摘?要:運用垃圾焚燒發(fā)電技術,可有效實現垃圾的“三化”處理,但在焚燒過程中所產生的煙氣會對環(huán)境產生二次污染。結合廣東省佛山某垃圾焚燒廠的實例,本文分析了垃圾焚燒廠的主要大氣污染物的形成機理、性質,并針對性地提出了具有可行性、有效性的污染防治技術體系。
關鍵詞:垃圾焚燒 大氣污染 機理 污染防治 技術體系
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一、前言
隨著人類社會的發(fā)展,垃圾已成為社會公害[1]。垃圾焚燒發(fā)電作為一種先進的垃圾處理技術,充分體現了垃圾處理的資源化、減量化、無害化原則,因此在國內外獲得了廣泛的應用。然而,焚燒煙氣中有毒有害物質排放造成的二次污染又成為亟待解決的問題[2]。作者結合在廣東省佛山某垃圾焚燒廠的工作實踐,對相應的大氣污染防治技術進行了研究討論。
二、主要生產工藝流程
佛山市某垃圾焚燒廠的垃圾焚燒爐系統(tǒng)采用美國的Basic燃燒技術,選用的焚燒爐為日處理生活垃圾能力200~240噸的BASIC MODEL 10000型焚燒爐,其鍋爐參數為:壓力4MPa,溫度400℃。
主要工藝流程簡介如下:
垃圾由給料機送入焚燒爐干燥床,烘干后依次通過數級爐排床進行燃燒。
在燃燒的第一階段,空氣由每個爐排的下部風機送入爐膛,在氣流作用下垃圾保持局部浮動燃燒,因此這種焚燒爐既有爐排爐的特點,局部又有流化床的特點[3]。燃燒后的煙氣中有許多焦碳顆粒和未燃燒物質,此時溫度達860℃。
第二、三階段是煙氣進入第一級再燃燒煙道與定量高速噴入的空氣劇烈混合燃燒,仍未燃盡的物質繼續(xù)進入第二級再燃燒煙道與過量空氣劇烈混合繼續(xù)燃燒,溫度達1000℃,此過程沒有熱交換,主要目的是提高煙氣的溫度加快煙氣中有害物質的分解。
第四階段為控制余熱鍋爐進口溫度,從省煤器出口處抽取部分煙氣回送至余熱鍋爐前混合,使進入余熱鍋爐的煙氣溫度保持在760℃,高溫煙氣經過過熱器、省煤器進行對流換熱,然后經由半干式煙氣處理設備和布袋吸塵器等一系列設施進行除污處理,達標后由90m高煙筒排往大氣。吸收塔下部飛灰與石灰等混合物由排灰裝置排出,連同燃盡的爐渣由自動除渣裝置排出,再外運至垃圾填埋場填埋或綜合利用。[4],[5]
三、氣體污染物的產生情況
(一)臭氣
進廠垃圾在垃圾儲存坑內堆放過程中,垃圾中的有機物逐漸腐爛變臭,產生難聞的臭氣,且臭氣的強度隨著堆放時間的延長而增加。
(二)焚燒爐排放的其他有害氣體
垃圾焚燒爐排出的氣體污染物一般有以下幾類:
①飛灰:焚燒過程中產生的飛灰一般為無機物質,主要是金屬的氧化物和氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽及硅酸鹽,來源于垃圾中的不熔氧化物、不揮發(fā)金屬及不完全燃燒的有機物等。
②酸性氣體:包括HCl、NOx、SOx 等,主要由垃圾中的含氯、含氟與含硫等化合物高溫燃燒時生成。[6]
③金屬化合物(重金屬):煙氣中的金屬化合物一般由垃圾中所含的金屬氧化物和鹽類等反應生成。[7],[8]
這些金屬氧化物主要來源于垃圾中油漆、電池、燈管、化學溶劑、廢油、油墨等。所含的金屬元素按照性質基本可分為三類:
非揮發(fā)性元素(沸點大于1200℃):包括鋁、鋇、鈹、鈷、鎂、鐵、鉀、硅、鈦等,一般存在于飛灰和爐渣之中;
揮發(fā)性金屬:包括銻、砷、銅、鉛、鋅等,一般與飛灰凝結在一起;
揮發(fā)性汞(700℃):在垃圾焚燒高溫煙氣中仍是氣態(tài)。
④未完全燃燒產物:主要為一氧化碳、高分子碳氫化合物和氯化芳香族碳氫化合物?,F已證實,其中某些芳烴化合物有致癌作用,如3-4苯并[a]芘,是有機物不完全燃燒時產生的劇毒物質。保證垃圾焚燒爐內完全燃燒是防止該類有毒物質產生的有效手段。
⑤微量有機化合物:主要有多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)、甲醛、二噁英(PCDD)及多氯二苯呋喃(PCDF)等。其中PCDD/ PCDF是強致癌、致畸的危險性有毒物質。當垃圾焚燒爐內燃燒溫度高于200℃時開始生成,高于700℃開始轉向分解,當煙氣溫度高于850℃才能分解完全。