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垃圾焚烧烟气处理设计原则

 

发布日期:2014-11-12

在城市生活垃圾焚烧过程产生的烟气中,含 有大量的污染物,如HCl、HF、SO2、NOx、CO、重金属(Pb、Hg)和二恶英等。为了避免二次污染,必须对垃圾焚烧烟气进行净化处理。而二恶英 的存在又对烟气净化技术提出更高的要求。用于烟气净化的一次性投资和运行费用亦越来越高。因此高效的焚烧烟气净化系统的设计和运行管理是防止二次污染的关 键。

1、 规模大、投资高的垃圾厂多分布在大城市及沿海发达地区,其中投资上亿元,日处理量超过300t的垃圾焚烧厂仅有4家(广东3家)。上述垃圾焚烧厂引进国外 关键设备和技术,配有完备的烟气净化系统,自动化程度高,焚烧产生热能可有效利用。但由于资金、技术等局限,多数地区偏重于垃圾焚烧,未配套热能利用及符 合环保要求的烟气净化设施,给环境带来了不同程度的二次污染。我国城市生活垃圾焚烧处理近年来虽有长足的发展,但与世界先进水平相比,仍有较大差距。在运 行的可靠性、焚烧温度控制和垃圾燃尽程度、自动化程度等方面均有不足之处,尤其在烟气净化和热能回收利用技术相对落后。本次调查监测中[2],投资超过亿 元的深圳市龙岗区中心城环卫综合处理厂亦不能全部达标。

2、烟气与粉尘的产生


城 市生活垃圾焚烧烟气的成分、烟气量与生活垃圾的组分、燃烧方式、烟气处理设备等有关。城市生活垃圾基本上是有机物,由大量的碳、氢、氧、氮、硫、磷、和卤 素等元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧气发生化学反应,生成各种氧化物和部分元素的氢化物,从而成为垃圾焚烧烟气中的主要组成部分。烟气中的粉尘是 焚烧过程中产生的微小无机颗粒状物质。主要是:(1)被燃烧空气和烟气吹起的小颗粒灰份;(2)未充分燃烧的碳等可燃物;(3)因高温而挥发的盐类和重金 属等在冷却净化过程中又凝缩或发生化学反应而产生的物质。

3、二恶英产生的机理
城 市生活垃圾在焚烧中若处理不当极易产生二恶英。如日本过去每年由于城市生活垃圾焚烧产生的二恶英类的量就达5~10kg[3]的TEQ。生活垃圾焚烧处理 过程中二恶英类一般产生于垃圾焚烧过程和烟气冷却过程。垃圾中的含氯高分子化合物如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等前体物,在适宜温度并在氯化铁、氯化铜的 催化作用下与O2、HCl反应,通过分子重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二恶英类。这部分二恶英在高温下大部分会分解,如当烟气出炉温度高于800℃、 且烟气在炉内停留2s时,约99.9%的二恶英会分解。在生活垃圾焚烧过程中被高温分解的二恶英类前体物在烟气中的氯化铁、氯化铜等灰尘的催化作用下于烟 气中HCl在300℃附近又会迅速重新组合生成二恶英类。因此要抑制垃圾焚烧处理过程中产生的二恶英,必须:
(1)保持炉内温度在1000℃以上,烟气停留时间达于2s,保持烟气中含氧比6%以上,可将所有的有机物燃尽;
(2)抑制HCl、CuO、CuCl2的产生,尽量不燃烧含氯化工品,不使Cu氧化;

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