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  • 垃圾發電廠PTFE濾袋
  • 垃圾焚燒過程中的四大類污染物

    垃圾焚燒煙氣污染物以氣態或固態形式存在,一般分為四類:酸性氣態污染物、不完全燃燒的產物、顆粒污染物和重金屬污染物。

    以處理能力500t/d的大型垃圾焚燒爐為例,額定工況下正常運行,其配套的余熱鍋爐出口處煙氣流量約(80000100000)Nm3/h,溫度約190240℃,

    1.1酸性氣體

    焚燒煙氣中的酸性氣體主要由SOxNOxHClHF組成,均來源于相應垃圾組分的燃燒。SOx由含硫化合物焚燒時氧化所致,大部分為SO2

    NOx包括NONO2N2O3等,主要由垃圾中含氮化合物分解轉換或由空氣中的氮在燃燒過程中高溫氧化生成。

    HF由含氟塑料燃燒產生。

    HCl來源于垃圾中的有機氯化物和無機氯化物:

    (1)含氯有機物如PVC塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒時分解生成HCl;

    (2)大量的無機氯化物NaClMgCl2等與其它物質反應也會產生HCl

    如:H2O+2NaCl+SO2+0.5O2-Na2SO4+2HCl

    這是垃圾焚燒爐煙氣中HCl的主要來源。

    各類酸性氣體中,以HCl的生成量最多,危害****。常溫下,HCl為無色氣體,有刺激性氣味,極易溶于水而形成鹽酸。HCl對人體的危害很大,能腐蝕皮膚和粘膜,致使聲音嘶啞,鼻粘膜潰瘍,眼角膜混濁,咳嗽直至咯血,嚴重者出現肺水腫以至死亡。對于植物,HCl會導致葉子褪綠,進而出現變黃、棕、紅至黑色的壞死現象。焚燒產生的酸性氣體除污染環境外,還會對焚燒爐膛及其配套的熱能回收鍋爐造成過熱器高溫腐蝕和尾部受熱面的低溫腐蝕。

    1.2微量有機化合物

    主要是垃圾中的氯、碳水化合物等在特殊溫度場和特殊觸媒作用下反應生成的微量有機化合物,如多環芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)、甲醛、二惡英(PCDD)及呋喃(PCDF)等。

    聯合國環境規劃署于20世紀末公布的報告中指出,垃圾焚燒是二噁英的來源之一。估計在全球范圍內,由垃圾焚燒爐排放出的二噁英約占總排放量的10%40%。垃圾本身可能含有微量成分的二噁英,但主要是焚燒過程中形成的。

    二噁英形成途徑可以歸納為:

    1)攜帶著過渡金屬元素和有機氯化合物的垃圾在焚燒爐內高溫分解后,能夠產生分子氯和氯游離基以及各種二噁英的前驅物,它們通過分子重排、自由基縮合、脫氯或其它分子反應等過程形成二噁英;

    2)由于燃燒不充分,煙氣中存在過多的未燃燼物質,如殘碳,并與適量的觸媒物質,主要是過渡金屬,特別是銅,在300500℃的溫度環境下,使高溫燃燒中已經分解的二噁英重新生成。

    二噁英、呋喃等有機化合物在常溫下穩定,難溶于水,易溶于脂肪并在生物體內積累,不僅具有致癌性,還具有生殖毒性、內分泌毒性和免疫抑制作用。其中2378-四氯二苯并二惡英是目前人類發現的最毒的物質。我國于201471日起實施的《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)規定二噁英的排放標準為0.1ng-TEQ/m3

    1.3重金屬

    垃圾焚燒煙氣中的金屬化合物一般由垃圾中所含的金屬氧化物和鹽類組成。這些金屬來源于垃圾中的油漆、電池、燈管、化學溶劑、廢油、油墨等,其中含有汞、鎘、鉛等微量有害元素。重金屬在焚燒過程中不能被生成和破壞,它們將發生遷移和轉化,最后幾乎以相同的數量排入環境,最終通過大氣、飲水、食物等渠道為人體所攝取而造成危害。

    在焚燒過程中,揮發態的重金屬及其化合物隨著煙氣離開焚燒區域后將經歷冷凝過程,形成直徑很小的顆粒,這些富集了有毒金屬的細小顆粒會被排放到大氣中,亦會一直停留在灰燼及其它殘余物內。垃圾焚燒排放粉塵中所含的重金屬主要存在于可吸入顆粒物中,這些粉塵可溶于水和酸中。

    重金屬不能被微生物分解且能在生物體內富集,或形成其它毒性更強的化合物,對人體的組織器官產生致癌、致變作用。目前隨著空氣污染控制技術的不斷改良,除汞外焚燒爐煙氣中的重金屬含量已大為降低。然而,現代化焚燒爐所排放的重金屬數量,仍有可能在環境和人體中累積起來。并且煙氣中重金屬的含量降低將意味著更多的重金屬進入灰燼中,當灰燼隨意被棄置時仍會造成環境污染。

    1.4煙塵

    主要是煙氣中夾帶的不可燃物質及燃燒產物。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子,對人體危害大的重金屬主要集中于小于3μm的顆粒物中。


    2 垃圾焚燒煙氣污染控制

    垃圾焚燒生成的污染物來源于垃圾組分,其存在形式及數量與焚燒條件和凈化系統密切相關。從污染物的產生及其排放過程看,控制垃圾焚燒產生的二次污染可以采取以下措施。

    2.1垃圾的收集與預處理

    按照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)的要求,危險廢物不得進入生活垃圾焚燒廠處理,因此要控制污染物的產生,必須從源頭上加以避免,所以應積極開展垃圾分類收集,通過分類收集或預分揀控制生活垃圾中氯和重金屬含量高的有害物質進入垃圾焚燒廠。

    3.煙氣凈化處理

    煙氣凈化系統是城市生活垃圾焚燒污染控制的關鍵,煙氣凈化后各種污染物的排放濃度應達到新國標的規定。目前國內煙氣凈化普遍采用半干法+干法+活性炭吸附+布袋除塵工藝。分為兩步:

    第一步脫酸,除去酸性氣體;

    第二步除塵,收集顆粒物、重金屬和二噁英類有機物。

    3.1除塵

    除塵器是煙氣凈化系統的末端設備。國標GB18485-2014中規定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。袋式除塵器不僅收捕一般顆粒物,而且能收除揮發性重金屬或其氯化物、硫酸鹽或氧化物凝結成直徑≤0.5μm的氣溶膠,還能收除吸附在灰分或活性炭顆粒上的二惡英等有機類污染物。

    袋式除塵系統中的布袋是由玻璃纖維制成濾布,對尾氣進行過濾,達到除塵及吸附二噁英的目的。煙塵顆粒在濾布表面堆積形成致密的薄層,因此布袋式除塵器對粉塵去除率一般都很高。受布袋玻璃纖維的耐熱強度限制,尾氣溫度一般須控制在250℃左右,低于二噁英的再合成溫度。

    3.2二惡英類和重金屬污染物的去除

    二噁英及重金屬在飛灰和爐渣中的比例差別很大。由于飛灰的比表面積很大,對二噁英有很強的吸附作用,導致飛灰中二噁英濃度很高,通常占焚燒過程二惡英總排放量的70%左右。而大部分的重金屬(>70%)都仍留存于爐渣中,僅HgCd在高溫下揮發,進入飛灰中或小部分隨焚燒煙氣排放。

    為提高煙氣中二噁英類和重金屬污染物的去除率,可以采取以下方法:(1)減少煙氣在200~350℃溫度域的停留時間,有利于減少二噁英類污染物再次生成,控制除塵器入口煙氣溫度低于200℃,有利于有機類及重金屬污染物的脫除,即在設計和運行中采用“溫度控制”;(2)在噴霧反應塔和除塵器之間,通過混粉器在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑,可吸附二噁英類和重金屬污染物,再用布袋除塵器捕集。

    垃圾焚燒工況特征

    •垃圾成分復雜,危害大,治理要求高;

    •煙氣溫度和煙氣量不穩定,煙氣溫度在140℃--260℃之間;

    •煙氣濕度高,****可達60%,易糊袋;

    •煙氣含塵濃度高,****達50g/m³,粉塵輕細

    •煙氣中腐蝕性物質含量較多,導致酸露點升高

    純PTFE濾料具有以下優點

    •高強低伸,尺寸穩定;

    •過濾精度高,具有表面過濾;

    •低阻高效,節能降耗

    •耐溫性能優秀,連續260℃,瞬間280℃

    •耐氧化,耐腐蝕;

    •拒水防油,適用于含濕量高的工況,防水等級>4級

    •優秀的耐折性能,采用細旦纖維和科學的后整理,提高濾料的耐磨折性。

    •過濾精度高,運行平穩;

    •耐溫突出,工況適應性好;

    •拒水防油,抗侵蝕好。




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