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李兆君如何控制焚烧后烟气中二恶英物流

时间:2019年11月29日

生活垃圾焚烧产生二恶英的主要机制有两种:前驱物合成和从头合成。前驱体物质可以通过不完全燃烧,或者飞灰表面异相催化反应生成。从头合成机制是在低温下利用大分子碳和飞灰上的氯形成二恶英。

垃圾焚烧过程中二恶英的污染控制技术主要包括燃烧中控制和燃烧后烟气污染控制两种。燃烧中控制主要是在过程中控制二恶英的产生,而燃烧后控制主要是在末端对燃烧过程中二恶英污染物进行进一步的脱除处理,以减少二恶英的排放量。焚烧后烟气中二恶英的控制技术有:

1洗涤器结合袋式过滤器或静电除尘器

洗涤器与静电除尘器或者袋式过滤器对PCDD/F的联合脱除效果要优于单独使用时的效果。Kim等人使用了包括一个散热器,一个洗涤器和一个湿式静电除尘器的联合气体清洁系统,实现了90-92%的二恶英移除效率,并同时有效的移除了NOx,SOx,HCl和灰尘。

然而,近几年研究者们发现湿式洗涤器会导致PCDD/F量的增加,使得湿式洗涤器变成了一个潜在的污染源。目前通常在湿式洗涤器中添加活性炭粉末,或者通过对湿式洗涤器的改进,例如增加内部循环水体积,减少冷却和吸收塔底部的储存部分,可以湿式洗涤器对PCDD/F的记忆效应达到最小化。

2活性炭吸附

活性炭吸附二恶英的过程包括两个步骤:首先,将活性炭注射入废气流中;随后,在废气下游安置静电除尘器或者织物过滤器来移除使用后的活性炭和残余的灰尘。

活性炭吸附移除PCDD/F的效率通常比较高,在一个装配有旋风分离器,干石灰洗涤器和织物过滤器的生活垃圾焚烧炉中注射活性炭可以在第一年将二恶英的移除效率从26.9%提高到96.6%。由于活性炭对二恶英的吸附效果良好,已经在垃圾焚烧厂中得到了广泛的应用。

3催化过滤器

催化氧化技术直接破坏废气中的PCDD/F被证明是一项有效的技术,其可以将废气中PCDD/F的浓度降低至0.1ngTEQ/Nm3以下。催化氧化的反应器有不同的形态,但是如果单独用于去除PCDD/F的话,常用的反应器类型是催化过滤器。

4催化氧化联合脱除NOx过程

用于选择性催化还原NOx的V2O5/WO3-TiO2催化剂也可以有效的去除PCDD/F,将其转化为二氧化碳,水和HCl,且其反应温度与脱除NOx反应的温度一致。也就是说,可以在一个整体反应器中通入氨气,进行PCDD/F和NOx的联合脱除。

然而,在进行PCDD/F和NOx的联合脱除时,常用的方法是将催化剂沉积在蜂窝型载体或者金属板载体上。目前这一方法已经实现了工业上的成功应用。例如,Goemans等人报道了比利时根特市的城市垃圾焚烧厂中,联合脱除设备可以有效的脱除99%的二恶英和90%的NOx。

5电子辐射过程

电子辐射过程是在废气中破坏二恶英的新方法。电子束辐射可处理大量的废气,特别是当废气温度相对低的时候。同时,这一过程没有二次污染,能耗适中,且过程简单,可以在现有的焚烧炉上直接安装,因此具有良好的发展前景。

Han等人使用10kGy的电子加速器时,氯苯的降解率达85%。Hirota等人在200℃下使用14kGy的电子加速器在实际的垃圾焚烧厂中获得了超过90%的PCDD/F分解率。与袋式过滤器相比,其成本要减少接近50%。

6其他技术

等离子体技术最近被证明可以应用于垃圾焚烧厂中飞灰和废气的处理,但其中可能会产生一些不利的副产物。一种可能的技术是将等离子体与催化法结合。与单纯的SCR系统相比,联合系统的操作温度可以显著减少,而且等离子体中产生了很多有利于二恶英消除的活性粒子,而等离子体产生的不利的副产物可以通过催化作用消除。

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