大港垃圾焚烧工程控制二恶英排放的优化设计

刘帅，康建

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074）

大港垃圾焚烧工程控制二恶英排放的优化设计

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074）

对生活垃圾焚烧工程中控制二恶英排放的工艺技术进行深入分析和总结，并且在大港垃圾焚烧工程的烟气净化设计中采用新的二恶英去除工艺方法，通过工程实例，验证新工艺方法的效果，为今后类似工程的设计提供借鉴和参考。

垃圾焚烧；二恶英；优化设计

众所周知，垃圾焚烧工程是目前对生活垃圾处理减量化的最有效途径，然而焚烧所带来的烟气污染物问题（尤其是剧毒物质二恶英）尤为引人关注。以大港垃圾焚烧工程为例，针对去除二恶英的工艺方法定性定量的进行优化设计及研究。

1 垃圾焚烧工程产生烟气中二恶英的特点和来源

二恶英主要是指二恶英类化合物元素。在垃圾焚烧工程所产生烟气当中，二恶英成分主要有以下特点：（1）低温时，化学性质平稳性高；高温时（≥750℃），分解度高。（2）二恶英类化合物的熔点与沸点较高，在氧化过程和酸碱反应过程时，结构稳定。（3）二恶英类化合物在生物作用的影响下，分解缓慢，附着土壤结构的能力强。（4）容易累积在人体的脂肪内，对人体造成损害。

垃圾焚烧工程产生二恶英的主要来源有两个：（1）存在于生活垃圾自身中，尽管大部分二恶英分解于高温过程，然而燃烧后依旧有部分被排放出来。（2）燃烧过程中重新生成，当焚烧炉温低于850℃，废物的停留时间小于2 s，会再次生成二恶英。

2 大港垃圾焚烧工程的工程概况

大港垃圾焚烧工程布置在天津滨海新区大港区南港轻纺工业园东南角一市政公用设施地块内，根据地块规划，垃圾焚烧工程布置在场地东南一角，远离其他规划用地。规划日处理垃圾规模为2×500 t，拟采用往复式炉排焚烧炉，设两条日处理能力为500 t的焚烧-烟气净化线。垃圾由滨海新区市容委部门负责从各转运站用垃圾运输车运至本工程的垃圾坑内。本项目的工艺流程图如图1所示。

图1 烟气净化工艺流程图

3 大港垃圾焚烧工程烟气净化工艺技术

大港垃圾焚烧工程设置两条烟气净化线与两条焚烧线相对应。

烟气净化采用“SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器除尘”的组合处理方法，即由氢氧化钙与水混合形成一定浓度的石灰浆。该石灰浆经旋转雾化器喷入脱酸反应塔中，与余热锅炉中含有SO2，HCl，HF等酸性气体的热烟气发生反应。在反应过程中，石灰浆浆液中的水分得到蒸发，同时烟气得到冷却并获得干燥的固态反应生成物CaCl2，CaF2，CaSO4等，该冷却过程还使二恶英、呋喃和重金属产生凝结。反应生成物部分由脱酸塔底部排出，部分随烟气一起进入袋式除尘器。在除尘器内，烟气中的酸性气体与未反应的反应剂进一步反应，各种颗粒物如烟气中的烟尘、凝结的重金属、反应剂和反应物附着于滤袋表面，经压缩空气反吹排入除尘器灰斗，烟气经引风机排入烟囱，然后排入大气。

从脱酸反应塔和袋式除尘器收集的飞灰，经链式输送机和斗式提升机输送到飞灰储仓中，由汽车外运至安全填埋场处置。大港垃圾焚烧工程采用半干法脱酸与袋式除尘器相组合的烟气净化工艺，并辅以活性炭喷射系统及选择性非催化脱NOx工艺（SNCR）。本项目烟气排放限值严于《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001），在满足环境影响报告书批复要求的前提下，参照欧盟2000/76/EC排放标准进行设计。为了使重金属、二恶英及呋喃等污染物的排放浓度降低，尾部的烟气在袋式除尘器之前喷入活性炭，活性炭可吸附Hg等重金属及二恶英等污染物。并在袋式除尘器中和其他粉尘一起被捕捉下来，从而有效地控制烟气中的有害物浓度。

4 大港垃圾焚烧工程烟气净化系统优化设计的意义

本工程烟气净化系统已可以满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）和欧盟2000/76/EC排放标准，提出优化烟气净化系统主要是考虑以下几点。

（1）大港垃圾焚烧工程坐落在天津市滨海新区，滨海新区是继深圳、上海浦东新区之后，我国又一大区域性的经济开发区，新区将逐步成为经济繁荣、社会和谐、环境优美的宜居生态型新城区。因此，为响应滨海新区对环保的要求，本项目的烟气净化系统显得尤为重要。

（2）根据我国国情及垃圾特性，我国的污染物排放标准略低于欧盟2000/76/EC排放标准，而随着我国对环境保护的逐渐重视，国家标准逐步要优于欧盟标准，为了适应新形势下的环保要求，提出新的工艺方法来提高烟气污染物排放标准。

（3）二恶英对人体危害极大，目前各生活垃圾焚烧工程周边的居民对环境的要求极高，本项目为了避免不必要的社会不稳定因素及纠纷，故而对去除二恶英的烟气净化提出更高要求。

5 去除二恶英的新技术工艺描述及应用

综合上述原因，为了建立烟气净化系统的“标杆”，现在原有工艺方案基础上，对本项目去除二恶英的工艺路线采用新方法，在布袋除尘器侧壁加装活性炭投放口，将定量的活性炭直接喷入布袋除尘器内部，使干态活性炭更加充分地与烟气中的重金属及二恶英接触，并在一段时间内监测活性炭投放量与净化后的烟气成分的数据变化，现将采用新方法的大港项目与另一采用常规工艺方法的类似项目的数据列入表1，用以比较常规方法和文中方法对控制污染物排放的效果。

表1 大港垃圾焚烧发电项目与某垃圾焚烧发电厂烟气处理对比

由表1试验数据可以看出，采用新工艺的大港工程与另一采用常规方法的焚烧项目基本都能够达到欧盟2000/76/EC排放标准的要求，但采用新工艺方法的大港项目数据明显优于另一项目的数据，以及2000/76/EC排放标准，采用新工艺后的二恶英去除率达到了98.5%。

本项目额外活性炭投入量为40 kg/h，全年运行8 000 h，活性炭喷入布袋除尘器为间歇性喷入，折合运行投入4 000 h。全年额外消耗活性炭量为160 t，折合费用为96万元。

烟气净化系统既要考虑经济性和环保性，又要根据不同的标准采取不同的措施。大港垃圾焚烧工程坐落于天津市滨海新区，地理位置具有重要的政治意义和环保意义，故而烟气净化系统采用高标准，优化传统设计方法，额外增加部分投入用以更好地去除由焚烧带来的烟气有害物质，从而使项目的环保排放指标优于2000/76/EC排放标准。通过数据比较，总结出一种科学计算的方法，用于在布袋除尘器中不同位置加喷活性炭去除二恶英。本方法还可以适用于其他已建成的垃圾焚烧发电厂，在大小修期间，通过对布袋除尘器进行技术和设备改造和优化时，根据不同的标准要求，在不同位置加喷经计算得来的活性炭量，达到优化控制二恶英排放的效果。

6 结语

（1）通过实例验证，采用本方法可以有效降低二恶英及烟气中其他有害成分的排放指标，优于当前国家标准和2000/76/EC排放标准。

（2）采用本方法控制二恶英的排放会产生一部分额外的活性炭投入，增加了部分运行成本，可根据不同的排放指标要求，酌情考虑投入成本。

（3）该方法应用简单，适合于我国现行的垃圾焚烧工程，具有普遍适用性。针对已建成的垃圾焚烧工程，可以通过检修期，对技术和设备的优化来提高对污染物排放指标的要求。

（4）提出一种新的思路，通过对布袋除尘器的改造用以将二恶英的排放量降低，这种思路还可以应用到降低其他污染物的排放指标，为类似工程设计提供借鉴。

[1]住房和城乡建设部标准定客研究所.生活垃圾焚烧技术导则[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]五州工程设计研究院.生活垃圾焚烧处理工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]合肥市生活垃圾焚烧发电工程初步设计[R].中国市政工程华北设计研究总院有限公司，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）

刘帅（1984－），男，河北沧州人，硕士，工程师，专业方向：热能工程。