焚烧烟气中二恶英类的产生与控制
二恶英产生条件、控制方法以及相关设备

二恶英二恶英(Dioxin),又称二氧杂芑(qǐ),是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质,二恶英实际上是二恶英类(Dioxins)一个简称,它指的并不是一种单一物质,而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。
二恶英包括210种化合物,这类物质非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质,所以非常容易在生物体内积累,对人体危害严重。
自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小,因此,环境中的二恶英很难自然降解消除.它的毒性以LD50表示,专业术语叫“半数致死量”.它的毒性十分大,是氰化物的130倍、砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称.国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。
环保专家称,二恶英常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。
日常生活所用的胶袋,PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯,燃烧这些物品时便会释放出二恶英,悬浮于空气中。
二恶英的产生条件1。
环保专家称,“二恶英”,常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中,主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。
日常生活所用的胶袋,PVC(聚氯乙烯)软胶等物都含有氯,燃烧这些物品时便会释放出二恶英,悬浮于空气中。
大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧.含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二恶英。
聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二恶英.二恶英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2,4,5—T等中。
城市工业垃圾焚烧过程中二恶英的形成机制仍在研究之中。
目前认为主要有三种途径:1。
在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二恶英。
二恶英的生成机理及其控制技术

二恶英的生成机理及其控制技术城市生活垃圾是人类活动的伴随产物。
随着城市人口增加和城市生活水平的提高,城市生活垃圾产量日益增长。
日益增加的城市生活垃圾严重污染人类生活环境。
如何实现城市生活垃圾无害化、减容化和资源化的“三化”处理已成为全世界关注的焦点。
在常见的垃圾处理方法中,垃圾焚烧由于处理垃圾的无害化彻底,减容化程度深以及可能源化利用等优点而成为当今城市生活垃圾处理的主流。
但是,垃圾焚烧容易产生二次污染,特别是产生的二恶英类剧毒物质对环境造成很大的危害,如何有效控制二恶英类物质的产生与扩散成为目前垃圾焚烧理论研究和技术开发的热点。
固体废弃物焚烧处理已有非常悠久的历史。
在经济发达国家已获得了广泛的应用。
日本、瑞士、丹麦、荷兰等国家50%一80%的城市生活垃圾均已采用了焚烧的方法进行处理、而对于有毒有害的可燃工业垃圾。
更是已广泛采用焚烧的办法进行处理。
九十年代初期。
焚烧过程中所产生二恶英污染逐渐引起了各国政府的重视.尤其是1990年8月日本放送协会(NHK)多次就二恶英的污染问题进行了报道。
引起了政府和民众的严重关注,甚至有些地方的居民因担心二恶英的危害而要求政府关闭了废物焚烧厂。
近十年来。
工业发达国家对二恶英的形成原因及控制机理进行了深入地研究和探索。
而在我国.固体废弃物焚烧处理才刚刚起步.二恶英的污染问题却由于前些时候的,,比利时污染鸡事件”为广大民众所熟知*因此。
进一步加强二恶英形成及控制机理的研究已成为我国废物焚烧行业加速发展的重要课题。
二恶英二恶英。
英文名称为Dioxin,台湾译为戴奥辛.是指由一个或两个氧键连接两个苯环的有机氯化物。
二恶英—般可分为两类:一类为多氯代二苯并一对一二恶英(PCDDs);另一类为多氯代二笨并呋喃(PCDFs).分子结构通式如下:二恶英物质共有210种化台物。
其中毒性明显的有l7种(PCDDs有75种异构体,毒性明显的异构体7种;PCDFs有135种异构体,毒性强的有l0种).是世界上已知毒性最强的化合物,其致癌性超过黄曲霉素,目前被列为一级致癌物。
垃圾焚烧过程中二恶英的控制方法6篇

垃圾焚烧过程中二噁英的控制方法6篇第1篇示例:二噁英是一种极为有毒的化学物质,它是一种危害环境和健康的毒性物质,主要是在垃圾焚烧过程中产生。
二噁英对人类健康和环境都有着极大的危害,在垃圾焚烧过程中对二噁英进行有效的控制是非常重要的。
下面将介绍一些控制二噁英的方法:1. 优化垃圾分类和处理过程:首先要从源头减少二噁英的产生,垃圾分类和处理是关键。
通过优化垃圾分类系统,将能够回收利用的物质进行再利用,减少垃圾焚烧过程中的排放量,从而降低二噁英的产生。
2. 控制燃烧温度:垃圾焚烧是一种较为常见的处理垃圾的方式,但是在焚烧过程中要保持适当的燃烧温度,避免出现过低或过高的情况。
适当的燃烧温度有助于降低二噁英的生成,减少对环境和健康的危害。
3. 使用先进的污染控制技术:采用先进的污染控制技术是控制二噁英排放的有效方法。
利用高效的除湿和除尘设备,采用脱硫和脱硝技术等方法可以有效地减少二噁英的排放量。
4. 定期检测和监测:定期对垃圾焚烧设备进行检测和监测,及时发现问题并进行处理。
通过监测系统可以及时了解二噁英的排放状况,以便及时调整控制措施。
5. 加强管理和监督:加强对垃圾焚烧过程的管理和监督,建立健全的管理制度和监督机制。
对从业人员进行培训和教育,提高他们的环保意识,确保操作符合规范,减少二噁英的排放。
要控制垃圾焚烧过程中的二噁英排放,必须从源头减少,采取有效的控制措施,并加强管理和监督。
只有全面提高环保意识,推动绿色发展,才能有效减少二噁英对环境和人体健康的危害。
【2000字】第2篇示例:二噁英是一种毒性极强的有机污染物,在垃圾焚烧过程中可能会释放到大气中,对环境和人类健康造成严重危害。
控制垃圾焚烧过程中二噁英的排放至关重要。
下面将介绍一些常见的控制方法。
最有效的控制方法是在垃圾焚烧炉中加装SCR脱硝装置和布袋除尘器。
SCR脱硝技术通过在燃烧过程中加入氨水,将NOx氧化物转化为氮气和水蒸气,从而减少二噁英的形成。
生活垃圾焚烧二恶英生成机理及控制技术分析

2021.10科学技术创新生活垃圾焚烧二恶英生成机理及控制技术分析郝介秀(上海天马再生能源有限公司,上海201603)1项目概况生活垃圾进入焚烧系统后受较多运行参数的影响,生成的二恶英浓度也随之变化。
本文主要研究垃圾焚烧系统的各运行参数对焚烧过程中二恶英排放浓度的影响,分析的各影响要素包括:进入焚烧炉的垃圾来源、再循环风量、一次风与“二次风+再循环风量”的比例、省煤器出口氧量、省煤器出口CO 浓度、布袋吹灰、湿法洗涤塔运行参数、活性炭孔径和用量。
并对二恶英浓度进行固、液、气的三相分析,总结出通过调整垃圾焚烧系统运行参数,来降低二恶英排放浓度的方法。
2二恶英的理化特性二恶英(PCDD/Fs )是几类结构和理化性质相似的氯原子取代的(简称氯代)多环芳香化合物的总称,包括多氯代二苯并-对-二恶英(PCDDs )和多氯代二苯并呋喃(PCDFs ),结构式如图1所示。
氯原子取代位置不同,可以形成不同异构体,造成PCDDs 有75种异构体,PCDFs 有135种异构体,在这210种异构体中,只有2,3,7,8四个位置均被氯原子取代的化合物才具有生理毒性[1]。
二恶英在常温下为固态,具有热稳定性、低挥发性、脂溶性和环境稳定性的特点,进入人体后会在体内累计,达到一定程度具有致癌、致畸变的作用[2]。
图1二恶英结构式3垃圾焚烧过程二恶英的生成与去除机理3.1二恶英的生成机理垃圾焚烧发电厂由下列系统及设备组成:垃圾接收与储存系统、进料系统、垃圾焚烧系统、烟气净化系统、给水除氧系统及汽轮机、化学水和综合水系统、渗滤液处理系统、飞灰固化系统、电气系统、自动控制系统。
生活垃圾在进入垃圾焚烧厂之前,先由城市环卫部门收集后装到专用垃圾车,之后运至焚烧厂垃圾坑储存,经过筛选后对大件垃圾进行粉碎,然后用垃圾抓斗将垃圾抓取送入焚烧炉的给料溜管,再由推料器推入炉膛,与空气混合后进行燃烧[3]。
大量研究表明,生活垃圾焚烧炉二恶英的排放主要来自以下三个途径:(1)源头。
危险废物焚烧过程中产生的二恶英污染控制标准

危险废物焚烧过程中产生的二噁英污染控制标准二噁英是一种极具毒性的有机物,存在于危险废物焚烧过程中的烟气中。
由于其对人体和环境造成的危害,国际上普遍关注二噁英的排放控制。
本文将针对危险废物焚烧过程中产生的二噁英污染,探讨目前的控制标准和相应的措施。
一、二噁英的来源和危害二噁英,又称二氧化二苯并芘,是一种具有强烈毒性和持久性的有机物。
在危险废物焚烧过程中,二噁英主要来自两个方面:一是废物的不完全燃烧,二是废气处理系统中的二噁英生成。
二噁英具有很强的毒性,对人体健康和环境造成严重危害。
长期接触二噁英会导致免疫系统、内分泌系统和生殖系统等多个系统的损害,且可能引发癌症和致畸等疾病。
此外,二噁英的持久性和迁移性使其对生态系统造成潜在风险。
二、国际二噁英排放标准为了保护人类健康和环境,国际上制定了严格的二噁英排放标准。
根据《联合国斯德哥尔摩公约》(Stockholm Convention),各缔约方需采取有效措施最大程度地减少或消除人体和环境暴露于二噁英的风险。
根据公约的规定,各国应制定二噁英的国家排放标准,限制二噁英的排放浓度和总排放量。
标准可包括废气中二噁英的排放浓度限值、焚烧设施的监测要求、废气处理设施的工艺要求等内容。
各国一般会参考国际上已有的相关标准,如欧盟的《废气指令》(WID)和美国的《工业炉窑标准》(BIF)等,来制定本国的二噁英排放标准。
三、危险废物焚烧过程中二噁英污染控制的技术措施为了满足二噁英排放标准,控制危险废物焚烧过程中的二噁英污染,各焚烧厂可以采取一系列的技术措施:1. 废物分类与预处理:通过对危险废物的分类和预处理,可以减少废物中的有机物含量,降低二噁英的生成潜力。
2. 燃烧过程控制:焚烧设施应严格控制燃烧过程的温度和氧气含量,以增加燃烧的完全性,减少二噁英的生成。
3. 废气处理设施:采用高效的废气处理设施,如活性炭吸附、电除尘、催化氧化等,以减少废气中的二噁英浓度。
4. 运维管理和监测:焚烧厂需要建立健全的运维管理体系,加强对设施和排放情况的监测,及时发现和解决潜在问题。
垃圾焚烧处理二恶英的产生及控制

项目 烟气出口温度(℃) 烟气停留时间(s) 测点烟气温度(℃) 测点烟气含氧量(%) 烟囱高度(m) 大气压(kPa) 参数值 850~900 2.2 46~101 12~14 25 96.8~98.5 备注 仪表显示值 设计指标 测定值 小时均值 设计指标 测定值
蒸发吸热、中和反应同时瞬间完成,总时间<1s,以防 止再合成二恶英。 一般资料介绍,大多采用喷活性炭粉的措施来吸附 二恶英,由于是喷入活性炭粉,粉粒间有较大的间隙, 因而吸附二恶英的效果并不理想。该公司采用质量细密 的特种毡状活性炭(性能参数见表2),大大增加了对 二恶英的吸附效率。
CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY 2008.7
万方数据
48
研 究 进 展
Research Progress
过渡金属;减少含氯有机物的量,从源头减少垃圾焚烧 二恶英生成的氯来源。 (2)焚烧过程控制:抑制二恶英生成 在燃烧过程中,可通过控制燃烧条件控制二恶英在 炉内的生成。该公司通过试验,在焚烧炉的结构上采 取了保温措施,将原先500℃~600℃的炉温提高到了 1000℃。垃圾在达到热解所需的温度时,其中长链的有 机化合物成分在缺氧的环境中开始热解成短链的可燃 气体,热解的气体进入二燃室和过量空气充分混合进 行高温过氧充分燃烧,烟气里的有毒有害物质的分子 结构被彻底破坏。实验时焚烧对象为工业废物(90%) 和生活垃圾(10%)组成的混合垃圾,平均低位热值约 为2×104kJ/kg。焚烧炉出口烟气温度控制在850℃~ 900℃,焚烧控制条件见表1。
成PCDD/Fs,例如多氯代二酚的不完全氧化。 二恶英的生成需要一定变质石墨结构的碳形态。 燃烧系统中二恶英的形成过程分为两个阶段: (1)碳形成:燃烧带中变质石墨结构的碳粒子 的形成;(2)碳氧化:未燃烧碳在低温燃烧带被继 续氧化及PCDD/Fs作为石墨结构碳粒氧化降解产物 的副产品而形成。碳形成中至少含有三步:核子作 用、粒子增长及团聚过程;碳氧化中至少有四步:氧 化剂吸附、与金属离子结合的复杂中间产物的形成、 同石墨结构碳的相互作用及产物解吸。其过程中含有 极其复杂的多相化学反应,影响二恶英从头合成的因 素主要有气相物质、固相物质、温度、反应时间、产 物分配等方面。
焚烧系统二恶英控制措施

焚烧系统二噁英控制措施
1、严格控制入炉焚烧物料氯离子含量,要求物料总氯<0.5%。
2、控制焚烧处置量,保证二燃室烟气足够的停留时间,>2S。
综合热值3000cal/g左右的物料处置量不得超过45t/d; 停止废液焚烧处置,系统辅助热能只能使用天然气。
3、严格控制二燃室温度,温度范围为1100~1200℃。
4、严格控制锅炉出口氧含量为6%~10%,保证二燃室内废物的充分燃烧要求。
5、严格控制余热锅炉出口温度500~550℃,保证急冷塔急冷的要求,急冷塔出口烟气温度不得高于200℃。
6、加大活性炭的喷射量,约10kg/h。
7、检查确认布袋除尘器情况,布袋不得有穿孔现象,二噁英大部分会集聚在烟尘及颗粒物上,对排放影响明显。
8、加强洗涤塔的运行管理,洗涤塔烟气温度控制在70~75℃范围内运行,脱酸效率最高。
勤换碱液,严格按照pH8~9,盐含量<2%~3%。
9、运行SCR,SCR催化剂对二噁英的去除有一定的作用。
10、立即对整个系统进行清灰处理,锅炉壁、布袋除尘器等主要积灰位置,保证系统通畅和干净。
11、必须严格按照以上要求持续运行24~48小时以上,因烟道中可能有部分含二噁英的烟尘等需要通过长时间的运行已保证对整个系统进行比较彻底的清扫。
垃圾焚烧过程中二恶英的控制方法

垃圾焚烧过程中二噁英的控制方法垃圾焚烧是一种常见的垃圾处理方法,通过高温将垃圾燃烧并转化为热能和灰渣。
在垃圾焚烧过程中会产生二噁英等有害物质,对环境和人体健康造成严重影响。
要控制垃圾焚烧过程中的二噁英排放,需要采取一系列综合的措施。
1. 优化垃圾分类和前处理垃圾焚烧前的垃圾分类和前处理是控制二噁英排放的重要环节。
在垃圾分类和前处理的过程中,应尽量减少含氯有机物、氯及卤素化合物等有害物质的含量,尽量避免这些物质进入焚烧炉。
2. 控制焚烧温度控制焚烧温度是降低二噁英排放的关键措施之一。
焚烧过程中,通过控制燃烧温度及时清除有害物质,减少其转化为二噁英的可能性。
通过提高焚烧炉的温度,可以有效降低二噁英的生成和排放。
3. 优化燃烧过程在焚烧过程中,通过优化燃烧工艺和燃烧参数,可以有效减少二噁英的生成和排放。
合理设计燃烧炉结构,控制氧化剂的供应和燃烧反应的速度,可以降低二噁英的生成。
采用先进的烟气净化设备,如脱硫脱硝装置,也可以有效控制二噁英的排放。
4. 加强监管和管理加强对垃圾焚烧设施的监测和管理是控制二噁英排放的关键措施。
对焚烧炉的运行情况、烟气排放进行定期检测和监测,及时发现问题并采取措施加以解决。
建立健全的排放标准和监管体系,对垃圾焚烧设施进行严格管理和监督,确保其排放符合国家环保标准。
5. 推广生物质能源替代生物质能源燃烧是一种清洁环保的能源利用方式,通过替代传统化石能源,可以有效减少二噁英排放。
推广生物质能源的利用,尤其是生物质能源发电,可以减少对垃圾焚烧的依赖,从而降低二噁英的排放。
控制垃圾焚烧过程中二噁英的排放是一项重要的环保任务。
通过优化垃圾分类和前处理、控制焚烧温度、优化燃烧过程、加强监管和管理以及推广生物质能源替代等措施,可以有效降低二噁英排放,保护环境和人体健康。
希望相关部门和企业能够高度重视这一问题,共同努力,使垃圾焚烧成为清洁环保的垃圾处理方式。
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焚烧烟气中二噁英类的产生与控制本文简介了二噁英的产生机理,总结了一些有关烟气中二噁英类的控制技术和措施。
标签:二噁英产生控制0 前言二噁英类是一类多氯代平面环状结构的有机物,主要包括多氯代二苯并对二噁烷,(poly-chlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinated didenzofurans, PCDFs)两大类[1],此外,一些国家还将共平面多氯联苯(CoplanarPolychlorinated Biphenyl,Co-PCBs)列入二噁英类[2]。
它们的结构如1所示:二噁英类是高毒性、高累积性的化合物,能够在人体内积累富集,危害极大。
他具有高熔点、高沸点的特点,且化学性质很稳定,不仅对酸碱,而且在氧化还原作用下都很稳定[3]。
其在低温下很稳定,但是温度超过750℃时,容易分解,另外,在紫外线的照射下也容易被分解,而在生物作用下则分解得很缓慢,极易被土壤吸附,在环境中常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染[1]。
二噁英类在自然界并不天然存在,主要通过人类的活动如焚烧、冶炼、造纸、化工生产等过程产生,其中垃圾和工业废物等焚烧过程是二噁英最主要的来源[4]。
1 焚烧过程产生二噁英的机理目前,焚烧过程中的二噁英来源主要可以分为四种:1.1 直接释放机理部分垃圾、工业废弃物在焚烧前本身就含有一定量的二噁英,在焚烧温度较低时,其在燃烧过程中不发生变化,或经过不完全的分解破坏后继续存在,通过固体残渣和烟气进入环境[5]。
试验表明,炉内温度在800℃时,99.95%的PCDDs得以分解,温度越高,二噁英的分解速率越快。
实际上焚烧炉燃烧产生的二噁英量远高于垃圾本身带有量,即二噁英主要是在垃圾焚烧以后重新生成[6]。
1.2 高温气相生成。
许多学者发现二噁英可由不同的前驱物(如氯酚、多氯联苯) 在高温气相中生成,如多氯联苯在氧气过量、500℃~800℃的温度范围和极短的反应时间内可以生成二噁英。
二噁英前驱物可以是氯苯、氯酚等二噁英类片段物质;也可能是脂肪族化合物、芳香族化合物、氯代烃等化合物,在有活性氯的氛围中,在燃烧后区域的高温段(大于400℃,最有效的范围是750℃)通过环化及氯化等过程形成。
二噁英前驱物大都由燃料的不完全燃烧产生。
反应所需的活性氯如活性氯原子和氯气,主要由HCl氧化生成(如Deacon反应生成Cl2)[7]。
由于高温气相生成的PCDD/Fs占总PCDD/Fs的比例不到10%,其对总PCDD/Fs的生成量贡献通常可忽略不计[5]。
1.3 前驱物固相催化合成二噁英前驱物分子形成后,当遇到炉温不高或随烟气、灰烬冷却后的低温区(约250℃~450℃)时,会被飞灰上的催化剂(如Cu,Fe等过渡金属或其氧化物)吸附、催化作用,发生复杂的前驱物缩合反应而生成二噁英[8]。
前驱物固相催化反应通常被認为是二噁英产生的主要来源。
研究表明[9],由于前驱物固相催化和高温气相合成所需的前驱物大都由不完全燃烧产,不完全燃烧产物浓度与二噁英类的生成量密切相关,可用其指示二噁英类的生成量。
1.4 从头合成(de nove反应)二噁英类从头合成过程同样发生在低温区(约250℃~450 ℃),同样需要经飞灰中过渡金属或其氧化物的催化。
但其原料是大分子碳(残碳)与氧、氯、氢等基本元素。
从头合成反应主要包含氧化反应和缩合反应等历程:①氧化反应:氧在碳表面在催化剂作用下进行氧化降解作用,产生芳香烃氯化物。
此外氯在大分子碳结构边缘,以并排的方式进行氯化反应,生成邻氯取代基的碳结构物。
②缩合反应:氧化反应提供了PCDD/Fs生成所需芳香族羟基的结构,飞灰上的催化金属促使单环官能团芳香族(氯苯及氯酚等)缩合成二噁英。
2 控制烟气中二噁英类的主要措施2.1 焚烧前的控制措施为减少二噁英的产生,首先应控制产生二噁英的污染源。
应注意减少或停止含氯化学品及农药生产,加强对垃圾的管理。
例如限制垃圾总量,采取科学填埋和堆肥处理技术,加强废物的分选回收利用,减少其排放量和焚烧量,并对需要焚烧的固体废弃物进行集中处理;对含氯化学品的废弃物处理优先采用资源回收的技术手段处理,避免焚烧处理;对医疗废物处置采用非焚烧的脉动高压蒸气灭菌技术,其设备和运行维护费用均低于焚烧技术,更适合于我国相对小规模医疗废物的处理[10]。
通过减少废弃物中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧系统,是减少二噁英产生的重要方法。
利用对垃圾的分类管理,可以大幅减少厨余垃圾的量;通过破碎、分选等方法,可以从垃圾中回收一部分金属材料,从而减少垃圾中金属的含量。
此外,利用焚烧尾气将燃料中的可燃组分气化,再将残余物的金属进行分拣,可以除去大部分金属[9]。
通过破碎、分拣、压缩的方法将垃圾加工制成含水量较低的RDF燃料,一方面除去了氯源和金属,而且可以大幅提高垃圾的热值,使燃烧更充分,从而减少产生的二噁英。
废弃物在焚烧前通过掺入天然气、煤、重油、柴油等燃料,也可以增加燃烧的充分程度。
研究人员发现在使用煤作为助燃剂可以大幅减少二噁英的排放,添加少量劣质高硫煤可以增强这一效果。
研究证明,这是煤中的硫对二噁英的生成有抑制作用,主要机理包括:①二氧化硫通过反应消耗活性氯,减少氯化反应;②硫与金属形成硫酸盐,降低其催化活性;③硫与前驱物形成磺化物,降低其形成二噁英的概率。
2.2 焚烧过程中的控制措施改进焚烧工况,保证稳定、充分的燃烧是控制二噁英前驱物产生的重要手段。
控制燃烧工况最有效的方法就是所谓的“3T+E”理论。
即炉膛温度(Temperature)在850℃以上(最好是900℃以上),使二噁英类完全分解;保证烟气在炉中有足够的停留时间(Time),在2s以上,使可燃物完全燃烧;优化焚烧锅炉的炉体设计,合理配风,提高烟气的湍流度(Turbulence),改善传热、传质效果;保证足够的炉膛空气供给量(Excess air),过量的氧气能够保证充分燃烧,但是过多的氧气会促进氯化氢转化为氯气,因此须保证适量的氧气含量,一般控制在7~9%。
为保证锅炉焚烧温度的稳定,一般要求燃料中可燃成分要达到一定标准,燃料的投加须自动化,锅炉能够连续稳定运行。
目前,我国垃圾焚烧所采用的锅炉工艺参差不齐,不少采用自制的简易锅炉,没有配备分析实验室、操作不自动化、部分锅炉甚至间歇操作,焚烧条件恶劣。
目前国外普遍采用了炉排炉、流化床焚烧炉以及斯托克焚烧炉等炉型,这些炉型保证了燃料的自动投加和充分燃烧,从而减少了二噁英的排放,是未来我国焚烧炉型发展的方向。
此外,多段燃烧也是一种控制二噁英的手段,由于在250~500℃温度范围内,二噁英类会再次合成。
一段燃烧处于缺氧还原区,温度控制在850℃左右,烟气继续送入二次燃烧室内彻底氧化分解,二次燃烧室内温度较高,通常在1000℃以上。
烟气经二次燃烧室高温燃烧后,二噁英类物质已经基本被消除,研究表明,二噁英去除率可达99.9999%[11]。
2.3 燃烧后区域的控制措施二噁英类合成的最适温度是烟气、灰烬冷却后的低温区(约250℃~450℃),占到总生成量的90%以上。
在二噁英合成前的燃烧后区域对其进行控制极为重要。
烟气从二次燃烧室出口进入控制设备时,利用急冷技术,通过热交换器将烟气温度迅速冷却至90~130℃,快速越过易产生二噁英类的温度区,从而抑制其再次合成。
分子氯的产生对二噁英的形成具有重要影响,通过加入某些物质来改变气相产物的组成以消除氯。
有文献报道,在焚烧后的烟气中喷入氨、氧化钙、KOH、Na2CO3都对二噁英有抑制效果。
高温条件下,氯与碱性化合物生成的氯酸盐还可以氧化破坏已经生成的二噁英污染物。
此外碱性化合物还可以毒化催化剂,从而可以阻止该二噁英的生成。
一些碱性化合物如CaO、CaCO3还可以在焚烧前与垃圾等掺烧。
但是,碱性化合物可能会与SO2反应,从而降低硫化物抑制二噁英的效果。
氨气、尿素及一些胺类可以与金属催化剂形成稳定的配合物,减少其催化能力,同样对二噁英的形成具有抑制作用。
实验过程观察的这类物质一般是含有未成对电子的氨基化合物,如乙醇胺、三乙醇胺、二氨基乙醇、乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸(NTA)等。
锅炉及管道上的残碳会存留较长时间,部分可能为二噁英的合成提供碳源,因此,定期除灰可以减少这一碳源。
2.4 焚烧后尾气中二噁英的脱除与降解焚烧后的烟气必须经过严格的处理,达标后才能向大气排放,而尾气净化是二噁英排向大气前的最后屏障,主要可分为物理吸附和催化分解两大类。
物理吸附法通过使用吸附剂或降低温度来减少二噁英的排放。
通過增湿降温或喷洒石灰浆的方法,可以降低烟气温度,改变二噁英在气固相的分配比,将二噁英部分转移到灰相或水相中去,与布袋除尘系统联合使用,可以有效去除二噁英。
布袋除尘器还可以去除烟气中大量富集有二噁英的粉尘和残碳,可以有效减少尾气中二噁英的含量。
活性碳是一类具有较大比表面积的吸附剂,可以有效吸附烟气中的二噁英类以及其它污染物。
在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂吸附,再用布袋除尘器捕集的方法,可以去除大部分二噁英;采用活性碳固定床或使用活性炭纤维毡吸附也是去除二噁英的重要方法,且活性炭可以通过高温活化再生。
但物理吸附方法并不能根除二噁英,且废水和废渣处理困难[12]。
催化分解利用催化剂在一定温度下将二噁英分解为小分子甚至CO2和水,可以彻底解决二噁英污染。
SCR法是处理烟气中NOx的一种方法,研究者发现,该法对烟气中的二噁英类也有较好的处理效果。
然而该催化剂通常的使用温度范围是300一400℃,而布袋后的烟气温度低于150℃,在这样的低温状态下,难以实现利用常规的SCR装置降解二噁英类。
Weber等人利用经过特殊处理过的催化过滤剂在200℃时实现了对二噁英的分解,去除效率(RE)大于99%。
Gore 公司生产的REMEDIA催化过滤系统采用除尘催化分解一体化的设计思想,在除尘的同时催化分解了多环芳烃、二啥英等痕量有机污染物[13]。
尽管催化降解法可以彻底除去二噁英,但是由于其工作条件苛刻,成本较高等原因,还未得到广泛应用。
3 总结与展望随着我国环保标准的严格,人们环保意识的兴起,二噁英控制技术必将得到进一步的发展。
控制和减少垃圾焚烧炉烟气中二噁英的生成和排放,主要有以下几种措施:①在源头减少能产生二噁英的物质;②减少二噁英在炉内的生成量;③避免燃烧后低温区二噁英的再合成;④使用有效技术去除已生成的二噁英。
参考文献:[1]李海英,张书廷,赵新华,城市生活垃圾焚烧产物中二噁英检测方法.燃料化学学报,2005.3(3):p.379-384.[2]姜欣,日本对二噁英的研究现状.皮革化工,2006.23(5):p.39-42.[3]曹青,吕永康,鲍卫仁,抑制焚烧衍生垃圾燃料过程中产生二噁英的途径.现代化工,2006.26(11):p.67-69.[4]黄益民邵敏,二噁英污染及其在垃圾焚烧中的控制. 上海环境科学,2000.19(6):p.282-284.[5]曹玉春等,垃圾焚烧炉中二噁英生成机理的研究进展. 热力发电,2005(9):p.15-20.[6]Buser,H.R.Formation of polychlorinated dibenfurans(PCDFs) and dibenzo p dioxins (PCDFs) fromthe pyrolysis of chlorobenzenes. Chemosphere 1979.6:p.415-424.[7]Akki,U,Gas phase formation pathways and mechanisms of polychlorinated dibenzo p dioxins and dibenzofurans.1998,Georgia Institute of Technology.[8]曹青,赵明举,谢克昌.,城市垃圾焚烧过程中二噁英形成机理.煤炭转化,2002(1):p.89-93.[9]陶华,垃圾焚烧过程中二噁英类生成原理.环境卫生工程, 2006.14(2):p.47-49.[10]黄汝广等,二噁英污染及其防控措施的研究进展.安徽农业科学,2007.35(30):p.9670-9671,9698.[11]王玮等,火化过程中二噁英类污染物减排技术研究.环境污染与防治,2006.28(10):p.786-787,795.[12]胡红伟,刘彪,二噁英在垃圾焚烧过程中的产生与控制.安徽化工,2006.140:p.58-59.[13]陈彤,城市生活垃圾焚烧过程中二噁英的形成机理及控制技术研究,(博士论文).2006,浙江大学:杭州.p.162.。