活性炭固定床在医废焚烧烟气吸附二噁英作用研究

文/ 上海市固体废物处置中心 杨 菲 朱 杰

活性炭固定床在医废焚烧烟气吸附二噁英作用研究

Study on the Adsorption of Dioxins by Activated Carbon Fixed Bed in Waste

文/ 上海市固体废物处置中心 杨 菲 朱 杰

随着国家法规对二噁英排放要求日益严格，选择多种烟气净化设备成为各家焚烧厂的选择。本文介绍了危险废物处置中心装备活性炭固定床设备以进一步降低二噁英排放浓度的研究。

二噁英；固定床；危险废物焚烧

1 引言

随着周边民众对垃圾焚烧产生的二噁英的关注度越发加强，政府在政策层面上对废物焚烧的排放政策更加严格，各地都制定了新的环保排放标准，例如北京市的危险废物焚烧大气污染物排放标准DB11／503-2007；上海市的DB31-767-2013[1]；各地方政府也对原先存在的焚烧类企业加强的抽检，以及在线污染物浓度监测数据上传公示，时刻对各家企业进行监测，以确保企业在烟气排放过程中的达标排放，降低对周边环境的影响，降低居民对焚烧类企业的抵制情绪，响应习主席的既要金山银山，又要绿水青山的号召[2]。新标准的产生对废物焚烧类企业的环保设备提出更高的要求。焚烧废物产生的烟气成分复杂，对于在焚烧烟气处置过程中的烟气净化问题，历来是环保关注的焦点，焚烧是毁形减容，烟气净化就是后面的打扫战场问题。炉型的选择关乎烧的行不行的问题，而烟气净化工艺的选择就关乎排放能不能达标的问题。因此，选择良好适用的烟气处理工艺就成为各家废物处置类企业必须面对的问题。

危险废物焚烧产生的烟气污染物，主要是氯化氢、氮氧化物、二氧化硫、二噁英、粉尘、氟化氢、各类重金属。由于危险废物焚烧产生的烟气具有复杂性，而各类设备的效率（污染物捕获率）都达不到100%，在60-99%左右[3]，所以在对烟气进行处理的时候选择多种组合工艺，以确保烟气的排放能24小时满足政策要求。常见就有布袋除尘、中温催化脱硝、湿塔脱酸、旋风除尘、沉降室、颗粒过滤器等[4]。

2 固定床的形式

固定床就是颗粒过滤器的一种简单形式。传统的固定床过滤器，使用在钢铁、煤化工行业已经有几十年的历史，我们国内的技术源于日本，在太原钢铁研究所进行的详细的研究，并且在太原钢铁烧结机上使用固定床形式的烟气处理系统，主要是回收硝酸、硫酸同时降低二噁英和氮氧化物的排放。在危险废物焚烧线上加装这类装置，主要目的是降低二噁英的排放浓度。二噁英的存在形式，我们知道有多种形态，布袋除尘器比较适合截留颗粒类型的固态二噁英，对于小于布袋空隙的二噁英颗粒或者称为气态二噁英需要更加合适的过滤材料[5]。

固定床过滤器有如下优点：

1、适合面比较广，因为滤材可以更换，适合过滤高温、腐蚀性、易燃易爆的气体。

2、除尘效率高，和布袋式除尘器有类似的除尘效率。

3、由于过滤的机理是布朗扩散，所以对源浓度不是很敏感，类似电容效应。

4、使用方便，过滤料形式多样，总有一款适合你的烟气。

缺点如下：

1、装置体积比较大

2、如果设置滤料移动、回收、反吹装置，那么结构变的比较复杂，造价贵。

3、由于滤料层有限制，不适合烟尘浓度过高的环节，会导致需要频繁清灰[6-7]。

从以上固定床的优缺点中，不难看出，在危险废物焚烧装置上使用，适合用在布袋除尘器的末端，进一步的优化烟气处理效果，平衡二噁英的排放浓度（以往的检测经验告诉我们焚烧线的二噁英浓度是波动形式变化的类似交流电、有了这个过滤装置后，有降低二噁英的排放峰值浓度的优势。

在危废处置中心装备的是一台平行流化固定床，主要特点是内部的活性炭颗粒是不断的变换，相比较其他的颗粒固定床结构而言，气流阻力比较小，不断摩擦后颗粒物产生的粉尘类物质，因为过滤阻力的原因，富集于底面的存储仓内，不需要经常清灰，定期检查后补充新的颗粒物进行气体的即可过滤作业。

结构如下：

图1 活性炭固定床侧视图

固定床内有三个腔体装填同种活性炭，根据气流速度床层压力，对进气管道缩小，增加进气速度。根据每小时烟气量、停留时间、活性炭密度确定活性炭的床层体积量。从图1我们看到，结构比较简单，日常不需要复杂保养。

3 滤料的选择

对于滤料的选择，根据烟气处理的目标而设定，由于在危险废物焚烧过程中，固定床承担的是气态二噁英的过滤，故选择复配型活性炭颗粒，兼顾对烟气中重金属的吸附。同时颗粒的大小，兼顾整个系统的阻力大小，设计最终更换滤料前的压损低于2000帕。在国内常见的用于焚烧类固定床的活性炭颗粒大小基本尺寸直径在4mm—6mm左右，主要考虑的是系统压损。

同时，由于根据危险废物名录的规定，吸附用的活性炭颗粒，废归类HW49[8]，在年度更换滤料层后，更换下的滤料需要交友有资质的公司进行再生处理或者焚烧。由于在年度更换或者寿命到期后的活性炭处置也是一笔费用，在实际生产过程中，见过同类型的公司对固定床进行300-400摄氏度蒸汽反吹活化处理，以延长活性炭使用寿命的做法。此种做法是否合法，有待商榷。二噁英的检测是有时间性，相关检测单位没法做到24小时监测，故对这类在非检测时间段，进行活性炭再生处理的动作没法得到有效的监管，在反吹的那个时间段内，烟气中的二噁英排放浓度应当高于平时固定床工作时间的排放浓度。

4 结果与讨论

经过委托相关单位的检测以及上海市环境监测中心的监督检测，有固定床装置前后的二噁英数据对比，安装前后的环保监测二噁英排放(数据单位ngTEQ/NM3)

图2 3号焚烧线二噁英浓度对比

通过图2，我们可以看到在装备固定床后，二噁英的排放浓度有了更进一步的降低。在危险废物焚烧的烟气中可以做到和生活垃圾焚烧同样的排放浓度。这对解决焚烧厂周围的居民生活健康有积极意义，同时对居民正确认识焚烧厂有积极意义。目前固定床的相关使用成本还比较高，有可能对部分民营类的焚烧企业造成观望犹豫的状态，这需要相关政府职能部门的监管加强，因为二噁英排放对周围影响巨大，居民的意见也比较大。只有相关的烟气净化措施做到位，焚烧处置单位才能说话硬气，欢迎居民参观，欢迎政府监督检测，支持飞检。做到随时随地的达标排放。

[ 1 ] 上海市环境保护局. 上海市地方污染物排放标准[EB/OL]. (2013-12-16)[2017-4-28].

http://www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2024/ shhj2038/2013/12/85052.htm

[ 2 ] 人民网. 习近平总书记系列重要讲话读本[EB/OL]. (2014-7-11)[2017-04-28]. http://theory.people.com.cn/n/2014/0711/c40531-25267092.html

[ 3 ] 李济吾. 除尘器除尘效率测定误差理论的研究. 中国安全科学学报. 1998(8):5

[ 4 ] 林肇信. 大气污染控制工程. 北京,高等教育出版社， 1991：221-234

[ 5 ] 夏军仓. 移动颗粒层过滤除尘技术的高压实验研究.热力发电，2001(6):30-33

[ 6 ] 胡明城. 粒状活性炭固定床吸附系统的重要设计参数—空床接触时间[J]. 化工给水排水设计, 1998 (3):17

[ 7] 王助良等. 新型固定床颗粒层除尘器的研究. 洁净煤技术, 2006, 12(2):85

[ 8 ] 中华人民共和国环境保护部. 国家危险废物名录[EB/OL]. (2016-06-14)[2017-04-28]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/bl/201606/ t20160621_354852.htm

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