固体废物焚烧中烟气的产生及处理

固体废物焚烧中烟气的产生及处理调查报告

一、烟气的产生

许多固体废物（主要指生活垃圾）含有潜在的能量，可以通过焚烧回收利用。但由于这些固体废物的成分极其复杂，并含多种污染物如重金属，废塑料，废木材等，在焚烧过程中会发生许多化学反应，产生的烟气中除了过量空气、二氧化碳外，还含有对人体和环境有害的烟气污染物。根据这些污染物的化学、物理性质及对人体和环境的危害程度不同，主要分为有机污染物、酸性气体、重金属、颗粒物4大类。

1、有机污染物

烟气中有机污染物主要是二恶英。烟气中二恶英的一部分来自原生垃圾中自身含有的微量二恶英，由于二恶英的热稳定性较强，在焚烧过程中有一小部分未发生反应，直接进入烟气；大部分二恶英是在生活垃圾焚烧过程中形成的。二恶英的形成机理极为复杂，在垃圾焚烧过程中，有机类物质会被氧化成CO2和H2O，如果出现局部供氧不足，某些含氯的有机类物质就可能生成二恶英的前驱物，这部分物质再进行复杂的热反应，就可能生成二恶英。但这部分二恶英在高温环境中绝大部分会被裂解。在焚烧炉尾部烟道烟温处于250～500℃时，在烟气中所含的Cu、Fe、Ni等金属颗粒和未燃尽的碳（主要是CO）等的催化作用下，二恶英的前驱物与烟气中的氯化物和O2发生反应，就可能再次合成二恶英。

2、酸性气体

焚烧产生的酸性气体主要是氮氧化物（绝大部分是NO、NO2）硫氧化物（SO2、SO3）,还有少量的氯化氢（HCl）、氟化氢（HF）。氮氧化物主要由垃圾中含氮的有机物焚烧产生。硫氧化物主要来源于垃圾中含有的硫与氧气在高温条件下的氧化反应。氯化氢、氟化氢是垃圾中的含氯化合物、氟化合物如聚氯乙烯等在焚烧过程中产生的。

3、重金属类污染物

重金属类污染物主要来源于废旧电池，废旧电子元件及各种重金属废料所含的部分重金属及其化合物在焚烧过程中的蒸发。这些蒸发的物质一部分在高温下直接变为气态，以气相的形式存在于烟气中；还有一部分与焚烧烟气中的颗粒物结合，以固相的形式存在于烟气中；另有相当一部分重金属分子进人烟气后被氧化，并凝聚成很细小的颗粒物。

4、颗粒物

固废进人焚烧炉后，经过干燥、分解气化燃烧、燃烬后，燃烧物的体积和粒度都会减小，不可燃物大部分滞留在炉排上并以炉渣的形式排出，而一小部分体积小、质量轻的物质在气

流携带的作用下，与焚烧产生的高温气体一起在炉膛内上升，形成含有颗粒物的烟气流，经

过各烟道后从锅炉尾部排出。

二、烟气产量的控制

锅炉出口烟气污染物的浓度，主要取决于生活垃圾的成分和焚烧工况的控制。在固废成

分不改变的情况下，需要通过改变焚烧工况，使烟气的产量尽量减少。

影响锅炉出口烟气污染物浓度的焚烧工况的因子包括炉膛负压、炉膛温度、空气过量系

数，烟气在高温、低温区域停留的时间，炉内气体的湍流度。

具体方法如下：①将炉排分区，使垃圾翻动、破碎并与氧气充分接触②采用焚烧控制程

序ICP2000能够根据焚烧炉内的焚烧工况，自动调整每个区的炉排速度与一次风量、一次

风压达到最优比例，保证垃圾完全燃烧。③在焚烧炉的出口设计了十米左右的绝热垂直烟道，

使得烟气在850℃以上的温度中有足够的停留时间，并且在这个烟道的入口处布置二次风喷

口，将烟气进行充分搅动，在二次风口的左右侧墙上方各布置一只燃烧器，在垃圾燃烧发出

的热量较低时，燃烧器自动启动保证烟气在焚烧炉的温度一直保持在850℃以上，从而保证

了二恶英等有机污染物充分分解。

三、烟气污染物处理

通过控制焚烧工况可以减少烟气污染物生成，但是还需要经过特殊的烟气净化处理才能

达到排放标准。

1、 有机污染物的处理

在烟气的控制中，主要是控制烟气中有机污染物。所以，排出的烟气中有机物的含量较

少。将烟气的温度控制在200℃以下，将烟气通过活性炭，然后再利用袋式除尘器，将吸附

有机污染物的小颗粒物除去

2、 酸性气体的处理

①采用NO x SO 工艺联合脱硫脱氮。

NO x SO 工艺是一种干式吸附再生工艺，在电除尘器（ESP ）的下游设置流化床吸附器

（FB ）,用碳酸钠浸渍过的γ-Al 2O 3圆球作吸附剂，吸附剂吸附NO X 、SO X 后，在高温下用

还原性气体（CO 、CH 4等）进行再生，生成H 2S ，然后由克劳斯法回收硫。

脱硫脱氮的反应原理：Na 2CO 3+Al 2O 3==2NaAlO 2

2NaAlO 2+H 2O==2NaOH+ Al 2O 3

2NaOH+SO 2+12 O 2==Na 2SO 4+H 2O

2NaOH+SO 3==Na 2SO 4+H 2O 2NaOH+2NO+

2

3O 2==2NaNO 3+H 2O 2NaOH+2NO 2+12 O 2==2NaNO 3+H 2O 再生原理：2NaNO 3==Na 2O+NO 2+NO+O 2(600℃条件下)

脱出的NO x 送回燃烧室，用它来抑制NO x 的产生。

②BF 工艺法

该工艺的主题设备是一个活性炭移动床吸附器。在这个吸附器内，烟气中的被氧化成并

且溶于水中，产生稀硫酸气溶胶，由活性炭吸附，随后向吸附塔内注入氨，氨与在活性

炭的催化还原作用下生成N 2。吸附有SO 2的活性炭进入分离器加热再生，再生出的SO 2

通过克劳斯反应回收硫，再生后的活性炭可以重复使用，实验结果表明，脱硫率高达

95%，脱硝率高达50%~80% ，硫回收率达90%

3、重金属类污染物的处理

重金属类污染物的净化处理主要采取降低烟气温度活性炭吸附、滤袋除尘器捕集等措

施。重金属类污染物以固态、气态的形式存在于烟气中，当烟气温度降低时，部分气态物质

转变为可被滤袋除尘器捕集的固态或液态颗粒，而对于挥发性强的重金属如Hg 而言，即使

烟气净化系统以最低温度运行，仍有部分以气态的形式存在于烟气中，这就要靠活性炭吸附，

最终由滤袋除尘器除去。根据运行经验，烟气净化系统越在控制温度的下限运行时，重金属

类污染物的净化处理效果越好。

4颗粒物的处理

主要由滤袋除尘器完成。滤袋除尘器能将烟气中的飞灰、洗涤塔的反应物、吸附有重金

属和有机污染物的活性炭颗粒物分离出来。滤袋除尘器在运行过程中，滤袋外会附着有未反

应的Ca(OH ）2和活性炭的颗粒物，烟气通过时，残留的酸性气体和重金属、有机污染物

继续被中和、吸附，使得整个烟气净化处理系统的效率得到进一步提高。

下图是国内某公司烟气净化处理系统流程。其采用半干法除酸＋活性炭喷射＋滤袋除尘

器的处理工艺，并且配备烟气净化处理自动控制系统及烟气在线监测仪，这样就可以保证烟

气净化处理系统稳定、连续地运行，有效地去除烟气污染物。