6-7 固体废物焚烧产生的污染物及其控制在线视频

大家好

这节课我们学习焚烧产生的污染物及其控制

焚烧产生的污染物主要是包括焚烧烟气当中的

污染物和焚烧残渣当中的污染物

我们首先来看烟气当中的污染物

要看烟气当中的污染物

我们先看焚烧过程当中发生的反应

那么焚烧它主要的发生的元素反应是碳燃烧

生成二氧化碳

氢生成水

硫生成二氧化硫

氮气主要还是以氮气的形式存在

但是部分生成氮氧化物

除此之外

还有一些其他元素

比如说氯元素氟钠钾以及重金属元素等等

所以焚烧尾气当中主要的污染物包括

首先是不完全燃烧产物

它是燃烧状况不良的时候产生的副产品

主要包括一氧化碳

碳黑

烃 烯 醇 酮 有机酸等等

再一个是酸性气体

它主要是由氟 氯等生成的氟化氢氯化氢

以及硫氧化物

再一个就是粒状污染物

也就是我们常说的粉尘

它主要是由废物当中的惰性金属盐类

金属氧化物

或者是不完全燃烧物质组成

还有一个比较重要的是重金属

它主要是包括铅汞镉镍砷等等

它们的元素态氧化物以及氯化物

再一个就是大家最为关注的二噁英和呋喃

此外烟气当中还有部分的氮气二氧化碳

以及水蒸气等等

那么我们要去除焚烧尾气当中的污染物

主要是去除这么几种

一个是去除粉尘飞灰还有重金属

这种一般我们是用静电除尘器或者是布袋除尘器

以及文丘里洗涤器来进行去除

再一个是去除酸性气体

一般我们是用碱来进行中和

用湿式 半干式以及干式洗烟法来进行去除

再一个是去除二噁英

去除二噁英

我们后面会详细地讲述

我们可以从源头控制焚烧条件控制

以及降温过程控制以及活性炭喷射等等这些方面去进行去除

再一个就是去除氮氧化物

一般我们用选择性催化还原和选择性非催化还原

等方法来进行去除

那么我们分别来看一下

首先我们来看粒状污染物的去除

粒状污染物的去除

我们主要用到的除尘设备有静电除尘器

布袋除尘器以及湿式洗涤器

近年来随着人们对二噁英问题的关注

作为除尘设备有以布袋除尘器取代静电除尘器的趋势

我们首先来看静电除尘器

这个是一个静电除尘器它的示意图

静电除尘器是由排列整齐的集成板以及悬挂在

板与板之间的电极所组成

利用高压电极所产生的静电电场

以去除气体所夹带的粉尘

电极带有高压负电而集尘板接地

这样的话相当于是正极

当气体通过电极的时候

粉尘受电极充电而带负电荷

被电极排斥而附着在集尘板上

这样实现了粉尘的去除

一般来说

静电除尘器只适用于固态的粉尘粒子的去除

无法去除硫化氢 硫氧化物等酸性气体

也不适合处理含爆炸性物质的气体

这个是一个布袋除尘器的示意图

布袋除尘器是由排列整齐的过滤袋所组成

滤袋的数目可以是几十个甚至上百个

废气通过滤袋的时候

粒状污染物附着在滤层上

再定时以振动气流逆洗或者是脉动冲洗等方式

来进行去除

布袋除尘器的除尘效率可以达到99%

它和废气的流量温度含尘量以及滤袋的材料有关

滤袋众多的时候可以分成不同的独立区域

便于滤袋的清洁和替换

部分高分子纤维制成的滤袋可以在250度左右使用

而且可以抗酸抗碱以及抗有机物的侵蚀

这个是我们实际工程当中用到的静电除尘器

和袋式除尘器

从外观大家可能看不出来

它里边的集尘板和布袋都是在里边

再一个我们来看一下酸性气体的控制技术

当废物当中含有氟氯等卤族元素时

在燃烧过程中会产生氟化氢氯化氢等酸性气体

氟是微量元素废物当中含量很少

而氯则大量存在于塑料中

另外含硫和氮的物质在燃烧后可能会形成

硫氧化物和氮氧化物

也属于酸性气体

酸性气体不仅污染环境

而且对焚烧设备以及预热回收系统也有很强的

腐蚀作用

所以要对酸性气体进行控制和去除

那么控制酸性气体的方法主要有在开始的时候

就去除废物当中含有氟氯硫等元素的物质

在一个产生了酸性气体以后

对烟气进行净化处理

我们一般是用碱来进行中和

酸性气体处理方式有湿式洗气法 干式洗气法

和半干式洗气法三种

湿式洗气法是用氢氧化钠溶液

或者是氢氧化钙溶液进行中和

对氯化氢和硫氧化物的去除率都很高

但是会产生大量的酸性废水

需要进行处理

干式洗气法是用压缩空气将碱性固体粉末

一般是消石灰或者是碳酸氢钠

直接喷入烟管或者是烟管上的某段反应器内

使碱性的消石灰粉和酸性气体进行充分的接触和反应

这种方法药剂的消耗量比较大

去除的效率也比较低

再一个是半干式洗气法

它是利用一个喷雾干燥系统

用高效的雾化器将消石灰的泥浆喷入

和酸性气体进行综合反应

半干式洗气法克服了湿式和干式洗气法的缺点

它对酸性气体的去除效率比较高

也没有大量的酸性废水需要进行处理

所以是目前用得比较多的除酸性气体的方法

这是一个半干式洗气法的示意图

那么废气和浆液可以同向喷入

也可以逆向混合

再一个是大家比较关注的二噁英和呋喃

二噁英它是一族多氯二苯二噁英化合物

简称是PCDD它是含有两个氧键

连接两个苯环的有机氯化合物

具有三环结构

呋喃是一族多氯二苯呋喃化合物

简称PCDF它的结构是和PCDD

不同的是它只有一个氧键连接两个苯环

他们结构式上标有数字的位置

表示碳原子可以自由的与氢

或者是氯成键

形成多种PCDD或者是PCDF异构体

那么二噁英和呋喃按照氯原子数的不同

分别有75种和135种异构体

其中具有1到3个氯的不具有毒性

所以我们一般所说的二噁英多是指4到8个氯的衍生物

如果是2378

这四个位置上的碳原子与氯结合则称为2378TCDD

它是现有合成化合物当中最毒的物质

它的毒性比氢化物还大一千倍

那么TCDD是一种性质稳定的化合物

在常温下是晶体溶解度非常低

但是它在700度以上高温开始进行分解

我们要控制二噁英的产生

先要了解一下二噁英和呋喃它的生成机制

一般来说二噁英和呋喃的产生来自三个方面

废物成分炉内形成以及炉外低温再合成

我们先来看废物成分

以家庭垃圾为例

成分相当复杂

加上普遍使用的杀虫剂除草剂防腐剂农药喷漆

等有机溶剂

那么垃圾当中本身就含有二噁英和呋喃

其中塑胶类的含量更高

再一个是炉内形成废物当中碳氢氧氮氯等元素

在焚烧过程当中

可能先形成部分不完全燃烧的碳氢化合物

当碳氢化合物因炉内燃烧状况不良时

比如说氧气不足

或者是缺乏充分的混合

或者是炉温太低等等这些不良状况

而没有及时分解成二氧化碳和水蒸气时

可能与废物当中以及废气当中的氯化物结合

形成二噁英氯苯或氯酚等物质

其中氯苯 氯酚的破坏分解温度比二噁英还要高出一百度

所以如果炉内燃烧状况不良

尤其是在二次燃烧段

如果是混合程度不够

或者是停留时间太短

更不容易将它们去除

所以可能成为炉外低温再合成二噁英的前驱物质

再一个就是炉外低温再合成

因为完全燃烧条件不容易达到

所以氯苯氯酚等前驱物质随着废气从燃烧室

排出以后

可能被飞灰中的碳元素吸附

并且在特定的温度范围

一般来说是在250到400度

尤其是300度左右的时候更为显著

那么它就会在飞灰的颗粒上构成活性的接触面

被金属氯化物催化反应

生成二噁英或者是呋喃

那么这种再合成反应的发生

除了具备特定的温度范围

比如说我们刚才说的250度到400度

另外飞灰可以提供碳元素

催化物质

活性接触面前驱物质外废气当中含有的

充分的氧含量

重金属含量以及水分含量也扮演着重要的角色

在垃圾焚烧厂当中

因为多是过氧燃烧

而且垃圾当中水分的含量也比较高

再加上在焚烧过程当中

重金属经过燃烧以后

挥发凝结在飞灰上

所以废气当中含有大量的氯化氢气体

提供了二噁英再合成的环境

所以炉外低温再合成是焚烧尾气中产生二噁英最主要的原因

那么我们了解了二噁英的生成机制

就可以看怎么来控制二噁英的产生

那我们就从三个方面着手

一个是控制来源再一个减少炉内形成

第三个就是避免炉外低温再合成

控制来源我们就是对废物要进行分类收集

加强资源回收

避免含有二噁英的物质以及含氯成分比较高的物质

比如说PVC塑料等进入到垃圾当中

控制燃烧过程

减少炉内形成

主要是说为了达到完全燃烧的目标

不仅要分解破坏垃圾里头本身就含有的二噁英

也要避免氯苯氯酚等前驱物的生成

为此我们在设计焚烧炉时

应该采取适当的炉体热负荷

焚烧炉燃烧时要保持足够的燃烧温度

一般要求850度以上

要有足够的烟气停留时间

就是说要大于等于2秒

再一个就是要确保废气当中具有适当的氧含量

最好过剩空气量在6%到12%之间

同时要避免大幅度的变动负荷

再一个就是避免炉外低温再合成

由于目前多数大型焚烧厂都设有锅炉回收热能

所以焚烧烟气在锅炉出口的温度

大约在220到250度左右

所以二噁英炉外低温再合成的现象多发生在锅炉内

尤其是在节热器的部位

或者是在粉尘控制设备之前

所以它主要的生成机制是铜或铁的化合物

在悬浮微粒的表面催化了二噁英的前驱物质

所以我们在干式处理流程当中

最简单的方法是喷入活性炭粉或者是焦炭粉

来吸附和去除废气当中的二噁英 喷入的位置

依据除尘设备的不同而不同

再一个就是人们发现二噁英容易在静电除尘器中产生

所以近年来在工程上普遍是采用半干式洗烟塔

与布袋除尘器来搭配的这种烟气处理方式

同时控制粒状污染物设备入口的废气温度

再一个焚烧产生的二次污染物是灰渣

那么焚烧系统产生的固体残渣主要是底灰和飞灰

那么底灰是焚烧以后从炉床排出的残渣

它主要含有燃烧后的灰分以及未燃尽的残余的有机物

一般来说灰渣进行填埋处置或者是进行资源化的利用

飞灰是指焚烧尾气污染控制设备所收集的细微的颗粒

一般来说是通过除尘设备

比如说旋风除尘器静电除尘器布袋除尘器等

所收集的细微的颗粒

由于焚烧时炉膛的温度高于大多数重金属的气化温度

所以飞灰当中重金属的含量比较高

我国固体废物管理已经明确地将飞灰

划入危险废物的范畴

在处置之前必须进行固化稳定化的处理

针对焚烧灰渣开发的各种资源化技术

在近年来发展的也比较快

那么大家如果有兴趣的话

可以自己去查

这节课就到这里

谢谢大家