生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成及控制技术探讨

生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成及控制技术探讨生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成及控制技术探讨城市生活垃圾焚烧处理方法目前已成为各国处理废弃物最主要的和最有效的技术之一。但是，焚烧过程中不可避免地会产生大量的污染物，如颗粒物、酸性气体、重金属以及二噁英。这些污染物对人体健康存在着极大的危害，而尤以二噁英的毒害最大，去除难度也最高，因此世界各国的许多专业人士正不断地在寻找消除二噁英的行之有效的方法。本文将重点介绍在城市生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的主要控制、减排方法和措施。在大力倡导“循环经济”的今天，伴随着自然资源再利用的口号，现代化的城市生活垃圾焚烧发电工程不断新建。垃圾焚烧工程不但因处置收益及环保发电上网优价政策的鼓励而成为目前许多投资者新的投资方向，而且也是涉及市政建设及城市环卫事业发展的战略重点。众所周知，焚烧会产生诸如SOx,NOx,CO,CO2,亚微粉尘甚至二噁英(PCDDs)及呋喃(PCDFs)等对环境对人体极其有害的物质。如何有效地控制这些物质的排放，已成为建设一个现代化垃圾焚烧发电厂所首先要考虑的问题，也成为许多政府部门在BOT招标中考量的重要方面。二噁英的生成来自于自然界与人工。目前的研究表明，二噁英大部分来源于人工工程的产物。焚烧被认为是二噁英的主要制造源。中国已于2004年加入”斯德哥尔摩”协定（StockholmConvention），将根据协定致力于二噁英类持久性有机污染物POPｓ的减排。一、二噁英的理化特点目前通常我们所称的二噁英实为二噁英类化合物的统称，包括二噁英族(PCDDs)及呋喃(PCDFs)。二噁英类物质基本结构为三环芳香族含氯碳氢氧化合物，共有八个位置能与氯原子结合。因氯原子数及位置不同，PCDDs共有75种同源物，与此对应PCDFs则有135种之多。这些同源物质的化学物理及毒性不尽相同。由2,3,7,8-四氯二噁英毒性最强，因此最受关注，其余则通常以计算之后的毒性当量(InternationalToxicEquivalants,I-TEQ)来表示。2,3,7,8-四氯二噁英的毒性当量系数TEF(ToxicityEquivalencyFactor,)定义为1，其他衍生物的毒性为其相对值，一般随氯取代基的增加，毒性减小。二噁英具有亲脂性，进入人体后易在脂肪中进行累积，进而对人体产生毒害。这种被称为历史上最毒的合成毒之一的物质，不但会致癌，而且也会造成人体生殖异常，免役异常及荷尔蒙异常。其理化特性表现为高熔点与高沸点。水中溶解性不大，室温下为固体，随氯取代基之增加(一氯~八氯)，分子量(218.5~400)以及溶、沸点(114.3ºC~332ºC)随之上升，而水溶性(318g/L,25ºC~0.0004g/L,20ºC)则随之降低,挥发性也越低。二、在生活垃圾焚烧工程中二噁英的形成机理在原生垃圾中存有大量氯基物质，俗称其二噁英是超标存在的。焚烧炉入炉垃圾二噁英含量一般为5~57ngTEQ/kg。的当焚烧温度在550ºC~700ºC时迅速(0.1~0.2s)会产生大量的二噁英。大型生活垃圾焚烧工程的研究结果表明，25%的PCDDs和90%的PCDFs在焚烧的高温烟气643ºC~487ºC生成，当焚烧烟气达到850ºC以上超过2秒时，聚合物的反应速度远小于二噁英的分解速度，其分解率可达98%以上。二噁英的烟气从高温降到低温在250ºC~500ºC之间时会再合成，其合成机理主要是”de-novo”机理和前驱物(Precursors)催化生成PCDDs。PCDDs主要合成途径有ullmann缩合反应、自由基反应、邻苯二酚反应及取代反应四种。而PCDFs的合成途径则有多氯联苯氧化、多氯酚的聚合反应及多氯酚与多氯苯的反应等三种。De-novo合成反应物质主要为巨分子的碳结构，包括活性碳，焦碳，生煤灰，飞灰，残留碳等，这些物质经反应催化形成PCDDs，高峰温度在300ºC左右。前驱物的异相催化反应为较小的有机分子，包括丙稀，甲苯，氯苯，氯酸等。低温催化反应的前驱物可以是氯酚，氢苯等化学结构与二噁英类似的物质也可以是分子结构不相似的不含氯有机物，如脂肪族化合物，芳香族化合物，乙炔和丙稀。De-novo所需的氯主要是由DeaconProcess反应在Cu2+等的催化下从HCL转化而来。飞灰表面的金属或金属氧化物在de-novo时表现出强催化性的主要物质有氯化铜、氯化铁、氧化镍、氧化铝等。研究表明，前驱物浓度，氯的浓度，温度，催化剂，含氧量及含硫量对生活垃圾焚烧过程中的二噁英的生成及排放有重要影响。三、二噁英的减排及控制技术随着社会经济的发展，城市生活环保要求变得越来越迫切，控制及减排二噁英成为必需。二噁英的减排及控制技术主要是从降低前驱物的形成及处理己生成的二噁英入手。其处理技术可分为前处理，过程控制减排