生活垃圾焚烧厂烟气净化工艺选择及案例分析

摘要：为了避免城市生活垃圾焚烧对环境产生二次污染，必须对垃圾焚烧烟气进行净化处理才能排放。分别阐述了烟气净化中除酸、尘、NOx、重金属和二恶英各种技术的优缺点，并以上海江桥生活垃圾焚烧厂扩能工程采用的烟气净化技术所得出的排放指标与GB18485—2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》和《欧洲联盟环境标准体系2000》进行了比较，符合两种标准要求。
关键词：垃圾；焚烧；烟气净化
0引言
生活垃圾带来严重的环境污染，威胁人类健康和生态平衡，已成为一大公害。如何处理和利用这些垃圾，变废为宝，是全球范围内普遍关注的问题。我国人口众多，经济发展快，垃圾处理问题尤为突出。根据发达国家的经验，资源化、无害化、减量化是垃圾处理的目标和原则。生活垃圾中含有大量的有机成分，因此，对垃圾实施焚烧处理并利用其余热发电或供热是按“三化”原则处理城市垃圾最有前途的方法之一。目前，我国已有一些城市引进国外技术或采用国内自行开发的技术建设了一批垃圾焚烧发电厂，并已取得了较好的社会效益和一定的经济效益。这将带动城市垃圾焚烧发电在我国的快速发展，从而形成一种极有前途的产业。
我国垃圾焚烧技术相对欧美发达国家来说起步较晚。不过近年来，国内部分经济较为发达的城市相继建成或正在建造一定规模的生活垃圾焚烧厂。
为了推动我国垃圾焚烧技术的发展，原国家环保总局已于2000年6月1日颁布了GKWB3—2000《生活垃圾焚烧污染控制标准》(后被GB18485—2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》代替)，建设部也于2002年6月3日发布了行业标准CJJ902002J184—2002《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》，并于2002年9月1日实施[1]。
1烟气的产生与组分
生活垃圾焚烧厂焚烧垃圾产生的烟气主要包括：酸性气体(HCl、HF、SOx等)、粉尘(颗粒物)、重金属(Hg、Pb、Cr等)和有机剧毒性污染物(二恶英、呋喃等)等几大类。
1.1酸性气体(SOx、HCl、HF)
HCl和HF主要是由于垃圾中的氯或含氯塑料、树脂以及其他有机物在焚烧过程中产生的。烟气中原始HCl含量为600～1200mg/m3，HF含量为1～20mg/m3；SOx主要是由垃圾中所含的硫化合物在焚烧过程中产生的，其中以SO2为主，在重金属的催化作用下，则会生成少量SO3，烟气中原始SOx含量为200～800mg/m3。
1.2粉尘
主要由焚烧产物中的无机组分构成，粒度范围≤200μm。通常在余热锅炉出口处，烟气的含尘量为2000～6000mg/m3。
1.3重金属
重金属包括Hg、Cd、Pb、As等，主要来自垃圾中的废电池、日光灯管、含重金属的涂料、油漆等。Hg和Cd在烟气中不仅以烟气的状态存在，同时还以气体状态存在，这是因为有些含有这种成分的化合物在燃烧过程中挥发所产生的。当温度降低时，重金属混合物的挥发率将剧烈地降低，相应地其排放也将随之减少。余热锅炉出口处烟气中Hg含量为0.1～0.6mg/m3，其他重金属含量为5～30mg/m3。
1.4二恶英和呋喃等有机物
垃圾在燃烧过程中还会产生二恶英类毒性很强的三环芳香族有机化合物，其已被世界卫生组织列为一级致癌物质。多氯二苯并二恶英(PCDD)及多氯二苯并呋喃(PCDF)分别有75个和135个异构体，其中以2，3，7，7-四氯二苯并二恶英(2，3，7，8-TCDD)的毒性为最强。
二恶英及呋喃主要是由含氯杀虫剂、除锈剂、塑料、合成树脂等成分的废弃物焚烧时产生的，其中剧毒物质含量甚微，是以气态或吸附在烟尘上存在于烟气中。当烟气温度达到850℃，停留时间≥2s且O2>6%时即可分解成二氧化碳和水等物质。另一方面，当烟气中的温度在250～400℃时有再生成二恶英的可能。
2烟气净化工艺选择
烟气净化工艺是按垃圾焚烧过程产生的废气中污染物组分、浓度及需要执行的排放标准来确定的。通常情况下，烟气净化工艺主要针对酸性气体(HCI、HF、SOx)、颗粒物、重金属及有机毒物(二恶英与呋喃)等进行控制，其中酸性气体脱除和颗粒物捕集是工艺设计的关键。
2.1酸性气体脱除工艺的选择
酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法三种，每种工艺有其组合形式，也各有优缺点。
2.1.1干法除酸
干法除酸可以有两种方式，一种是干式反应塔，干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应，然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂，药剂在除尘器内和酸性气体反应。
除酸的药剂大多采用消石灰(Ca(OH)2)，让Ca(OH)2微粒表面直接和酸气接触，产生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒，在除尘器里，反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来，达到净化酸性气体的目的。