垃圾焚烧处理技术
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(5) 采用袋式除尘器以搜集二恶英颗 粒。
传统的城市生活垃圾焚烧处理过程中既 能提供含有 CuCl2 、FeCl3 的灰尘 ,又能提供含 有 HCl 的 烟 气 , 同 时 在 烟 气 冷 却 过 程 又 有 300 ℃左右的温度区 ,即二恶英类毒性物质生 成条件齐备[3] 。而采用了先进的垃圾焚烧技 术如 :二恶英零排放生活垃圾气化熔融焚烧 技术[3] ,生活垃圾高温空气气化处理的低污
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2002 年第 6 期 环境技术 · 27 ·
在城市生活垃圾焚烧过程产生的烟气中 , 含有大量的污染物 ,如 HCl 、HF、SO2 、NOx 、CO、 重金属 (Pb 、Hg) 和二恶英等 。为了避免二次污 染 ,必须对垃圾焚烧烟气进行净化处理 。而二 恶英的存在又对烟气净化技术提出更高的要 求 。用于烟气净化的一次性投资和运行费用 亦越来越高 。因此高效的焚烧烟气净化系统 的设计和运行管理是防止二次污染的关键 。
· 2 6 · 环境技术 2002 年第 6 期 文章编号 :1004 - 7204 (2002) 06 - 0026 - 05
垃圾焚烧烟气净化处理技术
张记市 , 谢刚 , 王华
(昆明理工大学材料与冶金工程学院 , 云南昆明 650093)
摘要 : 为了避免城市生活垃圾焚烧对环境产生二次污染 ,必须对垃圾焚烧烟气进行 净化处理才能排放 。而二恶英的存在又对烟气净化技术提出更高的要求 。因此采用 先进的烟气净化处理技术和和高效的运行管理方式是防止二次污染的关键 。 关键词 : 垃圾 ; 焚烧 ; 烟气 ; 处理 中图分类号 : X 705 文献标识码 : A
260
14. 2
50
33. 3 6. 7
- 0. 3～23. 5 0. 6～0. 8 54. 5
1. 0
57. 1 5. 4～99
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
· 2 8 · 环境技术 2002 年第 6 期
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2002 年第 6 期 环境技术 · 29 ·
染技术[4] ,能完全达到上述前三个抑制条件 。 进入 90 年代后 ,日本 、德国的科学家也分别 发表了研制控气型焚烧炉的分级燃烧成果 , 据日本笠原公司报道 ,采用热解气化焚烧炉 , 由于其一燃室是还原气氛 ,所以 SO2 仅为9. 5 ppm ,NOx 为 6. 1ppm。二燃烧室是高温燃烧 , CO 接近为 0 ,所以二恶英值可望处于很低的 水平 。目前 ,国际上采用控气型焚烧炉较多 的国家是美国 、加拿大 ,日本 、德国也推广此 种技术 ,以减少二恶英的排放 。
浙 杭州市余杭锦江环保公司 4 江 温州市东庄垃圾发电厂
5
福 建
莆田垃圾焚烧厂
<1
37
14
8. 20
- 所测项目全部达标
<1
64
131
13
11. 8 二恶英超标 10. 08 倍
1
Hale Waihona Puke Baidu939
68
215
> 100
烟尘超标 10. 7 倍 , 二恶英 > 99 倍
<1
59
26
77
- 所测项目全部达标
<1
200
-
207
- 仅烟尘超标 1. 5 倍
1
176
-
-
- 烟尘超标 1. 2 倍
<1
72
78
196 0. 54 所测项目全部达标
> 2 1968 1350 14414
SO2 超标554. 4倍 、烟尘
- 超标 23. 5 倍 、CO 超标 8 倍 、烟气黑度亦超标
6
四 川
内江市垃圾处理厂 攀枝花市炳草岗垃圾处理厂 德阳市桂阳乡垃圾焚烧炉
表 1 全国城市生活垃圾焚烧厂调查监测结果
序 号
行 政 区
焚烧厂名称
烟气黑度 (林格 曼级)
烟尘 mg/ m3
一氧化碳二氧化硫二恶英类 mg/ m3 mg/ m3 ngTEQ/ m3
监测结果评价
北 首都机场焚烧厂 1 京 昌平区垃圾综合处理厂
2
重 庆
观山垃圾焚烧厂
江 常州环卫综合厂 3 苏 溧阳垃圾处理厂
2 烟气与粉尘的产生
城市生活垃圾焚烧烟气的成分 、烟气量 与生活垃圾的组分 、燃烧方式 、烟气处理设备 等有关 。城市生活垃圾基本上是有机物 ,由 大量的碳 、氢 、氧 、氮 、硫 、磷 、和卤素等元素 。 这些元素在焚烧 过程中与空气中的氧气发 生化学反应 ,生成各种氧化物和部分元素的 氢化物 ,从而成为垃圾焚烧烟气中的主要组 成部分 。烟气中的粉尘是焚烧过程中产生的 微小无机颗粒状物质 。主要是 : (1) 被燃烧空 气和烟气吹起的小颗粒灰份 ; (2) 未充分燃烧 的碳等可燃物 ; (3) 因高温而挥发的盐类和重 金属等在冷却净化过程中又凝缩或发生化学 反应而产生的物质 。
因此在烟气净化阶段采用合适的冷却技 术以确保烟气的温度尽快降至 250 ℃以下 。 对废气净化过程中尽可能少地形成二恶英起 着决定性的作用 。
收稿日期 : 2002 - 10 - 10 基金项目 : 云南省科技攻关项目 (2001GG19) 及云南省自然科学基金资助项目 (2000E003R) 。 作者简介 : 张记市 , (1971 - ) ,化学工程师 ,执业药师 ,硕士 ;主要研究方向 ;废气与废水净化处理 。
谢刚 , (1961 - ) ,教授 ,博士生导师 ;主要研究方向 :冶金物理化学 。 王华 , (1965 - ) ,教授 ,博士生导师 ;主要研究方向 :能源与环保 。
3 二恶英产生的机理
城市生活垃圾在焚烧中若处理不当极易
产生二恶英 。如日本过去每年由于城市生活 垃圾焚烧产生的二恶英 类 的 量 就 达 5 ～ 10kg[3]的 TEQ 。生活垃圾焚烧处理过程中二 恶英类一般产生于垃圾焚烧过程和烟气冷却 过程 。垃圾中的含氯高分子化合物如聚氯乙 烯 、氯代苯 、五氯苯酚等前体物 ,在适宜温度 并在氯化铁 、氯化铜的催化作用下与 O2 、HCl 反应 ,通过分子重排 、自由基缩合 、脱氯等过 程生成二恶英类 。这部分二恶英在高温下大 部分会分解 ,如当烟气出炉温度高于 800 ℃、 且烟气在炉内停留 2s 时 ,约 99. 9 %的二恶英 会分解 。在生活垃圾焚烧过程中被高温分解 的二恶英类前体物在烟气中的氯化铁 、氯化 铜等 灰 尘 的 催 化 作 用 下 于 烟 气 中 HCl 在 300 ℃附近又会迅速重新组合生成二恶英类 。 因此要抑制垃圾焚烧处理过程中产生的二恶 英 ,必须 :
of Science and Technology , Kunming 650093 , China)
Abstract : The flue gases in municipal solid waste incineration must be purified in order to pre2 vent the environment from being polluted secondly. But the exist of dioxons of the flue gases require higher purifcatory technology. Therefore , it is important to study advanced purificatory technology and effecitive management method. Key words : Municipal Solid Waste ; Incineration ; Flue Gases ; Treatment
理效果较好 ,所测烟尘 、烟气黑度 、一氧化碳 、 二氧化硫全部达标 。尚有 12 个垃圾焚烧厂 部分指标不能达标 ,其中福建莆田垃圾焚烧 厂无废气处理设施 ,所测项目均严重超标 ,结 果见表 1[2 ] 。
表 1 的统计表明 :各厂垃圾焚烧炉排放 的废气中 ,烟尘的超标率为 50 % ,超标倍数 为 0. 3～23. 5 ;烟气黑度的超标率为14. 2 % ; 一氧化碳 的 超 标 率 为 33. 3 % , 超 标 倍 数 在 0. 6～0. 8 ;二氧化硫的超标率为 6. 7 % ,超标 倍数为 54. 4 倍 。该次调查还对 7 个焚烧厂 所排放 烟 气 中 的 二 恶 英 类 污 染 物 进 行 了 监 测 ,其中温州市东庄垃圾发电厂 、珠海市垃圾 发电厂二恶英类污染物亦达标排放 。其余 4 个厂超标 ,超标率为 57. 1 % ,超标倍数在5. 4 ～99 倍以上 。
2
7
云 南
玉溪市清洁中心
1
103
-
116
-
1051
14
1839
524
190 72 99
> 100
烟尘超标 0. 2 倍 烟尘超标 0. 5 倍 烟尘超标 12 倍 , 二恶英 > 99
115
-
烟尘超标 16 倍 , CO 超标 2. 5 倍
总计 : 评价标准 超标率 ( %) 超标倍数
1
80
150
引言
随着城市人口增加 ,城市生活垃圾增多 , 2000 年我国城市垃圾清运量达 1. 5 亿 t[1] ,并 且每年有所递增 。目前我国城市垃圾约有一 半未经处理 ,这些垃圾裸露堆埋 ,污染水质 、 土壤 、大气 ,传播疾病 、威胁人类的生命安全 。
同时 ,这些垃圾还侵占了土地 ,严重影响城市 环境质量和可持续发展 。因此 ,垃圾无害化 处理已成为社会普遍关注的问题 。为适应城 市化发展需要和缓解日益增加的城市生活垃 圾处置压力 ,我国城市垃圾处理也将逐渐淘 汰堆埋法而采用具有显著减容化 、无害化 、稳 定化和资源化的垃圾焚烧处理技术 。
Purificatory Technology of Flue Gases in Municipal Solid Waste Incineration
ZHANGJi2shi , XIE Gang , WANG Hua ( Faculty Of Materials and Metallurgical Engineering , Kunming University
1 全国城市生活垃圾焚烧厂调查监测结果
按《生 活 垃 圾 焚 烧 污 染 标 准 ( GWKB 2000) 》规定 ,调查了全国 17 个城市生活垃圾 焚烧厂 。对排放的烟气进行了监测 ,在监测 的 17 个垃圾焚烧厂中 ,首都机场焚烧厂 、常 州环卫综合厂 、温州东庄垃圾发电厂 、江油市 生活垃圾处理厂 、珠海市垃圾发电厂废气处
表 1 表明 ,规模大 、投资高的垃圾厂多 分布在大城市及沿海发达地区 ,其中投资上 亿元 ,日处理量超过 300t 的垃圾焚烧厂仅有 4 家 (广东 3 家) 。上述垃圾焚烧厂引进国外 关键设备和技术 ,配有完备的烟气净化系统 , 自动化程度高 ,焚烧产生热能可有效利用 。 但由于资金 、技术等局限 ,多数地区偏重于垃 圾焚烧 ,未配套热能利用及符合环保要求的 烟气净化设施 ,给环境带来了不同程度的二 次污染 。我国城市生活垃圾焚烧处理近年来 虽有长足的发展 ,但与世界先进水平相比 ,仍 有较大差距 。在运行的可靠性 、焚烧温度控 制和垃圾燃尽程度 、自动化程度等方面均有 不足之处 ,尤其在烟气净化和热能回收利用 技术相对落后 。本次调查监测中[2] ,投资超 过亿元的深圳市龙岗区中心城环卫综合处理 厂亦不能全部达标 。
(1) 保持炉内温度在 1000 ℃以上 ,烟气 停留时间达于 2 s ,保持烟气中含氧比 6 %以 上 ,可将所有的有机物燃尽 ;
(2) 抑制 HCl 、CuO 、CuCl2 的产生 ,尽量 不燃烧含氯化工品 ,不使 Cu 氧化 ;
(3) 尽可能充分燃烧以减少烟气中的含 碳量 ;
(4) 在烟气净化阶段采用急冷办法避开 二恶英再合成的温度 250 ℃～450 ℃;
传统的城市生活垃圾焚烧处理过程中既 能提供含有 CuCl2 、FeCl3 的灰尘 ,又能提供含 有 HCl 的 烟 气 , 同 时 在 烟 气 冷 却 过 程 又 有 300 ℃左右的温度区 ,即二恶英类毒性物质生 成条件齐备[3] 。而采用了先进的垃圾焚烧技 术如 :二恶英零排放生活垃圾气化熔融焚烧 技术[3] ,生活垃圾高温空气气化处理的低污
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2002 年第 6 期 环境技术 · 27 ·
在城市生活垃圾焚烧过程产生的烟气中 , 含有大量的污染物 ,如 HCl 、HF、SO2 、NOx 、CO、 重金属 (Pb 、Hg) 和二恶英等 。为了避免二次污 染 ,必须对垃圾焚烧烟气进行净化处理 。而二 恶英的存在又对烟气净化技术提出更高的要 求 。用于烟气净化的一次性投资和运行费用 亦越来越高 。因此高效的焚烧烟气净化系统 的设计和运行管理是防止二次污染的关键 。
· 2 6 · 环境技术 2002 年第 6 期 文章编号 :1004 - 7204 (2002) 06 - 0026 - 05
垃圾焚烧烟气净化处理技术
张记市 , 谢刚 , 王华
(昆明理工大学材料与冶金工程学院 , 云南昆明 650093)
摘要 : 为了避免城市生活垃圾焚烧对环境产生二次污染 ,必须对垃圾焚烧烟气进行 净化处理才能排放 。而二恶英的存在又对烟气净化技术提出更高的要求 。因此采用 先进的烟气净化处理技术和和高效的运行管理方式是防止二次污染的关键 。 关键词 : 垃圾 ; 焚烧 ; 烟气 ; 处理 中图分类号 : X 705 文献标识码 : A
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- 0. 3～23. 5 0. 6～0. 8 54. 5
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© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
· 2 8 · 环境技术 2002 年第 6 期
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2002 年第 6 期 环境技术 · 29 ·
染技术[4] ,能完全达到上述前三个抑制条件 。 进入 90 年代后 ,日本 、德国的科学家也分别 发表了研制控气型焚烧炉的分级燃烧成果 , 据日本笠原公司报道 ,采用热解气化焚烧炉 , 由于其一燃室是还原气氛 ,所以 SO2 仅为9. 5 ppm ,NOx 为 6. 1ppm。二燃烧室是高温燃烧 , CO 接近为 0 ,所以二恶英值可望处于很低的 水平 。目前 ,国际上采用控气型焚烧炉较多 的国家是美国 、加拿大 ,日本 、德国也推广此 种技术 ,以减少二恶英的排放 。
浙 杭州市余杭锦江环保公司 4 江 温州市东庄垃圾发电厂
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福 建
莆田垃圾焚烧厂
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- 所测项目全部达标
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11. 8 二恶英超标 10. 08 倍
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烟尘超标 10. 7 倍 , 二恶英 > 99 倍
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- 所测项目全部达标
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- 仅烟尘超标 1. 5 倍
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196 0. 54 所测项目全部达标
> 2 1968 1350 14414
SO2 超标554. 4倍 、烟尘
- 超标 23. 5 倍 、CO 超标 8 倍 、烟气黑度亦超标
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内江市垃圾处理厂 攀枝花市炳草岗垃圾处理厂 德阳市桂阳乡垃圾焚烧炉
表 1 全国城市生活垃圾焚烧厂调查监测结果
序 号
行 政 区
焚烧厂名称
烟气黑度 (林格 曼级)
烟尘 mg/ m3
一氧化碳二氧化硫二恶英类 mg/ m3 mg/ m3 ngTEQ/ m3
监测结果评价
北 首都机场焚烧厂 1 京 昌平区垃圾综合处理厂
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重 庆
观山垃圾焚烧厂
江 常州环卫综合厂 3 苏 溧阳垃圾处理厂
2 烟气与粉尘的产生
城市生活垃圾焚烧烟气的成分 、烟气量 与生活垃圾的组分 、燃烧方式 、烟气处理设备 等有关 。城市生活垃圾基本上是有机物 ,由 大量的碳 、氢 、氧 、氮 、硫 、磷 、和卤素等元素 。 这些元素在焚烧 过程中与空气中的氧气发 生化学反应 ,生成各种氧化物和部分元素的 氢化物 ,从而成为垃圾焚烧烟气中的主要组 成部分 。烟气中的粉尘是焚烧过程中产生的 微小无机颗粒状物质 。主要是 : (1) 被燃烧空 气和烟气吹起的小颗粒灰份 ; (2) 未充分燃烧 的碳等可燃物 ; (3) 因高温而挥发的盐类和重 金属等在冷却净化过程中又凝缩或发生化学 反应而产生的物质 。
因此在烟气净化阶段采用合适的冷却技 术以确保烟气的温度尽快降至 250 ℃以下 。 对废气净化过程中尽可能少地形成二恶英起 着决定性的作用 。
收稿日期 : 2002 - 10 - 10 基金项目 : 云南省科技攻关项目 (2001GG19) 及云南省自然科学基金资助项目 (2000E003R) 。 作者简介 : 张记市 , (1971 - ) ,化学工程师 ,执业药师 ,硕士 ;主要研究方向 ;废气与废水净化处理 。
谢刚 , (1961 - ) ,教授 ,博士生导师 ;主要研究方向 :冶金物理化学 。 王华 , (1965 - ) ,教授 ,博士生导师 ;主要研究方向 :能源与环保 。
3 二恶英产生的机理
城市生活垃圾在焚烧中若处理不当极易
产生二恶英 。如日本过去每年由于城市生活 垃圾焚烧产生的二恶英 类 的 量 就 达 5 ～ 10kg[3]的 TEQ 。生活垃圾焚烧处理过程中二 恶英类一般产生于垃圾焚烧过程和烟气冷却 过程 。垃圾中的含氯高分子化合物如聚氯乙 烯 、氯代苯 、五氯苯酚等前体物 ,在适宜温度 并在氯化铁 、氯化铜的催化作用下与 O2 、HCl 反应 ,通过分子重排 、自由基缩合 、脱氯等过 程生成二恶英类 。这部分二恶英在高温下大 部分会分解 ,如当烟气出炉温度高于 800 ℃、 且烟气在炉内停留 2s 时 ,约 99. 9 %的二恶英 会分解 。在生活垃圾焚烧过程中被高温分解 的二恶英类前体物在烟气中的氯化铁 、氯化 铜等 灰 尘 的 催 化 作 用 下 于 烟 气 中 HCl 在 300 ℃附近又会迅速重新组合生成二恶英类 。 因此要抑制垃圾焚烧处理过程中产生的二恶 英 ,必须 :
of Science and Technology , Kunming 650093 , China)
Abstract : The flue gases in municipal solid waste incineration must be purified in order to pre2 vent the environment from being polluted secondly. But the exist of dioxons of the flue gases require higher purifcatory technology. Therefore , it is important to study advanced purificatory technology and effecitive management method. Key words : Municipal Solid Waste ; Incineration ; Flue Gases ; Treatment
理效果较好 ,所测烟尘 、烟气黑度 、一氧化碳 、 二氧化硫全部达标 。尚有 12 个垃圾焚烧厂 部分指标不能达标 ,其中福建莆田垃圾焚烧 厂无废气处理设施 ,所测项目均严重超标 ,结 果见表 1[2 ] 。
表 1 的统计表明 :各厂垃圾焚烧炉排放 的废气中 ,烟尘的超标率为 50 % ,超标倍数 为 0. 3～23. 5 ;烟气黑度的超标率为14. 2 % ; 一氧化碳 的 超 标 率 为 33. 3 % , 超 标 倍 数 在 0. 6～0. 8 ;二氧化硫的超标率为 6. 7 % ,超标 倍数为 54. 4 倍 。该次调查还对 7 个焚烧厂 所排放 烟 气 中 的 二 恶 英 类 污 染 物 进 行 了 监 测 ,其中温州市东庄垃圾发电厂 、珠海市垃圾 发电厂二恶英类污染物亦达标排放 。其余 4 个厂超标 ,超标率为 57. 1 % ,超标倍数在5. 4 ～99 倍以上 。
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云 南
玉溪市清洁中心
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烟尘超标 0. 2 倍 烟尘超标 0. 5 倍 烟尘超标 12 倍 , 二恶英 > 99
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烟尘超标 16 倍 , CO 超标 2. 5 倍
总计 : 评价标准 超标率 ( %) 超标倍数
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引言
随着城市人口增加 ,城市生活垃圾增多 , 2000 年我国城市垃圾清运量达 1. 5 亿 t[1] ,并 且每年有所递增 。目前我国城市垃圾约有一 半未经处理 ,这些垃圾裸露堆埋 ,污染水质 、 土壤 、大气 ,传播疾病 、威胁人类的生命安全 。
同时 ,这些垃圾还侵占了土地 ,严重影响城市 环境质量和可持续发展 。因此 ,垃圾无害化 处理已成为社会普遍关注的问题 。为适应城 市化发展需要和缓解日益增加的城市生活垃 圾处置压力 ,我国城市垃圾处理也将逐渐淘 汰堆埋法而采用具有显著减容化 、无害化 、稳 定化和资源化的垃圾焚烧处理技术 。
Purificatory Technology of Flue Gases in Municipal Solid Waste Incineration
ZHANGJi2shi , XIE Gang , WANG Hua ( Faculty Of Materials and Metallurgical Engineering , Kunming University
1 全国城市生活垃圾焚烧厂调查监测结果
按《生 活 垃 圾 焚 烧 污 染 标 准 ( GWKB 2000) 》规定 ,调查了全国 17 个城市生活垃圾 焚烧厂 。对排放的烟气进行了监测 ,在监测 的 17 个垃圾焚烧厂中 ,首都机场焚烧厂 、常 州环卫综合厂 、温州东庄垃圾发电厂 、江油市 生活垃圾处理厂 、珠海市垃圾发电厂废气处
表 1 表明 ,规模大 、投资高的垃圾厂多 分布在大城市及沿海发达地区 ,其中投资上 亿元 ,日处理量超过 300t 的垃圾焚烧厂仅有 4 家 (广东 3 家) 。上述垃圾焚烧厂引进国外 关键设备和技术 ,配有完备的烟气净化系统 , 自动化程度高 ,焚烧产生热能可有效利用 。 但由于资金 、技术等局限 ,多数地区偏重于垃 圾焚烧 ,未配套热能利用及符合环保要求的 烟气净化设施 ,给环境带来了不同程度的二 次污染 。我国城市生活垃圾焚烧处理近年来 虽有长足的发展 ,但与世界先进水平相比 ,仍 有较大差距 。在运行的可靠性 、焚烧温度控 制和垃圾燃尽程度 、自动化程度等方面均有 不足之处 ,尤其在烟气净化和热能回收利用 技术相对落后 。本次调查监测中[2] ,投资超 过亿元的深圳市龙岗区中心城环卫综合处理 厂亦不能全部达标 。
(1) 保持炉内温度在 1000 ℃以上 ,烟气 停留时间达于 2 s ,保持烟气中含氧比 6 %以 上 ,可将所有的有机物燃尽 ;
(2) 抑制 HCl 、CuO 、CuCl2 的产生 ,尽量 不燃烧含氯化工品 ,不使 Cu 氧化 ;
(3) 尽可能充分燃烧以减少烟气中的含 碳量 ;
(4) 在烟气净化阶段采用急冷办法避开 二恶英再合成的温度 250 ℃～450 ℃;