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城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治

作者:朱李华 韩静磊  
评论: 更新日期:2011年08月17日
四、污染控制措施
(一)防臭
垃圾由垃圾车运到厂区后进入垃圾卸料大厅,垃圾卸料大厅为密闭式布置,可防止臭气外溢和苍蝇蚊虫的进入。采用密闭的垃圾存储坑,并在垃圾坑上方安装机械抽风设备,用二次风机在坑上方抽取二次风,形成垃圾坑内轻微负压的结构,可有效防止臭气外溢影响车间环境卫生。
(二)控制燃烧
为减少垃圾焚烧过程中有毒有害物质的排放,需严格控制燃烧条件,具体措施如下:
1.提高炉内燃烧温度,并延长烟气在燃烧高温区的停留时间,使二噁英分解。当垃圾热值低于正常燃烧值时,可采用投助燃油等方法,使燃烧区温度高于900 ℃;烟气在高温区停留2 s 以上。
2.使烟气尽快排出炉膛,缩短烟气在低温区(300~400 ℃)的停留,避免重新生成二噁英。
3.协调炉内一、二次风的配风情况,为一、二级再燃烧室中未完全燃烧的烟气提供不同比例的空气,改善炉内燃烧条件,使垃圾充分燃烧,降低烟气中 CO 等有害气体含量。
4.控制炉内过剩空气量,减少 NOx 产生量。
5.在炉内喷入固硫固氯剂 CaCO3或 CaO,可降低氯化物和硫化物对高温受热面的高温腐蚀及对大气的二次污染。
(三)烟气净化
烟气净化工艺设备由酸性气体脱除设备和除尘设备组成,本项目采用半干式吸收塔和袋式除尘器。烟气中的酸性气体通过石灰浆溶液中和。布袋式除尘器可以吸收去除灰尘,烟尘中的二噁英和挥发性重金属通过活性炭进行吸附。
1.控制酸性气体排放
对于烟气中氯化氢、氟化氢等酸性气体,可以采用干式喷射吸收法、半干式喷雾干燥吸收法和洗涤式吸收法三种方法进行处理。本项目采用的MHGT(多组分有毒废气处理)技术的基本原理是利用半干式反应剂CaO或熟石灰粉Ca(OH)2吸收烟气中的SO2、HCl等酸性组分。[9]
吸收反应式为:CaO+H2OCa(OH)2
      Ca SO2·1/2 H2O+1/2 H2O+1/2 O2Ca SO4·2H2O 
                                                        

Ca SO2·1/2 H2O+1/2 H2O+1/2 O2Ca SO4·2H2O
  
 Ca(OH)2+2HC1 Ca C12+ H2O

      根据大量工程经验可知,在高浓度碱基环境的反应器中,只要保证1秒左右的反应时间,几乎所有的HCl、HF都能有效去除。该厂的烟气监控系统随时对烟气成分进行监测记录,如发现SOX、HCl超标,将自动增加添加剂Ca(OH)2及活性炭的量,以降低其含量,使烟气中的各污染物排放浓度在标准规定值以下。
2.控制飞灰含量
《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2001)规定,垃圾焚烧厂的烟尘处理装置必须安装布袋除尘器。该垃圾焚烧厂焚烧后的烟气在200℃温度下离开锅炉,在半干式反应器中与喷入的细雾状石灰浆溶液接触,重金属和有害气体成分(SO2、HCl等)与石灰发生反应,然后在反应器中得到冷却。产生的反应产物(固态)—灰尘和未反应的石灰,一部分被移到反应器的底部,另一部分被布袋除尘器捕获。布袋除尘器内装有圆柱形纤维袋,不仅能清除大粒径烟尘,而且对微小灰尘也有较好的去除效果。
3.控制二噁英类物质排放[10]
布袋除尘器的纤维袋上的灰尘能对烟气中的二噁英和重金属、SO2等有害物质有很好的吸附作用。运行过程中还会在布袋除尘器的布袋外壁形成一层薄的灰烬和化学反应剂(Ca(OH)2)的混合物,这层混合物形成吸收污染物的次级反应区,并非常有效地提高整个烟气处理系统的效率。
此外,在烟气进入布袋除尘器之前喷入活性炭,可更好地除去二噁英和挥发性重金属汞、镉等。[11]
整个烟气净化系统流程如图1所示。

图1 烟气净化系统流程图
五、效果评估
华南环境科学研究所对该垃圾焚烧厂排放的烟气进行监测分析,具体结果见表1。
 
                      表1 广东省佛山市某垃圾焚烧厂烟气测试结果*     单位:mg/m3 (注明者除外)
测试指标
烟尘
林格曼黑度(级)
CO
NOx
SO2
HCl
Hg
Cd
Pb
热灼减率(%)
测定值
31
1
33
113
51
7.1
0.01
0.04
1.22
2.0
标准值**
80
1
150
400
260
75
0.2
0.1
1.6
<5%
*采样条件:天气,晴;气温,22~26℃;相对湿度:55~65﹪。
**采用《生活垃圾焚烧污染物控制标准》(GB 18485-2001)。
 
从表1中可以看出,经过严格的污染控制措施以后,该厂排放的烟气各项指标均已达标,其中CO、NOx、SO2、HCl、Hg等多项指标远低于标准值,说明所采取的各项防治措施确实有效,焚烧厂对周围环境的不良影响已经大大降低,达到了污染防治的目的。
 
参考文献
[1] 吴玉萍,董锁成.当代城市生活垃圾处理技术现状与展望.城市生态与城市环境,2001,(1):15~17
[2] 席俊清,蒋火华,汪志国等.我国城市生活垃圾处理现状及存在问题分析.中国环境监测,2003,19(12):21~23
[3] 姜凡,刘石,王海刚等.循环流化床中垃圾的运动特性实验研究.锅炉技术,2003,34(1):31~44
[4] Lundtorp Kasper,Jensen Dorthe L.,Christensen Thomas H. Stabilization of APC residues from waste incineration
with ferrous sulfate on a semi-industrial scale. Journal of the Air & Waste Management Association,2002,52(6):
722~731
[5] 岳鹏,施惠生,袁玲.用城市生活垃圾焚烧灰渣制备建筑材料的研究.粉煤灰综合利用,2003,1:28~30
[6] 祝建中,蔡明招,陈烈强等.垃圾焚烧过程中NOx的生成特性研究.环境工程,2003,21(3):55~57
[7] 章骅,何品晶.城市生活垃圾焚烧灰渣及其性质分析.上海环境科学,2002,212(6):356~360
[8] 王伟,万晓.垃圾焚烧飞灰中重金属的存在方式及形成机理.城市环境与城市生态,2003,16:7~9
[9] 朱廷银,肖云汉,陈凡等.循环流化床脱除氢化氢研究.环境科学学报,2001,21(2):194~197
[10] 金宜英,聂永丰,田洪海等.布袋除尘器和活性炭滤布对烟气中二噁英类的去除效果.环境科学,2003,24(2):143~146
[11].沈伯雄,姚强.垃圾焚烧中二恶英的形成和控制.电站系统工程,2002,18(5):8~10
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