙氣凈化技術主要有靜電除塵和袋式除塵兩種，其中效果最好的是袋式除塵技術。袋式除塵的主要操作流程為煙氣冷卻與石灰中和，同時在布袋除塵器上噴灑活性炭，通過這些方式來減少二噁英的排放。二噁英在250～300攝氏度之間會進行二次合成，因此要在減溫塔中將溫度降低到180攝氏度左右，同時在減溫塔中注入脫酸剤來中和垃圾焚燒過程中產生的酸性氣體。通過袋式除塵技術可吸附直徑小于0.5微米的顆粒物，也能夠吸附二噁英等污染物，對二噁英的排放進行有效的控制。

3.3 酸性氣體和重金屬的控制

垃圾焚燒過程中產生的酸性氣體會損害人類的呼吸系統，威脅人類的生命健康，而重金屬會污染到土地和水源，影響周圍的生態環境。對于重金屬可采用袋式除塵器對重金屬進行吸附和去除，而對于酸性氣體可采用干法、半干法以及濕法三種方式進行控制[5]。干法是利用堿性固體粉末，將粉末注入到反應器中與酸性氣體產生中和反應來減少酸性氣體的排放。這種方法不會產生污水，但由于化學反應等限制，無法對酸性氣體進行充分的處理。

濕法通過搭建填料吸收塔，通過注入堿性溶液與塔內的酸性氣體進行充分的中和，有效控制酸性氣體的排出，濕法是三種方法里與酸性氣體中和最充分的方法，但這種方法會產生大量的廢水，造成二次污染。

半干法是去除酸性氣體最常用的方法，將熟石灰漿注入到塔內，與酸性氣體進行充分的中和，在此期間熟石灰漿會在塔內蒸發，所以這種方法不但能夠有效的對酸性氣體進行控制，還不會產生廢水。

3.4 滲瀝液控制

我國的垃圾焚燒發電設備主要使用爐排爐，這一裝置在進行焚燒之前需要將垃圾中15%的水分進行排出，而對于垃圾中排出的滲瀝液也需要進行有效的控制。對于滲瀝液，可采用預處理、生物處理以及深度處理的方式。在預處理當中，通過固液分離、吸附等方式來對滲瀝液中的懸浮物進行處理，調節滲瀝液中的酸堿度、減少滲瀝液的腐蝕性；生物處理可降低滲瀝液中的有機物含量，減少滲瀝液的污染程度；深度處理主要采用生化處理等方法，將長期的有機物質進行處理，凈化水資源，完成水資源的循環利用。

3.5 灰渣控制

在垃圾焚燒發電過程重，垃圾中的無機物無法充分燃燒，會成為顆粒物，這些灰渣會隨著氣體漂浮，對環境和人體造成巨大的危害，因此要對灰渣進行有效的處理。我國常用的灰渣處理方法有水泥固化、熔融固化以及化學藥劑穩定法等技術。隨著科技的發展，我國對于灰渣的處理技術有了新的發展，通過對灰渣進行凈化，將其用作路基等材料，實現了對灰渣的充分利用。

3.6 氣味控制

垃圾在焚燒之前需要進行一定時期的存放，而在存放過程中垃圾會出現發酵的情況。在發酵過程中垃圾會產生大量的刺鼻氣味，這些氣味會影響市民的生活和身體健康。所以，對氣味的控制也是污染物排放控制的重要一環。垃圾在進行收集和存放的過程中，要是用全封閉的方法減少氣味的排出，同時也可通過安裝風幕機等方法將封閉區域的氣味運送到焚燒區域進行燃燒。除此之外，還要加強綠化的建設，通過增加綠化來減少垃圾產生的氣味。