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影响垃圾焚烧灰渣中固相氯向气态氯转化因素的研究

作者：祝建中等  来源：本站整理  发布时间：2007-3-29 10:57:26
摘要：研究了垃圾焚烧后灰渣中固相氯受水分、氯化物、温度的影响向气态氯转化规律。结果表明随着气氛中水汽含量的增加、灰渣中氯化钠含童的增加及温度的的升”高烟气中气态氯含量也增加，并且灰渣中固相氯含量越高受到的影响就越大。研究表明这是因为在高温条件下，垃圾焚烧灰渣中的氧化物和盐能与气氛中的H2O和O2之间相互作用，促使灰渣中的固相氯生成气态氯。
关键词：垃圾焚烧；灰渣；氯
研究表明垃圾焚烧后的灰渣中含有大量Al、Ca、Si、S、C、H、Fe、Mg、Na、Pb的氧、硫、氯、氟等化合物。垃圾焚烧过程中和燃烬后灰渣中这些物质受各类因素的影响会变得不稳定，发生转化或转移，导致产生环境问题。如何解决由氯所引起的各种问题是垃圾焚烧技术的关键，如氯酸污染、氯化腐蚀和含氯剧毒物二恶英（Dioxin）类物质的生成控制。我们以垃圾焚烧后灰渣为研究对象，重点讨论引起垃圾焚烧灰渣中的氯由固相向气相转化的影响因素，以便减少氯化腐蚀及氯污染。
1实验条件与方法
1.1实验装置
实验所有灰渣样品取自一转式焚烧炉，焚烧流程如图1所示。垃圾被送入焚烧炉，在一燃室干燥、气化、热解后分为气固两相，固相在燃烬段完全燃烧，气相进入二燃室在高温下二次燃烧。灰渣样品根据实验需要从焚烧炉的不同部位收集。
图1新型转式焚烧炉的工艺流程
对灰渣中氯影响的实验在一石英管式加热炉中进行，流程如图2所示。
1.2检测方法
先将从焚烧炉收集来的灰渣样品进行硝酸溶解、中和处理，烟气中的氯用吸收液吸收、中和处理，最后以铬酸钾为指示剂，将处理过的样品用硝酸银溶液滴定氯离子，标定出各试样中氯的含量，并将所有结果转化为mg/kg。
2灰渣中固相氯含量的测定
取转式垃圾焚烧炉焚烧的广州模化垃圾的底渣、飞灰及底渣、飞灰的混合物灰渣，再取广州模化垃圾中添加碳酸钙焚烧后的底渣、飞灰及顺德中心城垃圾厂垃圾焚烧的灰渣进行分析，分析结果见表1。
图2石英管式炉
表1灰渣中氯含量的分析结果
 
灰渣
飞灰
底渣
添加
钙的飞灰
添加钙
的底渣
顺德垃
圾厂灰渣
氯含量
(mg/kg)
186.32
110.20
245.52
39.85
311.20
805.20
结果表明真实垃圾焚烧灰渣中的氯含量均远远高于模化垃圾焚烧后灰渣中氯的含量，同时也发现底渣中氯的含量要高于飞灰中氯的含量，垃圾中添加钙试剂焚烧后底渣中氯的含量增大而飞灰中氯的含量却下降。
3灰渣中固相氯转化成气态氯的影响因素及机理
3.1灰渣中固相氯转化成气态氯的影响因素
3.1.1水对气态氯生成的影响
由于垃圾中水分的含量占质量的30％～50％，水在垃圾焚烧中是一个重要的影响因素。实验是将试样置于固定床加热炉中，在恒定温度600℃，维持相对恒定的气氛中，提高灰渣受热气氛中水汽的含量，水汽是由一水汽发生装置产生的，水汽产生量随发生器温度来控制。从图3可以看出：烟气中的气态氯含量随着水汽的增大而增大；顺德中心城垃圾焚烧厂的灰渣样品烟气中的氯变化显著，而从转式焚烧炉收集的灰渣及随气氛中水汽的增大而气态氯的增量并不十分大，可见气态氯的生成也与灰渣中固态氯含量和灰渣的成分有关。在高温条件下，当垃圾焚烧有水分存在，加之又存在其他无机物时，会发生一系列化学反应，生成HC1和Cl2。
3.1.2无机氯化物对气态氯生成的影响
为讨论灰渣中无机氯对气态氯的贡献，实验在试样中添加氯化钠保持温度为600℃，增加垃圾灰渣中氯化钠含量，烟气中氯含量的变化如图4。从图4可以看出：随着氯化钠量的增加，比例由0.2％添加到l％时，烟气中气态氯的含量却由75.6mg/kg增大到264.6mg/kg，这种变化是十分明显的，表现为先迅速升高，尔后逐渐变慢的规律。
图3不同温度水汽含量与烟气中氯生成的关系
图4氯化钠与烟气中氯生成的关系
3.1.3温度对烟气中气态氯生成的影响
对垃圾转式焚烧灰渣试样、转式焚烧灰渣添加0.2％氯化钠的试样和顺德垃圾焚烧灰渣试样分别在干燥的气氛中进行加热，当温度从450℃升到900℃时，烟气中氯含量的变化如图5。由图5看出：随着温度升高灰渣中越来越多的抓进人烟气中，但随着灰渣加热时间延长，氯的产生量变得越来越少。在添加氯化钠的灰渣中能发现有更多的氯产生，说明氯化钠对烟气中气态氯产生具有很大的影响。通过对比灰渣中固态氯含量的分析结果（见表1），可以发现约还有1/3的固态氯进入烟气中，顺德灰渣中氯的含量最高，同样烟气中也产生高浓度的气态氯，约172.1mg/kg，这表明垃圾焚烧过程中温度对气态氯的生成有很大的影响。

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