固体废物焚烧二恶英的生成机制及其控制技术

2.2.2温度
适宜的温度范围是烟气净化系统中二恶英重新形成的重要原因之一。目前，普遍认为在300℃和470℃存在着二恶英的两个峰值。但大于500℃时仍有二恶英的生成，因此，二恶英的生成反应不仅只限于热回收设备和烟气净化设备，也可能在二燃室或是烟道壁上附着的飞灰上发生。此外，部分研究者认为在230℃左右也存在着二恶英的一个峰值。
2.2.3氯源
废物中氯的含量是影响二恶英产生的重要参数，二恶英在形成过程中需要含氯物质提供氯源。常见氯源可分为有机氯和无机氯，其中无机氯源里的过度金属氯化物既可作为催化剂，同时又可充当氯源。目前的研究结果表明，当废物中氯的浓度低于0.8％-1.1％（w），二恶英的生成总量与氯源不存在相关性；当废物中氯的浓度高于上述值时，二恶英生成总量随氯浓度的提高而增加，二者存在着相关性。
2.2.4残氧量
残氧量对二恶英生成总量的影响具有两面性。一方面，残氧量的降低不利于燃烧的充分，会导致二恶英前体物质和反应物质浓度的提高；另一方面，氧作为二恶英合成组分之一，残氧量的提高又会有利于二恶英平衡浓度的提高。天津大学的马洪亭等人为研究氧分压与二恶英生成量的关系，进行了试验研究，结果表明，在6％～12.5％的范围内，随着残氧量的提高，二恶英的生成总量也随之增加。
3二恶英污染控制技术评价[13-17]
二恶英污染控制单元技术包括焚烧过程控制、烟气骤冷、添加抑制剂、物理吸附以及催化分解等。
3.1焚烧过程控制
焚烧过程控制主要为优化焚烧过程，从而有效降低飞灰中的残碳量和前驱体的含量，避免二恶英的大量合成，多采用3T+E的原则来实现。日本某垃圾焚烧厂采用该技术，使焚烧炉出口二恶英浓度从33.1ngTEQ/Nm3降低到6.1ngTEQ/Nm3，效果十分明显。
目前，关于温度、烟气停留时间以及过剩空气系数等焚烧要素，国内外已做了大量细致、深人的研究工作，各国家或地区业已颁布了相应的标准或规范，本文不再赘述。而关于湍流度的研究报道则较少，湍流度即指焚烧炉中的流态程度。如湍流程度不够，则焚烧效果差；湍流度高，则传质效果理想，焚烧效率高，有利于抑制二恶英的合成。相关研究表明，为保证充分燃烧，建议雷诺数大于104，当雷诺数大于5X104时，焚烧效率会更高。但是，根据文献调研发现，目前国内外针对湍流度（包括二燃室形式改进、二次风注入口数目、喷射速度、喷嘴配置优化、燃烧气体循环等）的研究报道不多，应该针对上述内容进行深入的研究和摸索。
3.2骤冷
所谓骤冷，即以水为介质，使烟气快速通过二恶英的合成温度区间。烟气降温速率的控制是该技术的关键，降温速率越高，对二恶英的合成抑制效果越明显。部分研究者认为降温速率控制在200～500℃／S的范围内可有效的抑制二恶英的合成；另有部分研究者认为降温速率应控制在750～1000℃／S的范围内时，二恶英的生成总量可降低50％左右。从热交换、设备磨损以及抑制效果等方面综合考虑，降温速率控制在500～750℃／S的范围内比较合理。
3.3添加抑制剂
二恶英的合成需要三个最基本的条件，即氯源、催化剂和适宜的温度。添加抑制剂即从降低氯源含量和毒化催化剂的角度出发，切断二恶英的合成途径，进而降低其生成总量。抑制剂包括有机添加剂和无机添加剂，有机添加剂有2-氨基乙醇、三乙胺、尿素、3-氨基乙醇、氰胺以及乙二醇等，无机添加剂主要有硫氧化物、碱性吸附剂（如石灰）等。采用氨系物质作为抑制剂，除药剂的消耗量较高外，还存在着运输、储存、尾气氨易超标等问题；硫氧化物作为抑制剂，在不同的试验条件下，可以得出完全不同的试验结果，目前对其抑制机理尚不十分清楚，因此不宜采用；碱性吸附剂—石灰价廉易得，而且在作为抑制剂的同时，还可去除其他酸性气体污染物，可作为抑制剂的首选。
3.4物理吸附
目前，物理吸附一般而言即指活性炭吸附。具体来说包括固定床、移动床、活性炭喷射三种工艺，从捕集效率的角度而言，三者难分伯仲。但固定床和移动床一般位于布袋除器之后，运行过程中易出现活性炭颗粒磨损从而导致尾气粉尘超标的问题，同时设备投资也较高；活性炭喷射工艺即在布袋除尘器入口前将活性炭粉末分散于烟气中，吸附二恶英后被布袋除尘器捕集。该工艺克服了固定床和移动床的缺点，但活性炭的消耗量相对较高。但综合来看，活性炭喷射仍然是物理吸附工艺的最佳选择。
3.5催化分解
催化氧化分解法是利用催化剂在低温下氧化二恶英，具有分解效率高的优点。该工艺目前属于该领域内的前沿技术，由于中间体的检测困难等原因，迄今为止对其动力学机制尚未完全清楚。催化剂基体大多采用二氧化钛，同时通过表面修饰进一步提高其活性，目前已取得了相当的进展。例如Lijelind采用Ti/V氧化物类型的催化剂，烟气在230℃是通过催化剂固定床，二恶英的去除率达到99％以上。目前德国和日本在该领域的研发走在了其它国家的前列，其技术和设备已经进入了工业化试验阶段，但是需要进一步解决催化剂寿命和装置小型化的问题。