垃圾焚烧发电及其烟气净化（一）一、垃圾焚烧发电1. 垃圾焚发电概念所谓垃圾焚发电：就是收集城市生活垃圾，密封运输到垃圾焚烧发电厂的垃圾仓，贮存3-5天后经垃圾吊抓运到垃圾料斗，进入垃圾焚烧炉内燃烧，垃圾燃烧所放出的热量加热给水，使余热锅炉管内炉水变成具有一定温度和压力的蒸汽，然后其蒸汽送至汽轮发电机产生电能。

而垃圾燃烧后所产生的烟气送入烟气净化系统处理后经烟囟排入大气，垃圾燃烧后所产生的炉渣经炉渣处理系统处理后送往填埋厂或作为其他用途，飞灰经收集到灰库经固化处理后外运。

垃圾焚烧厂的主要工艺流程：垃圾前处理系统、垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统、渗沥液污水处理系统、灰渣处理系统。

2.垃圾焚烧处理的特点垃圾焚烧发电技术从经过百年的应用发展，在技术上已经比较成熟，在处理城市生活垃圾方面得到了广泛的应用。

垃圾焚烧发电具有的主要优点：（1）无害化程度高：垃圾焚烧处理不会污染地下水、臭气不外溢、焚烧炉渣和飞灰能综合利用；（2）减量效果好：垃圾经过焚烧，可减重80％和减容90％以上，减量效果好，仅余下少量的炉渣可综合利用；（3）资源化效果显著：垃圾焚烧所产生的余热可以用来供热或发电，垃圾中的金属还可利用，可以充分实现垃圾处理的资源化；（4）节省土地资源：垃圾焚烧厂占地面积小，同样处理能力（如1200t/d）垃圾焚烧发电厂则节约800亩土地；（5）无需预处理：垃圾无需分拣、破碎等预处理可直接入炉进行焚烧；（6）建设标准高：垃圾焚烧厂既要作为环保示范教育基地，外形美观场内干净整洁、绿化程度高排放达标，又节约了垃圾处理用地、缩短了垃圾运输距离；（7）可全天候作业：垃圾焚烧处理厂相对封闭，可全天作业，不易受天气因素影响。

3.垃圾焚烧发展现状垃圾焚烧发电作为环保公益事业发展非常快，目前全世界共有垃圾焚烧厂2100座，其中垃圾焚烧发电厂约1000座。

总焚烧处理能力为62.1万吨/日，年焚烧垃圾量为1.65亿吨，相当于我国城市垃圾年清运量。

垃圾焚烧厂主要分布于发达国家和地区，约35个国家和地区建有垃圾焚烧厂。

其中欧盟19个国家共建有425座，年处理能力6360万吨，占38％；日本共建有1374座，年处理能力约4030万吨，占24％；美国共建有143座，年处理能力约314万吨，占19％；东亚部分地区（中国、韩国、新加坡、泰国等）共建有160座，年处理能力2400万吨，占15％；其他地区（俄罗斯、克兰、加拿大、巴西、摩纳哥等）共建有30座，年处理能力约为600万吨，占4％。

二、烟气净化与处理在生活垃圾焚烧过程产生的烟气中，含有大量的污染物，这些物质对环境都有不同程度的影响。

因此，焚烧烟气在排入大气之前，必须进行净化处理，使之达到排放标准。

垃圾焚烧烟气中的污染物有：颗粒物、酸性气体、重金属和有机污染物，其中有机污染物中的二噁英类和呋喃类不是某种物质，而是一类物质的总称。

1.污染物的产生机理颗粒物是垃圾焚烧后产生的一小部分质小体轻的物质在气流携带及热泳力的作用下，与焚烧产生的高温气体一起在炉膛内上升，经过与锅炉的热交换后从锅炉出口排出，形成含有颗粒物即飞灰的烟气流；氯化氢和氟化氢是含氯料、厨余、聚氯乙烯高温时分解放出HCI、HF、SO2、SO3气体；氮氧化物是垃圾焚烧过程中的N2和O2的氧化反应，另外含氮有机物的燃烧的燃烧也可以生成N O×；一氧化碳是由于生活垃圾中有机可燃物不完全燃烧产生的。

重金属污染物是生活垃圾所含重金属及其化合物的蒸发而产生；有机污染物（主要是二噁英）的产生过程：（1）焚烧过程中形成：在生活垃圾干燥、燃烧、燃烬的过程中，有机类物质分解生成低沸点的烃类物质，再进一步被氧化生成CO2和H2O。

如果在此过程中，局部供氧不足，含氯有机物就会形成二噁英的前驱物，这些物质再经过一系列复杂的化学反应，就可能性生成剧毒性的二噁英类物质。

（2）焚烧以后生成。

因不完全燃烧而产生的剩余部分前驱物，在烟气中所含金属（cu等）的催化作用下，可能再次形成二类污染物。

2.烟气净化工艺的分类垃圾焚烧烟气净化工艺可分为湿法、半干法和干法三种颗粒物净化技术：垃圾焚烧厂的颗粒物控制可以分为静电分离过滤、离心沉降及湿法洗涤等几种形式。

常用的净化设备有静电除尘器、袋式除尘器和文丘里洗涤器等。

静电除尘器和袋式除尘器广泛应用于发达国家垃圾焚烧厂对烟气中颗粒物的净化。

静电除尘器可以使颗粒物的浓度控制在45mg/Nm3以下，而袋式除尘器的净化效果优于静电除尘器；酸性气体污染物净化技术：HCI、HF、S O×的去除机理是酸碱中和反应。

碱性吸收剂（如NaOH、CA（OH）2）以液态（湿法）、液/固态（半干法）或固态（干法）的形式与HCI、HF、S O×污染物发生化学反应。

氮氧化物的净化技术：NO的净化是最困难且费用最昂贵的技术。

垃圾焚烧烟气中的NO×以NO为主，利用常规的化学吸收法很难达到有效去除。

常用净化方法有选择性非催化还原法（SNCR）、选择性催化还原法（SCR）、氧化吸收法、吸收还原法等。

其中SNCR法在垃圾焚烧烟气净化中应用最多。

有机污染物的净化：降低垃圾焚烧厂烟气中的多氯二苯二噁英（PCDD S）、多氯代二苯并呋喃（PCDF S）浓度的主要方法是控制PCDD S、PCDF S的生成。

其控制措施主要包括：（1）选用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧；（2）控制炉膛及二次燃烧室内烟气温度不低于850℃，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停时间不少于2S；（3）缩短烟气在处理和排放过程中处于300-500℃温度的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃；（4）选用新型袋工除尘器，控制除尘器入口处的烟气温度低于200℃；重金属的净化：重金属的净化主要在高效的颗粒物捕集和低温控制二个方面，三、渗沥液的处理1.垃圾渗沥水的产生量垃圾渗沥水主要产生于垃圾贮坑，是垃圾在贮坑中发酵腐烂后，垃圾内水分排也造成的，垃圾渗沥液水生量主要受进厂垃圾的成分、水分、和贮存天数的影响。

其中厨余和果皮类垃圾含水量量是影响渗沥水的主要因素。

垃圾渗沥水量一般为垃圾量的0-10％，最高渗沥液可达到15％。

2.垃圾渗沥液的性质垃圾渗沥液的特点是强臭味，有机污染物浓度高，氨氮含水量高，其水质情况如下：PH为4-8，BOD5（五日生化需氧量）为10000-50000MG/L；COD（化学需氧量）为20000-80000MG/L；SS（固体悬浮物）为500-10000MG/L；3.渗沥液处理工艺（1）混凝沉淀＋生物处理法。

先通过混凝沉淀去除渗沥水中重金属等微生物有害的物质，再与其他渗沥水一道进行生物处理，使生物处理效果更好。

此流程针对灰冷却水和洗烟废水等排放水体时采用；（2）分段混凝沉淀法：重金属用碱性混凝沉淀时，过去采用几段进行混凝处理，现在一般采用选择一种条件能同时去除多种金属离子，可以提高运行效率。

此工艺用于灰冷水和洗烟废水等排入下水道前的预处理；（3）膜处理＋生物处理法。

通过膜处理去除悬浮物和大分子难生物降解的有机物，降低后一级生物处理的负荷和难降解成分，合排放水质达标。

该工艺可应用于排放要求较高的垃圾渗沥水处理；（4）活性污泥法＋接触氧化法。

该工艺用于废水排放要求特别严的地区。

（5）生物处理法＋活性炭处理法或生物处理法＋混凝沉淀＋过滤。

该工艺用于废水必须再利用的深度处理。

在生物处理段，生物将可以分解的有机物处理，后段通过活性炭或滤料截去除残的污染物。

4.渗沥液预处理设施（1）格栅：格栅由一组（或多组）平行的金属或其他材料的栅条制成的框架，倾斜设置在废水流经的渠道上，或设置在集水池的进口处，用以截阻水粗大悬浮物和漂浮物，保护处理构筑物。

格栅分为细格栅（间距3-10mm）、中格栅（间距10-25mm）、粗格栅（间距50-100mm），另分为固定格栅和活动格栅；（2）调节池：为了减少不同生产环节水量和水质变化对污水水处理工艺过程的影响，在污水处理系统前设置调节池，调节池的设置主要与一天内各种污水的产生量及分布时间有关，其与污水处理累积量的最大差距，可以作为调节池有效容积的最小值。

（3）沉淀池：是利用重力作用去除垃圾渗沥水中的悬浮物。

它可分为平流式、竖流式及辐流式三种，每种沉淀池可分为流入、流出、沉淀、污泥和缓冲层等五部分。

5.生化处理（1）厌氧生化处理：是在没有氧化情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的处理方法，在厌氧反应过程中，复杂的有机物被降解，转化为简单、稳定的产物，同时放出能量，大部分能量以CH4形式出现。

厌氧生物处理运行费用低，剩余污泥产生量较少。

其工艺有：传统消化池和氧接触消化工艺、上流式氧污泥床反应器、氧过滤器、氧复合床反应器；（2）好氧生化处理：是好氧微生物在溶解氧存在情况下，利用水中的胶体状、溶解性的有机物作为营养，使之经过一系列生化反应，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化要求。

其工艺有：活性污泥法、生物膜法。

6.物化处理（1）混凝沉淀法：混凝是从液态连续介质中分离出呈分散状态的颗粒杂质的重要手段。

混凝过程包括混合、凝聚、絮凝等几种作用，混凝沉淀一般采用石灰、硫酸铝、FeSO4等混凝剂，可有效地去除色度、SS和重金属离子，对COD也有一定的去除效果。

混凝沉降装置包括：混凝槽、药剂投加装置、混合搅拌槽、沉淀分离槽、污泥浓缩槽、污泥贮槽等。

（2）化学氧化法：是利用氧化还原过程改变水中有毒有害物质的化学性状，达到无害化。

化学氧化可用于脱色，去除重金属，酚、氰和有机化合物的降解及消毒、除藻等。

在垃圾焚烧厂中，含重金属离子的灰冷却水、洗烟废水可采用该方法；（3）吸附法：吸附法采用活性炭对水中苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品、洗涤剂、合成染料及人工合成的许多有机化合物有较强的吸附作用。

活性炭吸附具有装置简单，对水质、水量变化适应性强的特点。

垃圾焚烧厂的废水的二次处理水和汞硫化物沉淀处理水可以用此法进行高度处理。

（4）膜分离：包括离子交换膜、反渗透膜、微孔滤膜等。

离子交换膜法是利用交换树脂中的活性OH–、H＋GN、与废水中的离子进行交换，去除废水中的可溶性离子。

该方法主要适用于盐分浓度低的废水，离子浓度1000mg/L以下，在垃圾焚烧厂中锅炉用水的处理可以使用该方法；渗透膜分离是利用特殊的薄膜对水中的成分进行选择性分离，包括电渗析、扩散渗析、扫渗透、超滤和液体膜渗析等分离技术。

（5）炉内喷雾燃烧法：是将废水喷入垃圾焚烧炉内，废水中的有机物由燃烧过程去除。

该方法能够去除有机废水，适用于高浓度有机物废水。

垃圾焚烧厂中，垃圾贮槽内废水可以用该方法处理。

四、垃圾焚烧厂恶臭污染控制与防治1.恶臭的产生及种类垃圾焚烧厂产生恶臭的地方有垃圾贮坑、从贮坑向垃圾焚烧炉加料以及焚烧过程中。