固体废物焚烧技术中的污染控制

摘要：本文介绍了焚烧技术在固体废物处置方面的应用现状，并就固体废物焚烧过程中存在的污染因素提出了相应的防治措施。

关键词：固体废物;焚烧技术;环境保护

一、引言

焚烧处理是将固体废物作为固体燃烧送入炉膛内燃烧，在800-1000℃的高温条件下，固体废物的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣，从而使固体废物减容并稳定。当固体废物有足够的热值时，它就能靠自身的能量维持自用，性质稳定的残渣可直接填埋处置。经过焚烧处理，固体废物中的细菌、病毒能被彻底消灭，各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害气体经处理达标后排放。因此，可以说焚烧处理是显示固体废物无害化、减量化和资源化的最有效的手段之一。

二、焚烧技术优势及发展状况

几乎所有的有机固体废物都可以用焚烧法处理，对于可燃性的无机固体废物也可用焚烧法处理，如煤矸石。对于无机—有机混合性固体废物，如果有机物是有毒有害物质，最好采用焚烧法处理。某些特定的有机性固体废物只适合于用焚烧法处理，如医院带菌性废弃物，石油化工厂和塑料厂的含毒性中间副产品和焦状废渣。对于多氯联苯等高浓、高稳定性物质，目前最适宜的处理方法就是高温焚烧法。

炉排炉是国外城市生活垃圾焚烧厂的主要炉型，技术成熟，适应性强。对于我国城市生活垃圾焚烧也同样适用，特别是大型生活垃圾焚烧厂，炉排炉应该是首选炉型;对于小型垃圾焚烧厂，组合式焚烧系统(Modular system)也具有广泛的适应性。流化床焚烧炉在我国燃煤特别是低热值煤方面具有良好的技术和经验，作为焚烧经过分选处理的垃圾衍生燃料(RDF)的主要方向。需要说明的是，在强调垃圾焚烧的同事要更重视生活垃圾的分类收集，垃圾焚烧处理应主要适合于可燃垃圾，对于无机物含量较高、热值较低，需要添加辅助燃料才能燃烧的生活垃圾具有一定局限性。

焚烧处理与其他固体废物处理处置方法比较，有以下独特的优点：(1)消毒彻底。(2)减容效果好。(3)有利于实现固体废物资源化。(4)处理效率高。(5)不受气候影响。

三、焚烧烟气处理方式

可燃烧的固体废物基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成，有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在燃烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物，如二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氟化氢或四氟化碳、氯化氢等。

烟气处理最主要的处理烟尘、酸性气体(HCL、NOX和SO2等)、二噁英和重金属。代表性的处理工艺为：干法+除尘器、干法+除尘器+湿法、干法+除尘器+湿法+脱氮塔。

干法是指在除尘器前的烟道或者反应塔中喷入消石灰等碱性药剂粉末，使其和烟气中的HCL、SO2产生化学反应而变成NaCl、CaCl2和Na2SO3，CaSO3等颗粒，而这些颗粒将被除尘器出去。湿法是将碱性药剂喷入到湿式洗涤塔内，在将烟气冷却到饱和温度的过程中，HCL、NO2、SO2和碱性药剂产生化学反应而变成NaCl、NaNO2、Na2SO3等。半干法是将消石灰等碱性药剂粉末调制成浆，再喷入到反应塔中的除酸法。一般在除去HCl的同时，会自动除去SO2。

城市生活垃圾焚烧厂中除尘器采用静电除尘器、袋式除尘器和少量多管离心除尘器等。

四、固体废物焚烧过程中的污染防控

(一) 氮氧化物

除燃料中的氮化合物外，燃烧温度过高会生成大量氮氧化物。因此为降低其排放，一般采用以下方法：

1、燃烧控制法。一般是通过低氧浓度燃烧，控制NOx的产生，但要注意氧的浓度过低时，易引起不完全燃烧，产生CO进而产生二噁英。因此，需应用高水平的自动燃烧控制技术来抑制NOx的产生。除应控制燃烧温度外，一般需要采用加氨催化脱氮装置。

2、无触媒脱氮法。将尿素或氨水喷入焚烧炉内分解NOx，本法去除效率约30%，但喷入尿素过多时，会产生氯化氨，烟囱的烟气会变紫。

3、触媒脱氮法。在触媒表面有氨气存在的条件下，将NOx还原成氮气。由于前段烟气处理的需要，烟气温度较低，所以一般使用200℃左右的低温触媒。

4、天然气再烧法。在焚烧炉一次燃烧室内出口喷入天然气，形成还原性气氛，除去NOx之后，再喷入二次空气将未燃烟气完全燃烧。本方法在除去NOx的同时，也有出去CO的效果。

(二)二噁英

控制二噁英产生的最有效的方法是“3T”法：

温度：保持炉内温度800℃以上，最佳温度为850-950℃，将二噁英在炉内完全分解;

时间：保证足够的炉内高温停留时间，一般要求1-2s以上

涡流：优化炉型和二次空气的喷入方法，充分混合和搅拌烟气达到完全燃烧。另外，在烟气处理过程中，尽量缩短250-800℃温度的停留时间，降低除尘器前的烟气温度，避免二噁英再次产生。对已产生的二噁英可采取如下处理措施：喷入粉末活性材料吸收二噁英;设置触媒装置(分解器)分解二噁英;设置活性炭吸收二噁英。

(三)恶臭

在焚烧过程中常会产生恶臭。恶臭物质也是未完全燃烧的有机物，多为有机硫化物或氮化物。

为了防止恶臭的产生，常在二次燃烧室中利用辅助燃料将温度提高到1000℃，使恶臭物直接燃烧，可利用催化剂在150-400℃下进行催化燃烧，也可用水或酸、碱吸收恶臭物质，用活性炭、分子筛等吸附废气中的恶臭，用含有微生物的土粒等多孔物做吸附剂，让微生物分解恶臭物质，将气体冷却，使恶臭物冷凝成液体而与气体分离。在上述方法中以燃烧法净化效果最好，没有二次污染，也不存在进一步处理废液或废固体的问题。

(四)煤烟的产生与防治

固体废物焚烧时会产生煤烟，煤烟是由碳氢燃料的脱氢、聚合或缩合而生成的。各类碳氢化物发烟的倾向与组分中碳原子数与氢原子数的比值有关，一般比值小的发烟倾向小。例如萘系、苯系、二烯烃、烯烃、烷烃，含氧碳氢化合物的发烟倾向依次变小。醇类、醚类等含氧碳氢化合物焚烧时很少发烟。在废物焚烧减容及无害化时，由于量的变化，不可避免地会发生煤烟，且在烟道中凝集变大，由于烟道温度及氧浓度都较低，烟煤一旦形成再将其燃烧掉是很困难的。为了防止煤烟的生成，应在其尚未凝集成大块之前，增加氧气浓度、提高温度、加速煤烟的燃烧速度。通常燃烧用氧由空气供给，受到空气组成的限制，因此在燃烧过程中通常通入二次空气以提高氧的浓度、利用辅助燃料的燃烧提高温度，可以防止煤烟的生成。此外，物料与空气的均匀混合也很重要，燃烧室太小，混合气体停留时间短也会产生煤烟。因此选择最合适的焚烧条件，恰当的炉膛尺寸和形状，是进行焚烧的必要条件。

(五)残渣

垃圾焚烧后产生的灰渣大部分为非晶质的玻璃态物质，包括矿物类如玻璃、金属。焚烧过程中产生两类灰：一类为飞灰，这部分主要在烟气处理过程中收集;另一类为底灰，这部分颗粒相对较大，主要收集于炉排或炉床。飞灰的数量一般占总灰量的5%-15%。根据美国环保署(EPA)统计，总灰渣量一般为焚烧垃圾湿重的15%-35%，体积为5%-15%

焚烧过程中产生的炉渣，一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。大量的炉渣特别是其中含有重金属化合物的炉渣，对环境会造成很多危害。许多国家对焚烧残渣都进行填埋或固化填埋的处理。

小结：焚烧技术是处理城市固体废物很有效的方法之一，但是在实际应用中如不加以防控，固体废物的焚烧会对环境带来二次污染，对环境带来更加严重的破坏。

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