烟气净化6

第六章烟气净化

第一节概述

一、定义

垃圾净化系统：对烟气进行净化处理所采用的各种处理设施组成的系统。

烟气净化的目的是通过减少排放数量而减轻污染物对生物圈的影响。排放和接受的定义如下：

排放（Emission）：由移动式和固定式污染源产生的污染形式，释放到大气层、水或地面中，包括噪声、放射和热量。

侵入（Immission）：影响人类和动植物的空气、水和地面的污染，包括影响人类及动植物的噪声、地震、放射和热量。污染物从大气、水、地面向“受体”上转移，与“排放”的意义相反。

污染空气会含有许多种成分，包括用光学仪器甚至肉眼都能看见的颗粒物。空气中颗粒污染物的种类及定义如下：

颗粒物：固体或液体细小颗粒状分布于空气流中，这类污染物需要进一步划分。

烟尘：固体颗粒由于受较大机械力作用，而暂时悬浮于介质中，通常比气溶胶颗粒①大些，烟尘的直径在0.5～500μm之间.

气溶胶：固液微粒分散于气态介质体中，在可见状态叫做烟或雾。升华过程②和冷凝过程以及通过化学反应（粒子的直径在1.0～0.01μm）都会产生气溶胶。实际上，气溶胶是悬浮于气体介质中的胶体。

空气中颗粒污染物不仅要考虑烟尘、而且要考虑气溶胶。

（1）垃圾的数量和体积减量显著；

（2）使复杂有机化合物转变为简单物质；

（3）需要处理的残渣（灰、渣等）基本是惰性物质。进入空气中的排放物除了颗粒物，还含有一些有毒有害气体。瑞士和德国的立法者都主要到了垃圾焚烧厂的气体污染物，包括：气态无机氯化物；气态无机氟化物；硫氧化物（SO2）。

硫酸（H2SO4）的悬浮物是否应被视作气体还不明确。

垃圾焚烧的目的是将生活垃圾经高温焚烧处理后，使其对人类的危害最小，最大限度实现无害化、减量化和资源化的目标。垃圾焚烧如果处理不当，污染物排放不达标，使固态污染物排放转化为气态污染物或其他形式污染物继续污染环境，危害人民健康。

①分散颗粒的大小在0.2μm以下可视显微镜刚好无法看到，不过比普通分子或小分子要大得多。实际上，其最小尺寸大约0.005μm。

②升华：固体在沸点不经过液体直接转化成气体，升华物的升华的逆向过程所产生的物质。在1个大气压的条件下，碘I和氯化汞HgCl2可形成升华物。

二、垃圾焚烧排放主要污染物

垃圾焚烧产生的污染物主要有二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO x）、CO、可吸入颗粒物（IP）、二噁英（TCDD）和呋喃（TCDF）、重金属等。

1.颗粒物

城市生活垃圾焚烧厂所产生的颗粒物主要包括：

（1）硅酸盐，重量约占30%。

（2）金属氧化物，如锌、铝、钙、铅、锰、铁、铜、镉的氧化物。

（3）盐：CaSO4、NaCl、CaF2。

城市生活垃圾焚烧炉出口处烟气含有3～5 g/m3的颗粒物，经过处理后，烟气中的颗粒物含量不到10 m g/m3。

2.悬浮物

悬浮物的直径比颗粒物小。通过使用冷凝和凝聚等方法增加悬浮物的尺寸，以使悬浮物蹦被有效去除。

在垃圾焚烧过程中，悬浮物有可能在以下阶段中产生：

（1）氯化氢（HCl）含量足够高。当在洗涤器里冷却下来时，烟气就会形成HCl悬浮物。

（2）当烟气中的氮化合物因添加氨水（NH3）而被去除时，在（4NO+4NH3+O2）反应期间，NH3有可能和酸性气体发生反应，产生盐悬浮物。比如氯化铵（NH3+HCl=NH4Cl）。

（3）当烟气在洗涤器冷却时，汞蒸气冷凝成悬浮物。

表是垃圾焚烧厂锅炉出口烟气的典型成分。

表垃圾焚烧厂焚烧炉出口烟气中的典型成分

1.二氧化硫（SO2）

SO2的污染属于低浓度长期污染，对生态环境一般是一种慢性叠加性长期危害，它已经对自然生态平衡、人类健康、工农业生产、建筑物、材料等方面造成一定程度的危害。

SO2是通过呼吸道系统进入人体，与呼吸器官作用，引起或加重呼吸器官的疾病。如鼻炎、咽喉炎、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺癌等。

大量资料表明，SO2与大气中其他污染物协同作用，对人体健康的危害更大。

生活垃圾焚烧中产生的来源于垃圾中含硫物质的氧化。

2.氮氧化物NO x

氮氧化物通常是指一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），NO是一种无色无味气体，在空气中能与氧（O2）或臭氧反应（O3）生成NO2。NO2是红棕色气体，有刺激性，NO2在阳光

作用下能形成NO和O3。

NO本身无刺激性，但它能作用于动物的中枢神经系统，NO在高浓度小（如3057mg/m3）几分钟即可引起动物麻痹和惊厥，甚至死亡。它还能和血红蛋白结合，形成亚硝基血红蛋白，使血液中高铁血红蛋白含量增加，导致红细胞携带氧的能力下降。

NO2是刺激性气体，毒性是NO的4～5倍

氮和氧结合的化合物有：、NO、NO3、NO2、N2O4、N2O5等，总起来用氮氧化物（NO x）表示，其中造成大气污染的NO x主要是指NO和NO2，而NO2的。大气中天然排放的NO x，主要来自土壤和海洋中有机物分解，属于自然界氮循环过程。人为活动排放的NO x主要来自煤炭的燃烧过程。每燃烧1t煤则产生大约8～9kg的氮氧化物。汽车尾气和天然气、石油燃烧的废气也含有NO x，化肥的使用也产生NO x。化石燃料燃烧生成的NO x中有90％以上是NO，其余为NO2。

3.一氧化碳CO

4.氯化氢HCL

5.烟尘

6.铅

7.镉

8.汞

9.铬

10.砷

11.二恶英类PCDD/Fs

七、二噁英（TCDD）和呋喃（TCDF）

氯化二苯二噁英和氯化二苯呋喃是有毒物质。其毒性是在20世纪70年代意大利的一次事故中发现的。之后，又发生了许多其他类似事故，使人们更多地开始注意这一类物质的排放。世界各地科学家们作了大量努力终于弄清了二噁英和呋喃是如何形成的，并且找到了解决办法。他们认为，二噁英形成的先决条件是有机化合物，即所谓原子团、氧、氯即热能。

氯化二苯二噁英和氯化二苯呋喃包含C、H、O和Cl，见图5-10。它们的基本结构系统（2个苯环），不过在氯原子的数量和结构上各不系统。

一、去除垃圾中二噁英/呋喃的基本措施

形成二噁英/呋喃的先决条件是有机化合物，氧、氯即热能。当垃圾被运到焚烧厂时，二噁英/呋喃含量就已达50毒性当量（ng/m3）。此外，垃圾焚烧过程中也会产生二噁英/呋喃。因此，要采取有效措施消除它，特别是要消除在焚烧后期消除的二噁英和呋喃，并至少应控制在最低水平。

控制二噁英和呋喃形成，其有效方式是控制垃圾焚烧过程，特别需要注意的有：

1.尽可能完善焚烧控制系统

（1）垃圾焚烧均匀化；

（2）尽量减少过量空气量（比如通过烟气再循环）；

（3）改进自动焚烧控制系统，优化进炉垃圾量，尽量减少风量，充分燃烧，使离开焚烧炉膛的未燃尽的有机物含量减少，二噁英和呋喃再次形成的数量也就越少。