刍议垃圾焚烧发电飞灰的污染以及控制问题

2015-01-27张天通

资源节约与环保 2015年8期

张天通

（太原市同舟能源有限公司山西太原 030045）

1 前言

垃圾焚烧发电不仅能够有效地解决城市生活垃圾问题，还能够给人们提供能源。充分利用燃烧产生的热能,能够实现废物利用这一目标，我国应该积极鼓励该行业的发展,并且已经成为21世纪我国垃圾处理的一个重要发展方向。在垃圾焚烧过程，将会产生一些有机污染物、酸性气体、有毒和有害物质和飞灰等二次污染物。如何才能够有效的预防和控制这些物质对环境造成二次污染,使得垃圾焚烧发电项目能够发挥出更好的环境效益，从而最大限度地减少对垃圾焚烧发电对环境的影响,这是一个需要解决的问题。

2 垃圾焚烧发电飞尘焚烧所产生的有害物质

垃圾焚烧发电飞灰就是生活垃圾焚烧后利用热回收利用系统、烟气净化系统收集而来的物质。飞灰的产量和焚烧条件、焚烧炉型、垃圾种类、及烟气处理工艺存在很大的联系，一般约占垃圾焚烧量的3%～5%左右。

2.1 溶解盐

在垃圾焚烧发电飞尘里面存在一定量的溶解盐，纸和塑料填料以及一些无机盐和有机物等。它们在燃烧过程中有可能成为烟气中的粉尘，散发到空气当中，这些溶解盐主要为Na、K、Ca的氯化物。

2.2 二恶英类毒性有机物

二恶英类毒性有机物是一些氯化物，指的是氯二苯并二英数（和多氯二苯并呋喃进行有机的混合。两种氯氧三环芳烃化合物，共有210个异构体的结构。主要从烟道气中产生：燃烧过程中包含着烟气的化学反应，因垃圾焚烧发电飞尘和其他炉材料共同产生这种化合物。在焚烧过程中碳氢化合物出现聚合环化就会形成的多环芳香烃和氯。当烟气在较低的温度（247℃～597℃），在粉煤灰的催化作用下就会产生这种有害物质。

2.3 重金属

垃圾焚烧发电飞尘进行焚烧的时候，烟气中还会有一些重金属物质存在，可能存在的汞、砷、铬、镍、铅等重金属物质。它们主要是来自垃圾焚烧发电飞尘和含有与蒸汽或粉尘颗粒的形式进入烟气焚烧过程中，这种重金属及其化合物存在炉材料当中。这些重金属对人体的危害主要是通过皮肤粘连，从而影响人体的正常呼吸，严重的时候还会造成死亡。

3 垃圾焚烧发电飞尘污染物的形成机理

垃圾焚烧发电中飞尘的成分比较复杂，其中一些物质在环境中的浓度比较低,但是其毒性非常大，而且能够直接危及人类健康。二恶英类化合物的主要成分为二恶英和多氯联苯。通常我们认为在垃圾焚烧的过程中，特别是对氯代化合物进行焚烧处理,这是这些化合物的主要来源。在垃圾燃烧的过程中，二恶英的来源主要有三种机理：第一种是垃圾燃料本身中就包含有二恶英，在垃圾燃烧发电的过程中，这些物质没有受到损坏,这样就会继续存在烟气中。第二种就是燃料在不完全燃烧的情况下，能够产生一些类似于二恶英结构的环状前驱物，如氯代芳烃等,这些分子能够解构和重组，这样就会生成二恶英;第三种就是固体性灰表面能够发生多相催化反应，这样就会生成二恶英，这是在飞灰中残余的碳、氧、氯、氢等在飞灰表面催化合成中生成二恶英。

垃圾焚烧和其他固体性材料的燃烧机理是一样的,在垃圾焚烧过程中,由于高温氧化、热解作用，会使得燃料大小和粒度得到了降低。其中有许多物质留在格栅当中，以炉渣的形式排出,另外一小部分的颗粒在热流的作用下将会随着气流进行上升,形成烟气中的粉尘含有颗粒物。我们根据国内外文献的报道,对垃圾焚烧飞灰样品进行了分析,分析发现有大量的可溶性盐在垃圾焚烧的飞灰中,其中主要为KCl、MgCl2、ZnCl、CaCl2等含氯的可溶性盐,这些可溶性盐的质量分数为15%～30%,其中大多数是在20%左右。

4 焚烧烟气的处理技术

4.1 控制粉尘的有效措施

在垃圾焚烧发电的过程中，对飞尘进行处理和控制是一项非常重要的工作。对粉尘处理目前使用最广泛的静电除尘器和布袋除尘器。一般CFB锅炉采用静电除尘器，这样就可以使得飞尘达到粉尘排放的要求,垃圾焚烧CFB锅炉配备静电除尘器和布袋除尘器，这些除尘器都可以除去直径小于1mm的微小尘埃,静电除尘器的除尘效率可达99%,布袋除尘器的除尘效率超过99%。但对于一些重金属材料,静电除尘的效率比较差,因为排出的尾气进入高温静电除尘器当中，重金属物质不能得到完全凝结，而且和飞灰之间的接触还是不足的,不能够充分发挥出飞尘的吸附作用。当布袋除尘器和半十式塔洗涤器进行组合使用,就能够使得一些不完全反应的Ca(OH)2尘埃附着在滤袋上,当废气排出的时候,由于表面接触时间得到了明显的增加,这样就可以提高废气在有害气体的去除效率。同时,布袋除尘器的工作温度比较低,一般是低于250℃,重金属的排放和氯有机物就会达到饱和的状态,从而凝结成细颗粒而用滤布吸附去除。在除尘器的烟道上加入一定量的活性炭粉,对重金属离子进行充分的吸附,这样就能够进一步去除重金属和二恶英。

4.2 固化与稳定化法

固化与稳定化技术用来处理有毒废物的主要方法之一，而水泥基材料也是欧美等发达国家应用非常广泛的最重要的胶结料。水泥固化法是利用固化剂和垃圾焚烧飞灰混合以后就能够形成固体，这样就能够减少重金属的融出。水泥是一种常见的固化剂，在飞灰中掺入水泥基质，在一定的条件下，景观物理—化学作用，这样就会使得污染区在水泥基质中的迁移率逐渐减小，从而使得废物固化而稳定。水泥固化处理具有工艺成熟、操作简单，处理成本低的优点。上海浦东垃圾焚烧发电厂采用水泥固化处理飞灰的方法，使得烟气排放能够达到相应的标准，并且取得良好的经济效益。

4.3 采用湿法化学处理法

飞灰湿式化学处理法具有加酸萃取和烟气中和碳酸化法，这种工艺的运行成本比较低，并且能够回收重金属和盐类，在这一过程中，我们能够除去灰尘以及一些氮氧化物。因此，水塔和喷雾接触的一些酸性气体，尘埃和酸气通过洗涤，能够有效除去其中的一部分，尾气冷却到75℃左右的时候；从洗气塔中就会进入酸和碱进行洗塔，这样就能够进一步起到除粉尘的效果，废气气体将会进一步冷却到50℃。潮湿的酸性气体需要进行高度纯化，也能够起到消除重金属和二恶英的作用。但是这种工艺比较复杂，投资和运行成本比较高，需要我们酌情使用。中铺子垃圾焚烧发电厂采用湿法化学处理法，其能够除去灰分中的重金属和无机盐类，使得烟气能够达到排放标准，具有很好的应用效果。

4.4 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰

水泥窑协同处理垃圾焚烧飞灰是将经过处理的飞灰作为水泥原料加入到水泥的生产过程中，这样能够节省水泥的其它原料，还能够有效去除飞灰中的二恶英等一些有机的污染物。由于飞灰中还含有重金属物质，为了避免对水泥的生产产生影响，需要对飞灰进行预处理，可以采用高温来分解飞灰中的重金属物质，从而提高飞灰在水泥中的应用效率。