PDF《垃圾焚烧 烟气 的环境 污染与净化技术》

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0 5 年第1 期《环境技术>

・ 环境治理・ 文章编号 :

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0 4 ―7

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4 {

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0 5 )

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0 3 垃圾焚烧烟气的环境污染与净化技术 贾佳 , 徐 晓军 一 ,张 艮林 (

1 .

青岛理工大学环境与市政工程学院,山东 青岛

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3 3 ) (

2 . 昆明理工大学环境与科学工程学院, 云南 昆明

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9 3 ) 摘要:阐述 了垃圾焚烧烟气处理技术重要性;

e f t对垃圾焚烧烟气中的各种有害成分, 介绍 了对应的 处理方法 , 着重对袋式除尘器、 二喂 除装置等设备进行 了介绍和探讨. 关键词: 垃圾 ;

焚烧;

烟气处理;

二次污染 中图分类号 : X

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1 .

2 文献标识码 : A P u r i f i c a t o r y Te c h n o l o g y o f Hu e Ga s e s i n M u n i c i p a l S o f i d W a s t e I n c i n e r a t i o n J L A J i a . , X U X i a o ― j u n . , Z H A N G G e n ―l (

1 . S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l a n d M u n i c i p a l E n g i n e e r i n g , Q i n gd a o T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y , Q i n ga a o

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3 3 , C h i n a ;

2 . S ch o ol o f E n v i r o n m e n t a l S ci e n c e a n d E n g i n e e r i n g , K u n m i n g U n i v e r s i t y o f S ci e n c e a nd T e c h no l o g y , K u n m i n g

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9 3 , C h i n a ) Ab a s t r a c t :P r e s e n t s t e c h n i c a l i mp o r t a n c e i n MS W i n c i n e r a t i o n f l u e g a s t r e a t me n t a nd c o r r e s p on d i n g t r e a t i n g a p p r o a c h e s wi t h r e g a r d t o h a 删ouseleme n t s c o n t a i n e d i n g a s f o c u s i n g o n t he s p e c i f i c e q u i p me n t s u c h a s B a g f i l t e r ,E hc t r o s t a f i c P r e c i p i t a t o r ,a nd S O O i l . Ke y wo r d s :MS W ;

i n c i ne r a t i o n;

f l u e g a s t r e a t m e n t ;

s e c o n d p o l l u t i o n 目前 , 城市 生 活垃 圾 每人 每天约l2kg,全世界每年约有

4 5 G t 生活垃圾产 生,我国城市生 活垃圾 产量已达 l 亿多吨,是世界上 垃圾 产 量最大 的 国家 之一 , 且每 年以8%一1

0 %的速度递增 , 城 市生 活垃 圾 已成公害L I J . 焚烧法 能使垃圾体积减小约90%,重量减小

7 0 %

8 0 % , 焚烧 可 以杀死 所有的病 原微 生物 和寄生虫卵 , 产生的 热能 可以回收利 用.城市 垃圾 焚烧 处理是垃圾处理 最 主要 的方 法 之一 , 与 堆肥法 和卫 生填埋法相 比具 有一 系 列优 点,特别是对 于特 殊垃 圾如 医疗垃圾 、 生物化学 垃圾 、 危 险废弃物等焚烧法 具有更大 的优 点.在 发达 的 资本 主义 国家 , 垃圾 焚 烧处理法所 占比例一 般为

2 0 %

4 0 %左右 , 而 日本 则达 到79%【 .但是焚烧 法烟气含有 多 种危 害公共安全的大气污 染物 , 易 引起 严重 的二次 污染 . 因 此垃圾焚烧废气 污染的 防治和净 化效果直接影响到 垃圾焚烧法 的应 用和发展 . l 焚烧烟气中的污染物及公共危害 垃圾 焚烧烟气的排烟温度较高,一般介于200oC一

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0 o C, 烟气废热回收 后一般还有

1 5

0 o C

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0 o C .垃圾焚烧烟气 中污染物 种类繁 多,有气态 、 固态和液 态三 种形式,可分为四类:酸性气态 污染 物,不完全燃烧 的产物 ( 简称 P C I ) , 颗粒污 染物和 重 金属 污染 物等 .生活垃圾焚烧废气 污染 物一般情况 可参阅参考文献[

2 ] .

1 .

1 酸性气态 污染物 主要有 H C I 、 C

1 2 、 N O x 、 s o

2 、 H F 、 P

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5 、 H

3 P O

4 等,但以前三种为 主.H C I 和Cl2主要是 垃圾 中含氯 的 有机物和塑料 ( 如PVC等 ) 燃烧 产生的;

同时垃圾 中 的无机氯化物 ( 如NaCI等)与其它 物质 反 应也 会生 成HCI和Cl2.焚烧气 中的 N o l 有两种来 源:空气 中的 N , 在高 温下被氧化产生热 氮型 N O x , 焚烧 温度越高 , 产生 的 收稿日期:

2 O O

5 ―

0 1 ―1

2 作者简介: 贾佳(

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8 1 一) , 女,浙江桐庐人 , 青岛理工大学硕士研究生 , 研究方向为水处理新技术. 本项目得到 山东省教育厅( 项 目编号为 J

0 4 D

1 4 ) 和青岛市科技局 ( 项 目编号为 o

4 ―

2 一JS一1 :

2 9 ) 联合资助 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ 环境治理・ 竺查

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0 5 年第1 期.19. N O 就越多;

垃圾中含 氮物质被氧化产生燃料型NO,由该 途径产生 的NO量取决于 垃圾 中含 氮物 质量 的多少 . H F主要由含氟塑料燃烧产生.S o2 主要是 由 含硫物质在高温下氧化产生, 含量相对较低[

3 l .

1 .

2 颗粒物 和重金属 垃圾 焚烧过程 中会 产生 大量 的细 小颗粒物 . 在 燃烧不完全 时会 形 成含 有大 量 的碳粒 、 焦油 和粉尘 的黑 烟 .细 小颗粒物中会 含有Cr、Cu、Ni、Pb、zn、Mn、Sb、Cd、Se等重金 属,其中对人 体危 害大的重金 属如 C r 、 C d 、 N i 、 P b 、 S e 等 主要 集 中于 小于

3 p m 的颗 粒物 中-

4 J .颗粒物 的粒径 越小 越 容易进 入 肺泡 , 危 害也就越大 . 重金属包括惰性金 属盐类和金 属氧化物 , 如铅 、 铬、 镉、 汞、 砷、 金属的气化物( 如Hg蒸气) 等.

1 .

3 不完 全燃烧污染产物 垃圾 不完全燃 烧 时会 产生CO、CH、醇、酮、有机酸、 含氯化合物和二 口恶英(PCDDs/PCDFs)等污染 物,特别是在有氯和金属存在的条件下有机物燃烧 均会产生二 日恶英.二 日恶英是目前 已知 的毒性 最大 的污染物之一 , 它包 括多 氯 代二苯 并口恶英(PCDDS)和多氯代二苯并呋喃( F S ) 两个系列的化合物 , 分别 有75和

1 3

5 个 异构体 , 都是强致癌物 质.有研 究表 明250℃一350℃是最易生成二 嗯 英的温度范 围5.

2 焚烧烟气中污染物的污染控制

2 .

1 烟气 中污染物产生 的控制 控制垃圾 焚烧 良好 的工 况,应可能使 垃圾 中可 燃成分充分燃烧 , 是减少和 防 止污染 物 的产 生最 有效的方法 . 控制和减 少HCI、C

12、CO、CH和二口恶英 等产 生量 的具体方法有 : ① 通过垃圾 分类 收集 和 回收利 用,控制 和避 免含有二 口恶英的物 质和含 氯高 的物质 进入焚烧炉.②保持 焚烧 温度 ≥8

0 0 ℃ , 垃圾 焚烧停 留时间不少于

2 s .③ 维 持炉膛 内 良好 的传质 条件 , 供氧量要 充足 , 焚烧 气与 空气 混 合要 充分 .④ 将烟气快速降温至

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0 ℃以下 , 防止 二呱 英的再度合成 . 但是, 有研究表明 N O 生成量最大 的温度区间 是6OO℃800~C[6J,可以采 取 焚烧 温度在800℃一1200℃之 间, 以减 少热氮型NO的产生.要 减少NO的产生还需要 降低 o

2 的浓度 、 空气 量小 于燃烧 理论 比和缩短垃 圾在 高温 区 的停 留时 间,这与减 少CO、CxH和二嚼 英产生的措施是 相矛盾的 . 然而 , 在实际运行中, 应在保证垃圾可燃组分充 分燃烧的基础上 , 再兼 顾NO的产 生 .为 了解决上 述矛盾 , 国外 目前 采用 在烟 气处 理系 统 中增加 脱硝 装置 .另外 , 美 国大 气 技术 研究所IGT(InstituteofGasTechnology)i1=在研究炉内脱氮技术 , 利用碳氢类 物质 与NO进行直 接 的氧化还 原反 应,生成 无 害的 氮气 [

7 l .

2 .

2 烟气 中污染物 的末端净化控制 垃圾焚烧烟气 中污染 物的末端净化是 目前 垃圾 烟气 治理 的主要 方法.

2 .

2 .

1 颗粒 物的去除 颗粒物 的去除 主要利 用除尘器.除尘器 的种类 很多 , 如旋 风除尘器 、 静 电除尘器 、 袋 式除尘 器、 惯性 除尘器等. 由于焚烧 烟气 中的颗 粒物 细小 , 惯 性除尘器 和旋风除尘器对 细小 颗粒物 的 去除效 果很 差,因此 不 能作为主要的除尘装置, 仅用于预除尘.静 电除尘 器和袋 式除尘器的除尘效率均大于99%,对小于0.5pm的颗粒也有很高的捕集效率, 是 目前应用最 广泛 的两种颗粒物 控制设 备.

2 .

2 .

2 气态污染 物的去除 a . H C I 、 H F和so的去 除去除方 法有 三种,但基本原理相同, 即利用 C a ( O H )

2 、 N a O H等碱性物质, 通过酸碱 中和反 应 或沉 淀作 用 净化 H C

1 、 H F和SO等酸性气态污染物 . 湿式洗涤法利用碱液( 如Ca(OH)

2 、 N a O H等) 对 焚烧气进 行洗 涤,不仅 可 以去 除HCI和SOx等污 染物,同时可 以去 除部分 颗粒 物和 重金 属 .相 对于 干法,污染物的去除率较高, 工作稳定性高 , 可以承受 气体污染负荷的波动【 引.但湿式洗涤法会产生废 水,需要处理. 干法是将 C a ( O H)

2 、 C aC O

3 等于式吸收剂粉末 喷入炉 内或烟道 内,净化气态 污染物 .相 对湿法 , 干 法无需废水处理设施, 投资较少 , 设备的腐蚀较小. 但该法最大的缺点是污染物 的去除率低 . 半干法是利用碱液与酸性气 态污染 物进行化学 反应 形成固态物质 而达 到净 化 目的 的一种 方法 , 一 般设置在除尘器 之前 .优点 是无 需废 水处 理设施 , 但要充分考虑 固态物质 的干 燥 问题 , 防止 固态 物质 在收集时发生堵塞 与粘 附. 维普资讯 http://www.cqvip.com ・

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0 5 年第

1 期《环境技术》 ・ 环境治理・ b . N O x 的去除 主要是 向焚烧炉 内吹人碳 氢类物质 ( 如CH和CO等 ) 对NOx进行直接 还原生成 无 害的 N

2 , 达到去 除N0x的目的L . .另外 , 也 可向烟道 中喷人 N H

3 将NO还原为 N

2 , 从 而达 到去除NO的目的 , 利用 催 化剂能提高反应效率, 降低 N H

3 使用量[ .这些技 术 目前还处 于试 验阶段 . C . 二口恶英的去除 二口 恶英的去 除有 间接 和直 接破坏法 .间接 破 坏法首先利 用 活性 炭或 活性焦固定床 层 对二 口恶英进行 吸附、 浓集 , 然后 将二口J恶英进 行催 化氧化分 解成C

02、H2O、HF和HC1.而后者 是对 焚烧气 直接 进 行催化氧化分解 , 将二 口J恶英氧化分解成 C o

2 、 H

2 O 、 I - I F和HC1[7].目前应用较多 的是 间接破坏法 .

3 焚烧烟气净化 处理工程实践现状 在实 践中,焚烧 烟气 净化 应用 的技术 可分为 一 般处理工艺和组合 处理工艺二个方 面.一般处理工 艺是早期使用的方法, 使用 的设备是静 电除尘器 ( E l a c t r o s t a t i c P r e c i p i t a t o r , E S P ) 和袋式除尘 器( B a g F i l . t e r , B F ) .静 电除尘 器不易损坏,维护方便,但一次性投资大 .如新加坡 T u a s 焚烧厂采 用ESPEmJ,至今10年仍运行正常 . 袋式除尘器的优点是 投资小 、 除尘效率高 , 对进气变化不敏 感,稳定性 比静 电除尘 器好.缺 点是 布 袋易磨损 , 对滤 料的耐酸碱性 能要求 高,须使用特 殊 性材 质;

颗粒物湿 度较 大时 , 会 引起堵塞 ;

压降高 , 导 致能耗也较高 ;

滤袋要定期更换 和检修 , 维护工作 量大,运行成本亦 高. B F 和ESP的烟 气净 化效 率相接 近,但BF对小 于10tan微粒 的捕集效率高 于ESP.目前 B F 应用更 广泛 , 趋势更强 . 汉城 木洞焚烧厂 【

1 0 J 采用 美国ABB公 司由特殊 材质制作 的耐 高温的布 袋,每年有10%的更 换率 . 布袋可延长酸性气体与石灰的接触时间 , 有效捕集 酸性气体 与气态重 金属.使 用ESP不 仅不能有 效去除重金属气熔胶,而且还有在电场中再 生成PCDD和 P C D F的可能. 由于 P C D D等的一部........