大港垃圾焚燒工程控制二惡英排放的優化設計

劉帥，康建

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074）

大港垃圾焚燒工程控制二惡英排放的優化設計

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津300074）

對生活垃圾焚燒工程中控制二惡英排放的工藝技術進行深入分析和總結，并且在大港垃圾焚燒工程的煙氣凈化設計中采用新的二惡英去除工藝方法，通過工程實例，驗證新工藝方法的效果，為今后類似工程的設計提供借鑒和參考。

垃圾焚燒；二惡英；優化設計

眾所周知，垃圾焚燒工程是目前對生活垃圾處理減量化的最有效途徑，然而焚燒所帶來的煙氣污染物問題（尤其是劇毒物質二惡英）尤為引人關注。以大港垃圾焚燒工程為例，針對去除二惡英的工藝方法定性定量的進行優化設計及研究。

1 垃圾焚燒工程產生煙氣中二惡英的特點和來源

二惡英主要是指二惡英類化合物元素。在垃圾焚燒工程所產生煙氣當中，二惡英成分主要有以下特點：（1）低溫時，化學性質平穩性高；高溫時（≥750℃），分解度高。（2）二惡英類化合物的熔點與沸點較高，在氧化過程和酸堿反應過程時，結構穩定。（3）二惡英類化合物在生物作用的影響下，分解緩慢，附著土壤結構的能力強。（4）容易累積在人體的脂肪內，對人體造成損害。

垃圾焚燒工程產生二惡英的主要來源有兩個：（1）存在于生活垃圾自身中，盡管大部分二惡英分解于高溫過程，然而燃燒后依舊有部分被排放出來。（2）燃燒過程中重新生成，當焚燒爐溫低于850℃，廢物的停留時間小于2 s，會再次生成二惡英。

2 大港垃圾焚燒工程的工程概況

大港垃圾焚燒工程布置在天津濱海新區大港區南港輕紡工業園東南角一市政公用設施地塊內，根據地塊規劃，垃圾焚燒工程布置在場地東南一角，遠離其他規劃用地。規劃日處理垃圾規模為2×500 t，擬采用往復式爐排焚燒爐，設兩條日處理能力為500 t的焚燒-煙氣凈化線。垃圾由濱海新區市容委部門負責從各轉運站用垃圾運輸車運至本工程的垃圾坑內。本項目的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 煙氣凈化工藝流程圖

3 大港垃圾焚燒工程煙氣凈化工藝技術

大港垃圾焚燒工程設置兩條煙氣凈化線與兩條焚燒線相對應。

煙氣凈化采用“SNCR+半干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵器除塵”的組合處理方法，即由氫氧化鈣與水混合形成一定濃度的石灰漿。該石灰漿經旋轉霧化器噴入脫酸反應塔中，與余熱鍋爐中含有SO2，HCl，HF等酸性氣體的熱煙氣發生反應。在反應過程中，石灰漿漿液中的水分得到蒸發，同時煙氣得到冷卻并獲得干燥的固態反應生成物CaCl2，CaF2，CaSO4等，該冷卻過程還使二惡英、呋喃和重金屬產生凝結。反應生成物部分由脫酸塔底部排出，部分隨煙氣一起進入袋式除塵器。在除塵器內，煙氣中的酸性氣體與未反應的反應劑進一步反應，各種顆粒物如煙氣中的煙塵、凝結的重金屬、反應劑和反應物附著于濾袋表面，經壓縮空氣反吹排入除塵器灰斗，煙氣經引風機排入煙囪，然后排入大氣。

從脫酸反應塔和袋式除塵器收集的飛灰，經鏈式輸送機和斗式提升機輸送到飛灰儲倉中，由汽車外運至安全填埋場處置。大港垃圾焚燒工程采用半干法脫酸與袋式除塵器相組合的煙氣凈化工藝，并輔以活性炭噴射系統及選擇性非催化脫NOx工藝（SNCR）。本項目煙氣排放限值嚴于《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2001），在滿足環境影響報告書批復要求的前提下，參照歐盟2000/76/EC排放標準進行設計。為了使重金屬、二惡英及呋喃等污染物的排放濃度降低，尾部的煙氣在袋式除塵器之前噴入活性炭，活性炭可吸附Hg等重金屬及二惡英等污染物。并在袋式除塵器中和其他粉塵一起被捕捉下來，從而有效地控制煙氣中的有害物濃度。

4 大港垃圾焚燒工程煙氣凈化系統優化設計的意義

本工程煙氣凈化系統已可以滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2001）和歐盟2000/76/EC排放標準，提出優化煙氣凈化系統主要是考慮以下幾點。

（1）大港垃圾焚燒工程坐落在天津市濱海新區，濱海新區是繼深圳、上海浦東新區之后，我國又一大區域性的經濟開發區，新區將逐步成為經濟繁榮、社會和諧、環境優美的宜居生態型新城區。因此，為響應濱海新區對環保的要求，本項目的煙氣凈化系統顯得尤為重要。

（2）根據我國國情及垃圾特性，我國的污染物排放標準略低于歐盟2000/76/EC排放標準，而隨著我國對環境保護的逐漸重視，國家標準逐步要優于歐盟標準，為了適應新形勢下的環保要求，提出新的工藝方法來提高煙氣污染物排放標準。

（3）二惡英對人體危害極大，目前各生活垃圾焚燒工程周邊的居民對環境的要求極高，本項目為了避免不必要的社會不穩定因素及糾紛，故而對去除二惡英的煙氣凈化提出更高要求。

5 去除二惡英的新技術工藝描述及應用

綜合上述原因，為了建立煙氣凈化系統的“標桿”，現在原有工藝方案基礎上，對本項目去除二惡英的工藝路線采用新方法，在布袋除塵器側壁加裝活性炭投放口，將定量的活性炭直接噴入布袋除塵器內部，使干態活性炭更加充分地與煙氣中的重金屬及二惡英接觸，并在一段時間內監測活性炭投放量與凈化后的煙氣成分的數據變化，現將采用新方法的大港項目與另一采用常規工藝方法的類似項目的數據列入表1，用以比較常規方法和文中方法對控制污染物排放的效果。

表1 大港垃圾焚燒發電項目與某垃圾焚燒發電廠煙氣處理對比

由表1試驗數據可以看出，采用新工藝的大港工程與另一采用常規方法的焚燒項目基本都能夠達到歐盟2000/76/EC排放標準的要求，但采用新工藝方法的大港項目數據明顯優于另一項目的數據，以及2000/76/EC排放標準，采用新工藝后的二惡英去除率達到了98.5%。

本項目額外活性炭投入量為40 kg/h，全年運行8 000 h，活性炭噴入布袋除塵器為間歇性噴入，折合運行投入4 000 h。全年額外消耗活性炭量為160 t，折合費用為96萬元。

煙氣凈化系統既要考慮經濟性和環保性，又要根據不同的標準采取不同的措施。大港垃圾焚燒工程坐落于天津市濱海新區，地理位置具有重要的政治意義和環保意義，故而煙氣凈化系統采用高標準，優化傳統設計方法，額外增加部分投入用以更好地去除由焚燒帶來的煙氣有害物質，從而使項目的環保排放指標優于2000/76/EC排放標準。通過數據比較，總結出一種科學計算的方法，用于在布袋除塵器中不同位置加噴活性炭去除二惡英。本方法還可以適用于其他已建成的垃圾焚燒發電廠，在大小修期間，通過對布袋除塵器進行技術和設備改造和優化時，根據不同的標準要求，在不同位置加噴經計算得來的活性炭量，達到優化控制二惡英排放的效果。

6 結語

（1）通過實例驗證，采用本方法可以有效降低二惡英及煙氣中其他有害成分的排放指標，優于當前國家標準和2000/76/EC排放標準。

（2）采用本方法控制二惡英的排放會產生一部分額外的活性炭投入，增加了部分運行成本，可根據不同的排放指標要求，酌情考慮投入成本。

（3）該方法應用簡單，適合于我國現行的垃圾焚燒工程，具有普遍適用性。針對已建成的垃圾焚燒工程，可以通過檢修期，對技術和設備的優化來提高對污染物排放指標的要求。

（4）提出一種新的思路，通過對布袋除塵器的改造用以將二惡英的排放量降低，這種思路還可以應用到降低其他污染物的排放指標，為類似工程設計提供借鑒。

[1]住房和城鄉建設部標準定客研究所.生活垃圾焚燒技術導則[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]五州工程設計研究院.生活垃圾焚燒處理工程技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]合肥市生活垃圾焚燒發電工程初步設計[R].中國市政工程華北設計研究總院有限公司，2009.

Optimal design to control dioxin emissions in Dagang domestic waste incineration project

LIU Shuai,KANG Jiancun
（North Chian Municipal Engineering Design&Research Institute Co.LTD,Tianjin 300074,China）

This paper has analyzed and summarized the dioxin removal technology in domestic waste incineration.And the paper has used new dioxin removal technology in flue gas purification design of Dagang domestic waste incineration power generation project.The effect of the new method is verified by the engineering example,which can be used as a reference for the design of similar projects in the future.

waste incineration;dioxin;optimal design.

X701

A

1674-0912（2017）06-0037-03

2017－06－02）

劉帥（1984－），男，河北滄州人，碩士，工程師，專業方向：熱能工程。