生活垃圾焚烧发电厂大气特征污染物及其防治措施

岳侃侃

(山西柯立沃特环保科技股份有限公司，山西 太原 030006)

我国随着城镇化水平的快速提升，生活垃圾不断增加，其中含有的以及由其产生的有害物质会对大气、土壤、水体造成污染。通过垃圾焚烧处理工程建设可直接去除原生垃圾中所含的有机质成分，将原生垃圾减容90%以上。垃圾焚烧后灰渣基本不含有机质，且产生的热量还能用于发电，具备综合利用条件，近年来生活垃圾焚烧发电厂越来越多。

生活垃圾焚烧发电厂产生的大气污染物包括颗粒物、SO2、NO2、HCl、H2S、NH3、Pb、Hg、Cd、恶臭和二恶英类。颗粒物、SO2、NO2为常规污染物，需要重点关注特征污染物(二恶英类、重金属、酸性气体和恶臭)及其防治措施。

2.1.1 二恶英生成原理

二恶英(Dioxin)毒性极强，是指含有氧原子连接两个苯环的有机氯化合物。二恶英生成过程的化学反应很复杂，已知的生成原理如下：

1) 燃烧本身含有二恶英的垃圾，则燃烧废气中含有二恶英。

2) 含氯有机物在焚烧炉内的燃烧过程中生成二恶英。

3) 焚烧炉内燃烧过程中生成的氯苯、氯酚，在250 ℃～400 ℃温度范围内，尤其是300 ℃时，被金属氯化物催化反应生成二恶英。

2.1.2 二恶英防治措施

实际工程中主要通过控制来源、过程控制和末端治理三种途径控制二恶英排放。

2.1.2.1 控制来源

控制来源最有效的方法是推进垃圾分类和资源回收利用，避免含氯化合物进入生活垃圾。

2.1.2.2 过程控制措施

过程控制是从焚烧工艺上要尽量抑制二恶英的生成。除选用合适的炉膛结构，使垃圾充分燃烧外，控制二恶英的产生的最有效的方法是“3T+E”法，即控制：

1) 温度(temperature)。保证烟气在进入余热锅炉前温度不低于850 ℃，将二恶英在炉内完全分解。

2) 时间(time)。烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间大于2 s。

3) 涡流(Turbulance)。优化炉型和二次空气喷入方法，充分混合搅拌烟气达到完全燃烧。

4) 过量的空气(ExcessAir)。氧气浓度不小于6%，保证充分燃烧。另外，为防止炉外低温再合成，尽量缩短250 ℃～400 ℃特别是300 ℃的停留时间，从而避免二恶英再次产生。

2.1.2.3 末端处理技术

目前二恶英的末端处理技术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，最简单易行的方法就是在烟道内喷入活性炭粉末，通过活性炭强列的吸附作用，去除烟气中的二恶英。喷入活性炭的位置，根据除尘设备的不同而异。实际工程中普遍使用的除尘设备为布袋除尘器。当使用布袋除尘器时，在除尘器前烟道上设置喷入口，活性炭粉末或焦炭粉末直接喷入烟道，吸附作用发生在布袋表面，布袋还能够提供吸附物比较长的停留时间。活性炭粉单价较高，优点是活性大，用量省，对烟气中的重金属也有很强的吸附作用，故此种方法可作为比较好的处理方法。

2) 催化分解法。催化氧化分解法是指，在低温环境下，利用催化剂对二恶英类物质进行氧化分解，分解效率达到98.0%～99.9%，结合布袋除尘，出口二恶英质量浓度可以达到0.002 ng/m3～0.05 ng /m3。催化剂基体大多采用二氧化钛，为防止其中毒，要求烟尘质量浓度小于10 mg/m3，这比我国目前烟尘排放标准中要求的20 mg/m3小许多。我国目前大多数垃圾焚烧厂还不能满足该技术的要求。

根据以上分析，实际工程多采用活性炭吸附的方式对二恶英进行末端处理。

生活垃圾中含有的Hg、Cd、Pb等重金属元素的特质很多，如温度计、灯管、金属板、电池、杀虫剂等，经过焚烧后，部分残留在灰渣中，部分因燃烧而挥发以气态形式存在。残留与挥发的比例主要与各种重金属的饱和温度有关，当饱和温度越高，残留在灰渣的比例越大。

烟气中重金属主要通过三种途径被去除：

1) 对于饱和温度较高的重金属及其化合物，当废气离开焚烧炉膛，温度降至饱和温度以下后，将成凝结状被除尘器去除；

2) 饱和温度稍低的重金属元素在飞灰表面被催化转化成饱和温度较高重金属化合物，变成凝结状被除尘器去除；

3) 饱和温度很低的重金属物质，如铅、镉、汞，则不易凝结，还是以气态形式存在，可采用活性炭吸附，然后进入除尘器被去除。

根据现有垃圾焚烧厂的运行经验，在尾气处理流程尾端使用活性炭滤床，或在布袋除尘器前的烟道上喷入活性炭粉末，对重金属的去除有很好的效果，且进入除尘器的尾气温度愈低，凝结态重金属越多，去除效果愈好。

焚烧烟气中的酸性气体包括SO2、NO2、HCl、H2S、NH3等。在垃圾焚烧烟气中成功应用的技术有干法、半干法和湿法洗烟法等。

2.3.1 干法脱酸工艺

干法脱酸工艺是将碱性消石灰粉直接喷入反应器中或烟道中，使其酸碱中和而将达到脱酸的目的。此工艺对污染物的去除效率相对较低(SO2去除率约30%，HCl去除率约60%)，需辅以布袋除尘器进行二次反应方能达到排放标准。干法净化的显着优点是反应产物为固态，可直接进行最终的处理，设备简单、造价低。缺点是Ca(OH)2消耗量大，去除效率较低[1]。

2.3.2 半干法脱酸工艺

半干法除酸一般采用Ca(OH)2，将其制做为乳泥状，喷入洗烟塔中，废气则与喷入的泥浆充分接触并产生中和作用，在浆液喷入洗烟塔后，水分会蒸发掉，无水滴流出。此工艺克服了干、湿法部分缺点，如在去除率方面较干法有较大提升，比起湿法，产生的废水大量减少。

2.3.3 湿法脱酸工艺

湿法脱酸工艺指，废气经除尘器去除颗粒物后，进入湿式洗烟塔，与喷入塔内的碱性液体中和反应。碱性药剂通常为NaOH，而较少用石灰浆液Ca(OH)2，因为NaOH中和反应效果好，用量少，不结垢，而Ca(OH)2虽然便宜，但易结垢。此工艺较干法和半干法最大的优点是去除率高(SO2去除率90%以上，HCl去除率约98%)，其次还可去除挥发性强的重金属物质；缺点造价高，运行费用高，又产生了废水处理的问题[2]。

推荐采用“半干法+干法”净化工艺。采用该工艺不仅净化效率高，而且废水污染物产生量少。

恶臭污染物主要来自垃圾运输过程、卸料平台、垃圾仓、渗滤液收集间和污水处理站。

2.4.1 防止臭味扩散的措施

1) 城市生活垃圾的运输采用密封、防渗漏的垃圾运输专用车。

2) 在卸料大厅进、出口处设置风幕，安装在大门侧面。

3) 在卸料平台的相应部位设置供水栓，及时清洗地面。

4) 垃圾池内设垃圾渗滤液收集系统，送渗沥液处理站进一步处理。

5) 垃圾渗滤液沟道间和渗滤液处理站的臭气经风管排至垃圾池，然后进入垃圾焚烧炉焚烧。

6) 垃圾进料设备及其连接部件采用密封措施，减少异味扩散。

7) 垃圾卸料大厅设置半自动开启门，垃圾车来时实时开启卸料门，平时保持卸料门全关。在垃圾库内设置压力表，实时监控负压状态。

8) 在垃圾池上方设风机，使坑内区域保持负压状态。

2.4.2 臭味治理措施

目前垃圾发电项目大多采用燃烧法处理，使用锅炉送风机在垃圾池上方抽气排往焚烧炉，使恶臭物质在高温条件下分解，同时使垃圾池内形成负压，恶臭气体散发量很小。

渗滤液收集间、污水处理站产生恶臭的车间(如调节池、污泥压滤间等)采用机械出风排至垃圾贮坑，经风机抽到焚烧炉内燃烧除臭。

2.4.3 事故除臭

厂内设置活性炭吸附除臭装置。

焚烧炉检修期间，垃圾池除臭风机自动开启，垃圾仓内的臭气经设置在垃圾坑上部的风管及抽风口抽出，将臭气送入活性炭装置吸附过滤后，达国家恶臭排放标准后外排。

焚烧炉在停炉时，渗滤液收集间、污水处理站产生恶臭的车间产生的臭气排至活性炭除臭装置达到排放标准后外排。

生活垃圾焚烧发电项目生产工艺并不是很复杂，但产生的大气污染物如果处理不当，将可能会对大气环境产生不良影响。本文只是重点针对大气污染物中的特征污染物提出了防治措施。为了保护好环境，在实际工作中，还要对大气常规污染物、水污染物、噪声、固废提出可行的措施。