生活垃圾焚燒廠的廢氣治理措施

來源：科技創(chuàng)新與應(yīng)用   （轉(zhuǎn)載）

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于生活垃圾的處理方式，主要有填埋法、堆肥法、焚燒法等幾種。其中焚燒法由于處理效率高、占地面積小，且能夠?qū)�熱能重新利用等特點(diǎn)，逐漸得到了推廣應(yīng)用。近年來，隨著生活垃圾產(chǎn)生量的增長(zhǎng)，各地新建的生活垃圾焚燒廠數(shù)量也在相應(yīng)的增加。在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，生活垃圾焚燒廠排放的廢氣，也存在二次污染的問題。文章首先概述了生活垃圾焚燒廠的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，隨后就焚燒廠排放廢氣的主要成分，提出了針對(duì)性的廢氣治理措施，最后介紹了一種應(yīng)用效果較好的焚燒廠廢氣處理系統(tǒng)。

根據(jù)“十三五”規(guī)劃要求，到2020年底我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理能力將達(dá)到80萬噸/日。焚燒廠在提高生活垃圾處理效率的同時(shí)，其廢氣排放造成的環(huán)境污染問題也逐漸引起了環(huán)保部門、周邊群眾的關(guān)注。通過分析可知，生活垃圾焚燒廠排放的廢氣成分復(fù)雜、危害嚴(yán)重，在進(jìn)行廢氣治理時(shí)必須要針對(duì)其中的主要成分進(jìn)行重點(diǎn)治理，才能達(dá)到理想的治理效果。在這一背景下，探究一種有效處理焚燒廠廢氣的措施既具有必要性又具有緊迫性。

1 生活垃圾焚燒廠集中處理的優(yōu)缺點(diǎn)分析

（1）優(yōu)勢(shì)。生活垃圾具有組成成分復(fù)雜，日產(chǎn)生量較多，具有一定的污染性等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的幾種處理方法中，填埋法容易導(dǎo)致地下水污染，對(duì)填埋垃圾的種類有較強(qiáng)的選擇性；分類回收法和堆肥法效率較低，難以解決當(dāng)前日益增多的生活垃圾處理需求。相比之下，焚燒法則具有諸多優(yōu)勢(shì)，例如對(duì)生活垃圾的選擇性不高，無論是金屬、塑料還是其他垃圾，在高溫環(huán)境下都可以被轉(zhuǎn)化為無機(jī)物固態(tài)殘?jiān)�。另外，一些可燃的生活垃圾，在燃燒時(shí)釋放的熱能，可以經(jīng)過回收后循環(huán)利用，在發(fā)電、供暖等方面，也發(fā)揮了一定的價(jià)值。垃圾焚燒廠的占地面積相對(duì)較小，且每天的處理能力較高，一座中等規(guī)模的垃圾焚燒廠，基本可以滿足一座城市甚至周邊城市的垃圾處理需要。（2）缺點(diǎn)。隨著生活垃圾焚燒廠數(shù)量的增加，一些負(fù)面影響也逐漸引起了社會(huì)各界的關(guān)注。例如垃圾析出液如果處理不當(dāng)，發(fā)生滲漏后可能會(huì)對(duì)土壤、地下水等造成嚴(yán)重污染。還有就是垃圾焚燒過程中排放的大量廢氣，具有強(qiáng)烈的刺激性和毒性。這些廢氣中，除了較多的氯化氫等酸性氣體外，還有較多的重金屬顆粒、二噁英等，如果不能做到有效的處理，對(duì)周邊居民的人身健康危害也是十分嚴(yán)重的。

2 生活垃圾焚燒廠廢氣的主要組成

（1）顆粒物。生活垃圾中一些不易被分解或是不可燃燒的物質(zhì)，在經(jīng)過垃圾焚燒廠的一系列處理操作后，最終會(huì)以微小顆粒的形式存在與廢氣中，并在氣流的沖擊作用下排放出去。這些顆粒物的成分較為復(fù)雜，其中既有生活垃圾中的一些可燃物，經(jīng)過燃燒后剩余的無機(jī)物，如鹽酸鹽顆粒、碳酸鹽顆粒等，也有一些硫化物、粉塵等。

（2）酸性氣體。焚燒廠廢氣中的酸性氣體主要成分有三種，分別是：a.氯化氫氣體。生活垃圾中很多塑料制品中都含有聚氯乙烯，廚余垃圾中的食鹽成分主要是固態(tài)氯化鈉，這些含氯的垃圾在經(jīng)過高溫氧化反應(yīng)后，生成了大量的氯化氫氣體。另外，像一些PVC 材料，在溫度達(dá)到200℃后就開始融化，溫度達(dá)到600℃左右后開始燃燒，釋放出的氣體也含有氯化氫。b.硫化物氣體。包括二氧化硫、三氧硫等。廢氣中硫化物氣體含量較多，會(huì)導(dǎo)致廢氣具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害。c.氮氧化物。以一氧化氮為主，也含有少量的二氧化氮。生活垃圾中含氮物質(zhì)燃燒后釋放出氮氧化物，是造成霧霾天氣的主要成分。

（3）重金屬。生活垃圾中本身含有多種類型的重金屬，例如廢舊電池中的鉻、鉛等，電路板中的鎳、銅等。這些重金屬本身是以固態(tài)形式存在，但是在垃圾焚燒廠幾千攝氏度的高溫環(huán)境下，會(huì)讓這些重金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)或微小顆粒，通過廢氣排放出去。這些重金屬由于不易分解，會(huì)通過食物鏈的富集作用，最終進(jìn)入到人體中，最終直接或間接的危害人體健康。

（4）二噁英。二噁英是一種具有刺激性和致癌性的氣體，主要產(chǎn)生于垃圾焚燒、鋼鐵冶煉等過程。通過對(duì)生活垃圾焚燒廠廢氣的取樣分析，發(fā)現(xiàn)其中二噁英的占比約為2.4%-6.0%。這種物質(zhì)的來源主要有：生活垃圾中的一些含有聚氯乙烯、氯代苯的塑料制品，在高溫條件下發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，形成二噁英；生活垃圾焚燒后會(huì)產(chǎn)生一定量的氯化氫氣體，這部分氣體同時(shí)又會(huì)與廢氣中的苯化物等進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過置換反應(yīng)后生成了二噁英；另外就是生活垃圾中本身含有少量的二噁英，原來是以固體形式存在，焚燒后轉(zhuǎn)為氣體。

3 生活垃圾焚燒廠廢氣治理措施

（1）顆粒物的凈化方法。對(duì)于垃圾焚燒廠排放廢氣中的顆粒物，目前有多種使用的處理方法。a.自然沉降法。在廢氣排放過程中，受到熱氣流的沖擊，顆粒物會(huì)夾雜在廢氣中一同排放。但是這些顆粒物畢竟是有一定重量的，當(dāng)氣流沖擊力度減緩，顆粒物會(huì)在重力作用下沉降。這種方法適用于處理廢氣中直徑在100μm 以上的顆粒物；b.靜電除塵。將廢氣引入到含有靜電網(wǎng)的設(shè)備中，通過靜電吸附作用，將這些顆粒物吸附到靜電網(wǎng)上，一段時(shí)間后抽出靜電網(wǎng)進(jìn)行清理；c.袋式除塵。使用高分子膜組成的濾布，讓廢氣通過濾布。廢氣中的顆粒物會(huì)被阻擋在濾布一側(cè)，通過定期清洗濾布可以達(dá)到除塵目的。

（2）酸性氣體的治理措施。a.爐內(nèi)摻鈣脫硫系統(tǒng)。該系統(tǒng)的原理是使石灰石粉在爐內(nèi)鍛燒分解，利用生成的CaO與爐內(nèi)煙氣中的SO2 進(jìn)行反應(yīng)實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)摻鈣脫硫。將石灰石粉磨分解成氧化鈣和二氧化碳，再與煙氣中二氧化硫，反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，最終被氧化成硫酸鈣。b.半干法脫硫系統(tǒng)。半干法脫硫工藝是采用石灰石或石灰作為吸收劑同鍋爐尾部煙氣在吸收塔內(nèi)接觸反應(yīng)，使?jié){液中碳酸鈣同煙氣中二氧化硫反應(yīng)生成石膏（CaSO4·2H2O），同時(shí)去除煙氣中部分其它污染物，如粉塵，HCl，HF，SO3。

（3）重金屬類氣體的防治措施�？紤]到廢氣中的重金屬物質(zhì)具有不易分解的特點(diǎn)，通常采用吸附法，將這些重金屬集中收集起來，當(dāng)重金屬達(dá)到一定量后，將其回收后重新利用。常用的吸收工具是活性炭纖維，是一種在活性炭基礎(chǔ)上景觀改良加工后形成的新型材料，活性炭纖維內(nèi)部密布納米孔，增加了活性炭纖維內(nèi)部的吸附表面積。讓焚燒廠廢氣吹過活性炭纖維，可以將其中的重金屬顆粒吸附到活性炭纖維表面，一段時(shí)間后將活性炭纖維抽出，采用吹掃等方式，將這些重金屬分離出來。

（4）二噁英的防治措施。二噁英及其前身物質(zhì)一般在705℃以上開始分解，設(shè)計(jì)上保持爐內(nèi)溫度高于850℃，流化床焚燒爐內(nèi)燃燒氣體在850℃以上停留時(shí)間不少于2 秒，以充分分解煙氣中有機(jī)物。在尾部煙氣處理時(shí)，設(shè)計(jì)在燃燒廢氣進(jìn)入除塵器前噴入活性炭，用以吸附煙氣中的二噁英和重金屬，然后再經(jīng)過高效布袋除塵器。在焚燒爐二燃室設(shè)置二次空氣噴嘴，使得煙氣中未完全燃燒的物質(zhì)與空氣充分接觸燃燒，避免二噁英前身物質(zhì)的生成。設(shè)計(jì)上根據(jù)垃圾特性確定過剩空氣系數(shù)為1．6 左右，同時(shí)保證了一定的焚燒溫度以及充分焚燒。

4 一種生活垃圾焚燒廠廢氣治理系統(tǒng)

（1）廢氣治理流程。隨著生活垃圾焚燒廠廢氣污染得到社會(huì)各界越來越多的重視，一些配套的焚燒廠煙氣處理系統(tǒng)也逐漸研發(fā)和投入使用。雖然在具體組成系統(tǒng)上有所差異，但是基本處理流程大體類似，簡(jiǎn)單來說其廢氣處理流程為：先將收集到的廢氣輸送到減溫塔中進(jìn)行降溫處理，同時(shí)對(duì)煙氣中的灰塵、顆粒等進(jìn)行排除。降溫后的廢氣，先后通過石灰倉(cāng)儲(chǔ)、活性炭纖維倉(cāng)儲(chǔ)，完成對(duì)廢氣中有害物質(zhì)的吸附處理。將初步凈化后的廢氣再通過袋式除塵器、濕式洗滌塔進(jìn)行進(jìn)一步處理，將其中的酸性氣體、氮氧化物等有害物質(zhì)清理干凈，最后排出相對(duì)清潔的氣體。

（2）系統(tǒng)組成。該套廢氣處理系統(tǒng)中主要的功能性設(shè)備包括：a.減溫塔�？梢詫⒉煌瑴囟鹊膹U氣，降溫至恒定的130-150℃，其目的是滿足后期濕式洗滌塔正常工作的要求。另外減溫塔也附帶有除塵作用，可以對(duì)廢氣中大顆粒固體物質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的吸附。b.熟石灰與活性炭噴射系統(tǒng)。兩種物質(zhì)均用噴射風(fēng)機(jī)噴人減溫塔和袋式除塵器之間的管道中。在此，熟石灰與煙氣中的酸性氣體（SO2、HCl等）進(jìn)行反應(yīng)，可以去除煙氣中70%的HCl 與30%的SO2，活性炭將吸收煙氣中的二噁英和重金屬等有害物質(zhì)。與熟石灰和活性炭反應(yīng)后的煙氣帶著飛灰和各種粉塵進(jìn)人袋式除塵器。c.濕式洗滌塔。其中包含堿液槽，可以通過廢氣洗滌的方式，將廢氣中成分較多的酸性氣體（氯化氫、氮氧化物、硫化物均屬于酸性氣體）吸收掉，并最終生成危害較輕的含鹽溶液。d.袋式除塵器。廢氣從石灰儲(chǔ)倉(cāng)和活性炭纖維儲(chǔ)藏排除后，氣體中不可避免會(huì)夾雜一些石灰，袋式除塵器可以對(duì)氣體進(jìn)行二次凈化處理，保證氣體中固體顆粒物的含量降低至1%以下。

生活垃圾焚燒廠在高效率的完成生活垃圾無害化處理的同時(shí)，其排放廢氣中可能污染空氣環(huán)境的問題也引發(fā)了社會(huì)各界的共同關(guān)注。對(duì)于這些廢氣的處理，應(yīng)當(dāng)首先分析廢氣主要組成成分，然后選擇針對(duì)性的處理方法，將這些危害物通過化學(xué)反應(yīng)、物理吸附等方式，減輕對(duì)環(huán)境的危害。除了對(duì)廢氣進(jìn)行清潔處理外，經(jīng)過垃圾焚燒從高溫處理后產(chǎn)生的廢氣，本身也含有加多的熱能，可以將其集中收集起來用于發(fā)電，這也是對(duì)焚燒廠排放廢氣的一種有效利用方式。

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