固废处理中二噁英排放的控制

曾其雄

（浙江省工业设计研究院，浙江 杭州 310022）

在固废处理系统，二噁英产生主要由高温气相生成。二噁英可由不同的前驱物（如氯酚、多氯联苯）在高温气相中生成，如多氯联苯在氧气过量、500℃～800℃的温度范围和极短的反应时间内可以生成二噁英。二噁英前驱物可以是氯苯、氯酚等二噁英类片段物质；也可能是脂肪族化合物、芳香族化合物、氯代烃等化合物，在有活性氯的氛围中，在燃烧后区域的高温段（大于400℃，最有效的范围是750℃）通过环化及氯化等过程形成。二噁英前驱物大都由燃料的不完全燃烧产生。反应所需的活性氯如活性氯原子和氯气，主要由HCl氧化生成。二噁英已被证实是对人体毒害性最大的含氯有机化合物之一，其中2、3、7、8-四氯二苯并-二恶英毒性最强，远强于黄曲霉素和氰化钾的急性毒性，其毒性比氰化钾强100倍［1]。

1 二噁英的监测与检测

由于环境二噁英主要以混合物形式存在，在对二噁英的毒性进行评价时，国际上常用毒性当量（TEQ）来表示。样品中PCDDs或PCDFs的浓度与毒性当量因子TEF的乘积之和，即为样品中二噁英的毒性当量TEQ［2]。现行国家控制标准如下表：

废物种类 控制标准 监测方法生活垃圾 1.0ngTEQ／m2 HRGC-HRMS／HT／T365-2007医疗废物 0.5ngTEQ／m2 HRGC-HRMS／HT／T365-2007医疗废物 0.5ngTEQ／m2 HRGC-HRMS／HT／T365-2007

2 排放烟气中二噁英的控制

控制燃烧工况最有效的方法就是所谓的“3T+E”理论［3]。即二燃室温度（Temperature）在1100℃以上，使二噁英类完全分解；保证烟气在二燃室中有足够的停留时间（Time），在2s以上，使可燃物完全燃烧；优化焚烧炉的炉体设计，合理配风，提高烟气的湍流度（Turbulence），改善传热、传质效果；保证足够的炉膛空气供给量，过量的氧气能够保证充分燃烧，但是过多的氧气会促进氯化氢转化为氯气，因此须保证适量的氧气含量，二燃室出口氧含量控制在8%左右，上下浮动不超过2%。

多段燃烧也是一种控制二噁英的手段，由于在250～500℃温度范围内，二噁英类会再次合成。回转窑燃烧处于缺氧还原区，温度控制在850℃左右，烟气继续送入二次燃烧室内彻底氧化分解，二次燃烧室内温度较高，达到1100℃以上。烟气经二次燃烧室高温燃烧后，二噁英类物质已经基本被消除。除了焚烧技术控制外，高温烟气急冷的技术可抑制二噁英的重新再合成，在烟气中喷入活性炭进行吸附，可确保布袋除尘器出口的含尘浓度更低，这些是控制二噁英排放浓度的最重要的几种手段。

根据 《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》（HJ／T176-2005）中6.5.8（2）焚烧废物产生的高温烟气应采取急冷处理，使烟气温度在1.0秒钟内降到200℃以下，减少烟气在200℃～500℃温区的滞留时间［4]。故控制排放烟气中二噁英的含量，最实用的解决方法是在焚烧处理过程中减少二噁英的生成量，而将烟气从500℃在1s内降至200℃是其中一个有效的手段。

固废处理方框流程见下图：

工程设计急冷的温度由550℃左右降至195℃左右，低于200℃，并有一定温度区间余量。余热锅炉出口～550℃的烟气进入急冷塔，高温烟气与雾化喷淋水雾在急冷塔中直接接触，烟气可以在1秒钟内与水雾接触蒸发汽化，通过热交换，迅速放热由～550℃降至195℃，有效避免二噁英类物质的再合成。另外在急冷塔内设置喷枪，喷枪设置在急冷塔上方，喷雾方向与烟气流动方向一致。急冷喷枪同层设置为2套，一套备用，可以提高系统运行的稳定性。喷雾系统正常工作时，冷却水经过急冷水泵的变频控制调节到一定的压力和流量，经管路送到喷枪，在压缩空气的作用下雾化，产生非常细小的雾化颗粒，水雾在高温烟气中迅速蒸发，吸收其烟气的热量，使烟气温度迅速降低并维持在一定温度范围内。当出口测温元件检测到烟气温度与设定温度不一致时，在控制系统的控制下，变频器自动调节泵的转速，变化喷水量，从而使烟气温度稳定在指定范围内。

焚烧后的烟气必须经过严格的处理，达标后才能向大气排放，故而需设置烟气在线分析，实时分析烟气成分是否达标。末端尾气净化是二噁英排向大气前的最后一道保障。有物理吸附和催化分解两大类，现阶段工程上大部分采用物理吸附法（活性碳和活性焦）来减少二噁英的排放。活性碳是一类具有较大比表面积的吸附剂，可以有效吸附烟气中的二噁英类。在烟气中喷入活性炭或多孔性吸附剂吸附，然后用布袋除尘器捕集灰的方法，可以去除烟气中大部分的二噁英。由于在干法脱酸塔中同时也喷入了消石灰，消石灰与酸性气体反应的同时，可将部分二噁英转移至反应生成物上，改变二噁英在气固相的分配比，与布袋除尘器联合使用，布袋除尘器可以去除烟气中大量富集有二噁英的粉尘和残碳，可以有效减少尾气中二噁英的含量。经资料显示烟气中颗粒状二噁英约占总量的85～98%，气态二噁英只占总量的2～15%。活性炭的吸附和布袋除尘器较高的除尘效率可有效降低排放烟气中二噁英的含量。

采用袋式除尘器来控制微量的二噁英。由于相对低温的烟气在脱酸塔中的停留时间较长，使得在焚烧过程中汽化的重金属及其化合物冷凝成细小的颗粒物；在烟道中，烟气与由喷射风机输送的活性炭颗粒迅速的均匀混合，从而可以对亚微米、微米级的重金属及其化合物、二噁英等污染物进行吸附；并留在布袋除尘器中，选用较低的过滤风速，可以保证除尘器出口的含尘量≤80mg／m3。由于二噁英在低温下大部分以固态形式存在，由于活性碳吸附的作用，以及除尘器出口含尘浓度的确保（除去吸附有二噁英的活性炭或附着有二噁英的微小颗粒），使得排出除尘器的烟气中的二噁英的浓度下降。急冷和烟气处理采用联锁控制，在焚烧工况变化和烟气中酸性气体含量变化的情况下，通过在线烟气分析仪数据，及时调整急冷水、碱液和活性炭的输入量，保证烟气排放满足要求。

故而，改进焚烧工况，保证稳定、充分的燃烧是控制二噁英前驱物产生的重要手段。积极采取技术和流程改进，不断降低废物燃烧处理的烟气中二噁英的浓度。为提高人民生活质量提供保障。