飞灰螯合产生异味的模拟实验研究

飞灰螯合产生异味的模拟实验研究

王宇峰钟文俊

（无锡华光锅炉股份有限公司，江苏无锡214028）

摘要：针对垃圾焚烧电厂的飞灰螯合车间曾经在生产过程中发生异味外溢的情况，本文利用垃圾焚烧电厂实验室，进行了飞灰螯合模拟试验，再现了飞灰螯合生产过程中产生异味的情况。通过分析飞灰螯合过程中温度升高、氨气味和鱼腥味产生的主要原因，讨论了避免飞灰螯合产生异味的方法并提出了相关改进建议。

关键词：垃圾焚烧；飞灰螯合；异味；氨气；鱼腥味

1.前言

截止2019年2月，中国（不包含港、澳、台地区）在运行的生活垃圾焚烧厂数量已经达到418座，另外还有167座正在建设。根据2017年中国城市建设统计年鉴，内地设市城市656个,城市生活垃圾清运量2.04亿吨，生活垃圾无害化处理率达96.9%叫各类生活垃圾处理设施共计940座，其中填埋场657座、焚烧厂249座、其它处理设施37座；各类生活垃圾处理设施处理能力为62.1万吨/日，其中卫生填埋处理能力为35.0万吨/日、焚烧处理能力为25.6万吨/日、其它处理设施处理能力1.5万吨/日。

生活垃圾焚烧飞灰成分复杂、颗粒微细、孔隙多、比表面积大，易于富集重金属、有机高分子和二噁英类等物质，这些物质的潜在释放存在较大的环境风险加］。根据《生活垃圾卫生填埋污染控制标准》（GB16889-2008）的规定，飞灰经预处理满足一定的入场要求后，可以进入卫生填埋场进行填埋处置叫而螯合药剂稳定化技术是目前处理生活垃圾焚烧飞灰的主流技术,该技术是利用化学稳定剂与飞灰中的有毒有害物质反应，生成沉淀物或交联稳定的络合物，以降低其溶解性和迁移性的技术I。在某垃圾焚烧电厂飞灰螯合车间的生产过程中，曾经几次发生刺激性异味气体外溢，影响周边居民生活的情况。

为了消除垃圾焚烧电厂异味控制中的不可控因素，本文通过实验室样品的模拟实验，对不同螯合剂在螯合不同飞灰样品、飞灰成分时产生异味的情况进行模拟，初步分析了飞灰螯合过程中异味产生的机理，针对性地提出避免飞灰螯合产生异味的方法和相关改进建议。

2.模拟实验

2.1实验目的

在实验室通过样品模拟实验，首先应再现飞灰螯合产生异味的情况，使利用实验室小样试验的研究方法成为可能。然后，通过对比特定的飞灰样品和模拟药剂与螯合剂的反应，找到可能产生异味的工艺过程和飞灰成分，分析异味产生的机理；最后，针对可能产生异味的样品、飞灰成分，讨论并提出修订检验螯合剂的试验规程和修订螯合工艺流程的建议。

2.2实验材料

1）2种螯合剂，其中，螯合剂A曾经在螯合生产过程中产生过异味，螯合剂B未产生过异味，

2）2个批次的飞灰，其中，飞灰A曾经在螯合生产过程中产生过异味，飞灰B未产生过异味；

3）实验室预处理飞灰：将飞灰A、飞灰B 分别用马弗炉在900土10C内按热解和燃尽程序加热30min,分别得到样品A1、A2、B1、B2；

4）用于模拟飞灰成分的药剂（分析纯）:碳酸氢钱NH4HCO3、尿素CO（NH2）2、氢氧化钠NaOH、氢氧化钙Ca（OH）2、碳酸钙CaCCh、硫

酸钱（NH4）2SO4、亚硫酸钱（NH4）2SO3、氯化钱NH4C1,氯化钠NaCl；

5）烧杯、水浴等电厂实验常用设备和药剂，

6）实验场地为电厂化验室。

2.3实验方法

在烧杯中加入20克飞灰样品或模拟药剂，在水浴锅中加热到80C以上，按不低于螯合剂厂家要求的用量比例加入产生异味和正常的螯合剂，记录螯合过程中异味的产生情况。对于产生异味的试样，改为常温下进行，记录螯合过程中异味的产生情况和螯合过程中的温度变化情况。

3.结果与分析

3.1螯合过程中温度升高的原因

在实际螯合生产中和常温下模拟实验时都发现，飞灰螯合过程中会发生温度升高的现象。由于尾部烟气脱酸采用的是消石灰Ca（OH）2和生石灰CaO制成的石灰乳，因此飞灰中也会有未反应的过量消石灰Ca（OH）2和生石灰CaO。另外，CFB垃圾炉普遍掺煤燃烧还辅助采用炉内脱硫的方法，即在炉内喷入石灰石CaCO3,煤和垃圾中也含有CaCCh成分，经炉膛内熾烧后生成CaO,部分CaO与SO2反应达到炉内脱硫的目的。反应如下：

CaCO3-CaO+CO2（炉膛内熾烧）

因此飞灰中也会有来自炉内生成的CaO。而在飞灰固化过程中会使用大量的水，CaO遇水会产生反应并大量放热，反应如下：

CaO+H2O-Ca（OH）2（放热）

另外，掺烧的污泥在干化过程中添加了约10〜20%的石灰，这些石灰经过炉膛锻烧后大部分也变成了CaO进入到飞灰中。

飞灰螯合后立即装袋，使热量在袋内积聚,温度甚至可以达到60C以上。因此，飞灰的螯合稳定化是放热反应，炉内脱硫、掺烧污泥和尾部脱酸产生的过量CaO是螯合过程中温度升高的主要原因。

3.2螯合异味的再现

利用螯合生产过程中发生过异味的飞灰A 和螯合剂A样品，通过小样试验,再现了异味的产生。实验过程中发现，常温下飞灰A和螯合剂A螯合时有异味但是不明显，主要是轻微的氨气味道，加热到6（rc后，异味明显加重，主要呈鱼腥味而且持久散发，此时氨气味道不明显。初步判断鱼腥味为挥发性有机胺类，这些物质一般有强烈刺激性气味，有毒甚至强致癌性。

在对比实验中，采用飞灰B和螯合剂B,在小样试验时仅发现非常轻微的气味，氨气味道接近。在实际生产过程中也未发生除氨气以外的明显异味情况。

因此，飞灰螯合产生异味的情况是可以通过实验室试验再现的。为验证某种螯合剂投入生产中是否会产生异味，在进行小样试验时，应采用尽可能多的飞灰样品，特别是曾经产生过异味的飞灰存样。

3.3飞灰中特定成分的异味排除

通过预处理飞灰A2和B2的模拟试验发现，纯灰（不含可燃碳和吸附物，含CaCCh）模拟螯合过程中不会产生任何异味，螯合温度没有影响。

通过预处理飞灰A1和B1的模拟试验发现，纯灰（不含吸附物，含CaO和可燃碳）模拟螯合过程中不会产生任何异味，螯合温度没有影响。

通过碳酸钙CaCCh、氯化钠NaCl、氢氧化钙Ca（OH）2等纯药剂的模拟试验发现，这些纯药剂成分在模拟螯合过程中不会产生任何异味,螯合温度没有影响。

通过氢氧化钠NaOH纯药剂与飞灰A的模拟试验发现，在模拟螯合过程中不会产生大量热量，温度达到60C以上，主要是NaOH遇水放热，同时有轻微氨气味道。

考虑到垃圾中掺烧了一定比例的污泥，而污泥干化过程中添加了一定量的FeCl3和石灰CaO,通过上述模拟试验基本可以排除C1-离子根直接与螯合剂反应产生异味的可能，但是如果要完全排除掺烧污泥的影响，还需要进一步针对性地增加实验研究。

因此，经过垃圾炉焚烧之后产生的纯灰（在经过锅炉尾部受热面时反应吸附、喷氨脱硝、喷