芻議垃圾焚燒發(fā)電飛灰的污染以及控制問(wèn)題

張?zhí)焱?/p>

（太原市同舟能源有限公司 山西太原 030045）

1 前言

垃圾焚燒發(fā)電不僅能夠有效地解決城市生活垃圾問(wèn)題，還能夠給人們提供能源。充分利用燃燒產(chǎn)生的熱能,能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用這一目標(biāo)，我國(guó)應(yīng)該積極鼓勵(lì)該行業(yè)的發(fā)展,并且已經(jīng)成為21世紀(jì)我國(guó)垃圾處理的一個(gè)重要發(fā)展方向。在垃圾焚燒過(guò)程，將會(huì)產(chǎn)生一些有機(jī)污染物、酸性氣體、有毒和有害物質(zhì)和飛灰等二次污染物。如何才能夠有效的預(yù)防和控制這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,使得垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目能夠發(fā)揮出更好的環(huán)境效益，從而最大限度地減少對(duì)垃圾焚燒發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響,這是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

2 垃圾焚燒發(fā)電飛塵焚燒所產(chǎn)生的有害物質(zhì)

垃圾焚燒發(fā)電飛灰就是生活垃圾焚燒后利用熱回收利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集而來(lái)的物質(zhì)。飛灰的產(chǎn)量和焚燒條件、焚燒爐型、垃圾種類(lèi)、及煙氣處理工藝存在很大的聯(lián)系，一般約占垃圾焚燒量的3%～5%左右。

2.1 溶解鹽

在垃圾焚燒發(fā)電飛塵里面存在一定量的溶解鹽，紙和塑料填料以及一些無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物等。它們?cè)谌紵^(guò)程中有可能成為煙氣中的粉塵，散發(fā)到空氣當(dāng)中，這些溶解鹽主要為Na、K、Ca的氯化物。

2.2 二惡英類(lèi)毒性有機(jī)物

二惡英類(lèi)毒性有機(jī)物是一些氯化物，指的是氯二苯并二英數(shù)（和多氯二苯并呋喃進(jìn)行有機(jī)的混合。兩種氯氧三環(huán)芳烴化合物，共有210個(gè)異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)。主要從煙道氣中產(chǎn)生：燃燒過(guò)程中包含著煙氣的化學(xué)反應(yīng)，因垃圾焚燒發(fā)電飛塵和其他爐材料共同產(chǎn)生這種化合物。在焚燒過(guò)程中碳?xì)浠衔锍霈F(xiàn)聚合環(huán)化就會(huì)形成的多環(huán)芳香烴和氯。當(dāng)煙氣在較低的溫度（247℃～597℃），在粉煤灰的催化作用下就會(huì)產(chǎn)生這種有害物質(zhì)。

2.3 重金屬

垃圾焚燒發(fā)電飛塵進(jìn)行焚燒的時(shí)候，煙氣中還會(huì)有一些重金屬物質(zhì)存在，可能存在的汞、砷、鉻、鎳、鉛等重金屬物質(zhì)。它們主要是來(lái)自垃圾焚燒發(fā)電飛塵和含有與蒸汽或粉塵顆粒的形式進(jìn)入煙氣焚燒過(guò)程中，這種重金屬及其化合物存在爐材料當(dāng)中。這些重金屬對(duì)人體的危害主要是通過(guò)皮膚粘連，從而影響人體的正常呼吸，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成死亡。

3 垃圾焚燒發(fā)電飛塵污染物的形成機(jī)理

垃圾焚燒發(fā)電中飛塵的成分比較復(fù)雜，其中一些物質(zhì)在環(huán)境中的濃度比較低,但是其毒性非常大，而且能夠直接危及人類(lèi)健康。二惡英類(lèi)化合物的主要成分為二惡英和多氯聯(lián)苯。通常我們認(rèn)為在垃圾焚燒的過(guò)程中，特別是對(duì)氯代化合物進(jìn)行焚燒處理,這是這些化合物的主要來(lái)源。在垃圾燃燒的過(guò)程中，二惡英的來(lái)源主要有三種機(jī)理：第一種是垃圾燃料本身中就包含有二惡英，在垃圾燃燒發(fā)電的過(guò)程中，這些物質(zhì)沒(méi)有受到損壞,這樣就會(huì)繼續(xù)存在煙氣中。第二種就是燃料在不完全燃燒的情況下，能夠產(chǎn)生一些類(lèi)似于二惡英結(jié)構(gòu)的環(huán)狀前驅(qū)物，如氯代芳烴等,這些分子能夠解構(gòu)和重組，這樣就會(huì)生成二惡英;第三種就是固體性灰表面能夠發(fā)生多相催化反應(yīng)，這樣就會(huì)生成二惡英，這是在飛灰中殘余的碳、氧、氯、氫等在飛灰表面催化合成中生成二惡英。

垃圾焚燒和其他固體性材料的燃燒機(jī)理是一樣的,在垃圾焚燒過(guò)程中,由于高溫氧化、熱解作用，會(huì)使得燃料大小和粒度得到了降低。其中有許多物質(zhì)留在格柵當(dāng)中，以爐渣的形式排出,另外一小部分的顆粒在熱流的作用下將會(huì)隨著氣流進(jìn)行上升,形成煙氣中的粉塵含有顆粒物。我們根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的報(bào)道,對(duì)垃圾焚燒飛灰樣品進(jìn)行了分析,分析發(fā)現(xiàn)有大量的可溶性鹽在垃圾焚燒的飛灰中,其中主要為KCl、MgCl2、ZnCl、CaCl2等含氯的可溶性鹽,這些可溶性鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%～30%,其中大多數(shù)是在20%左右。

4 焚燒煙氣的處理技術(shù)

4.1 控制粉塵的有效措施

在垃圾焚燒發(fā)電的過(guò)程中，對(duì)飛塵進(jìn)行處理和控制是一項(xiàng)非常重要的工作。對(duì)粉塵處理目前使用最廣泛的靜電除塵器和布袋除塵器。一般CFB鍋爐采用靜電除塵器，這樣就可以使得飛塵達(dá)到粉塵排放的要求,垃圾焚燒CFB鍋爐配備靜電除塵器和布袋除塵器，這些除塵器都可以除去直徑小于1mm的微小塵埃,靜電除塵器的除塵效率可達(dá)99%,布袋除塵器的除塵效率超過(guò)99%。但對(duì)于一些重金屬材料,靜電除塵的效率比較差,因?yàn)榕懦龅奈矚膺M(jìn)入高溫靜電除塵器當(dāng)中，重金屬物質(zhì)不能得到完全凝結(jié)，而且和飛灰之間的接觸還是不足的,不能夠充分發(fā)揮出飛塵的吸附作用。當(dāng)布袋除塵器和半十式塔洗滌器進(jìn)行組合使用,就能夠使得一些不完全反應(yīng)的Ca(OH)2塵埃附著在濾袋上,當(dāng)廢氣排出的時(shí)候,由于表面接觸時(shí)間得到了明顯的增加,這樣就可以提高廢氣在有害氣體的去除效率。同時(shí),布袋除塵器的工作溫度比較低,一般是低于250℃,重金屬的排放和氯有機(jī)物就會(huì)達(dá)到飽和的狀態(tài),從而凝結(jié)成細(xì)顆粒而用濾布吸附去除。在除塵器的煙道上加入一定量的活性炭粉,對(duì)重金屬離子進(jìn)行充分的吸附,這樣就能夠進(jìn)一步去除重金屬和二惡英。

4.2 固化與穩(wěn)定化法

固化與穩(wěn)定化技術(shù)用來(lái)處理有毒廢物的主要方法之一，而水泥基材料也是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用非常廣泛的最重要的膠結(jié)料。水泥固化法是利用固化劑和垃圾焚燒飛灰混合以后就能夠形成固體，這樣就能夠減少重金屬的融出。水泥是一種常見(jiàn)的固化劑，在飛灰中摻入水泥基質(zhì)，在一定的條件下，景觀物理—化學(xué)作用，這樣就會(huì)使得污染區(qū)在水泥基質(zhì)中的遷移率逐漸減小，從而使得廢物固化而穩(wěn)定。水泥固化處理具有工藝成熟、操作簡(jiǎn)單，處理成本低的優(yōu)點(diǎn)。上海浦東垃圾焚燒發(fā)電廠采用水泥固化處理飛灰的方法，使得煙氣排放能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并且取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 采用濕法化學(xué)處理法

飛灰濕式化學(xué)處理法具有加酸萃取和煙氣中和碳酸化法，這種工藝的運(yùn)行成本比較低，并且能夠回收重金屬和鹽類(lèi)，在這一過(guò)程中，我們能夠除去灰塵以及一些氮氧化物。因此，水塔和噴霧接觸的一些酸性氣體，塵埃和酸氣通過(guò)洗滌，能夠有效除去其中的一部分，尾氣冷卻到75℃左右的時(shí)候；從洗氣塔中就會(huì)進(jìn)入酸和堿進(jìn)行洗塔，這樣就能夠進(jìn)一步起到除粉塵的效果，廢氣氣體將會(huì)進(jìn)一步冷卻到50℃。潮濕的酸性氣體需要進(jìn)行高度純化，也能夠起到消除重金屬和二惡英的作用。但是這種工藝比較復(fù)雜，投資和運(yùn)行成本比較高，需要我們酌情使用。中鋪?zhàn)永贌l(fā)電廠采用濕法化學(xué)處理法，其能夠除去灰分中的重金屬和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，使得煙氣能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的應(yīng)用效果。

4.4 水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰

水泥窯協(xié)同處理垃圾焚燒飛灰是將經(jīng)過(guò)處理的飛灰作為水泥原料加入到水泥的生產(chǎn)過(guò)程中，這樣能夠節(jié)省水泥的其它原料，還能夠有效去除飛灰中的二惡英等一些有機(jī)的污染物。由于飛灰中還含有重金屬物質(zhì)，為了避免對(duì)水泥的生產(chǎn)產(chǎn)生影響，需要對(duì)飛灰進(jìn)行預(yù)處理，可以采用高溫來(lái)分解飛灰中的重金屬物質(zhì)，從而提高飛灰在水泥中的應(yīng)用效率。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，在垃圾焚燒發(fā)電飛塵的處理問(wèn)題上面，采用焚燒處置技術(shù)能夠起到很好的效果。對(duì)于焚燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)，我們需要了解其產(chǎn)生的機(jī)理，采取有效的工藝出去這些有害的物質(zhì)。有效保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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