浅谈垃圾焚烧发电厂二恶英的产生与防治

王建均 吴印泽

（1.宜宾能投光大环保治理有限公司，四川宜宾644000；2.四川光大节能环保投资有限公司，四川成都610063）

0 引言

如今，我国通过焚烧处理的垃圾量达到总量的近30%。可是从2008年以来，垃圾焚烧发电厂的建设受到了较大的影响，禁烧的呼声此起彼伏，矛盾的焦点就是：垃圾焚烧产生的二恶英是强毒性物质，会对人体健康造成极大的损害。本文将从二恶英的产生和分解机理、垃圾发电厂的生产工艺过程、二恶英的排放标准、二恶英与垃圾焚烧发电厂的关系等方面谈谈看法，并对今后垃圾处理方向提出建议。

1 什么是二恶英

二恶英（Dioxin）是多氯二苯并对二恶英（polychlorinated dibenzo-p-dioxin，简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofuran，简称PCDFs）的总称，由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并对二恶英（PCDDs），由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并呋喃（PCDFs）。每个苯环上都可以取代1～4个氯原子，从而形成众多的异构体，其中PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。二恶英的熔融点为303～306℃，沸点为421～446.5℃，热分解温度在700℃以上。垃圾焚烧过程中产生并随烟气排放到大气环境中的二恶英化学稳定性很高，很难分解，其半衰期达5～10年，因而积聚在环境中会对大气、土壤、河流、湖泊和海洋造成污染。

自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二恶英很难自然降解消除。它包括210种化合物，毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。

环保专家称，二恶英常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸及杀虫剂生产等产业。日常生活所用的胶袋、PVC（聚氯乙烯）软胶等物都含有氯，燃烧这些物品时便会释放出二恶英，悬浮于空气中。万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。二恶英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康和生活。因此，二恶英污染是关系到人类存亡的重大问题，必须严格加以控制。

人类按每千克体重每天从大自然中摄取并积聚的二恶英约为3.5 pg-TEQ/kg·d（其中pg=10-12g，TEQ为毒性当量值），其中98%来自饮食，尤其是鱼类（60%），来自大气的仅占1.5%。人体内的二恶英的半衰期为1～10年。二恶英在人体内积蓄，会引起皮肤痤疮、头疼、忧郁、失眠、失聪等症状，即使是很微量的情况下，长期摄取时，也会引起癌症、畸形等。此外，还会引起人体内外因性内分泌的失调，从而引起人类生殖机能的畸变。

为了加深对二恶英的印象，除上述综合分析，我们再来看以下三个数据：

（1）二恶英对人致死量约为万分之一克；

（2）一位体重约为65 kg的成年人每天按上述规定一辈子（60年）摄入的二恶英总量约为0.5×10-5g，约为致死量的1/20；

（3）国内大多数垃圾焚烧发电厂遵照的二恶英排放标准（取样点设在烟囱）为0.1 ng-TEQ/Nm3（也就是欧盟Ⅱ标准），每立方米烟气的二恶英浓度为致死量的十万分之一[1]。

2 垃圾发电厂的生产工艺过程

垃圾焚烧发电厂由下列系统及设备组成：垃圾接收与储存系统、进料系统、垃圾焚烧系统、烟气净化系统、给水除氧系统及汽轮机、化学水和综合水系统、渗滤液处理系统、飞灰固化系统、电气系统、自动控制系统。

生活垃圾由城市环卫部门收集后用垃圾车运至电厂，大件垃圾需经简单粉碎、磁选，用垃圾抓斗将垃圾坑内垃圾抓取送入焚烧炉的给料溜管，再由推料器推入炉膛，与空气混合后燃烧。焚烧炉内设计温度850℃，烟气停留时间2 s以上，垃圾中有害成分（二恶英等）在炉膛内充分裂解焚烧。经过干燥、燃烧、燃烬三个阶段的充分燃烧，燃烬的炉渣排入渣池冷却后，运往厂外填埋。垃圾燃烧后产生的大量高温烟气进入余热锅炉换热，过热蒸汽进入汽轮发电机组发电[2]。

主要工艺流程图如图1所示。

图1 垃圾发电工艺流程图

3 二恶英与垃圾焚烧发电厂的关系

生活垃圾在焚烧过程中产生二恶英的条件主要有三方面：

（1）垃圾中有含氯高分子化合物，如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二恶英类前体物；

（2）在适宜的温度下：（300±100）℃；

（3）在氯化铁、氯化铜的催化作用下，与O2、HCl反应，通过重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二恶英类。可是在高温下它们会大量分解，如当烟气温度高于800℃、停留时间大于2 s时，二恶英的分解率达到99.9%。反之，在上述条件下，这些高温烟气中被分解了的前体物又会重新组合生成二恶英类。

因此，垃圾焚烧发电厂必须针对上述条件来控制和治理二恶英的生成。主要有以下两方面措施：

（1）对原生垃圾进行分类收集，对塑料、橡胶之类的含氯垃圾尽可能做到回收利用，使它们不再入炉焚烧；

（2）垃圾从干燥、预热、点火、燃烧到燃烬都是在炉排上完成的，炉排和炉膛的设计应严格确保烟气在850～1 000℃温度下停留2 s以上，否则将立即启动辅助燃烧装置。而在烟气冷却过程中，则要在适当的位置布置急冷受热面，尽快避开250～450℃温度区，以减少二恶英再合成的可能性。

目前国内垃圾焚烧发电厂所焚烧的垃圾都没有经过分类处理，即使这样，它们的二恶英排放控制指标大都能达到欧盟Ⅱ（0.1 ng-TEQ/Nm3）的标准。

4 关于二恶英控制标准的制订与执行

同所有的标准一样，环保标准的制订都是要综合考虑技术与经济两方面因素，也就是根据技术上的可能性与经济上的中国国情合理地制订。目前，GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染物控制标准》将二恶英控制在1 ng-TEQ/Nm3以下，这是参照了世界各国情况并结合中国国情制订出来的。

我国垃圾焚烧行业内的实际执行情况可见如下实例：国内某垃圾焚烧发电厂竣工验收时在余热锅炉出口与烟气处理系统交界处取了一份样（当时焚烧炉工况稳定，燃烧良好）送去奥地利二恶英检测中心，测试结果为0.4 ng-TEQ/Nm3。这表示只要燃烧控制得好，即使烟气未经处理也可达到中国标准[3]。而要达到欧盟Ⅱ标准，燃烧工况再好，不对烟气进行处理都是不行的。从技术角度来说，国内常用的半干法反应塔+活性碳吸附+布袋除尘器的处理方法，一般均可达到0.05～0.09 ng-TEQ/Nm3，这说明对于环保要求较高的地区，采用欧盟Ⅱ标准来控制二恶英的排放也是适宜的。

5 结论与建议

5.1 垃圾处理要从源头抓起，分类收集，综合处理

“垃圾只是放错了地方的一种资源”“未经分类的垃圾，只是废物。经过分类的垃圾，就可变废为宝”。垃圾分类收集，为其合理处理和高效利用打下了基础。

垃圾处理要从源头抓起，首先要尽量减少垃圾的产生，其主要措施有：净菜进城、限制过度包装、循环利用包装物，建立完善的废品回收系统、建立垃圾分类收集计量收费及奖罚制度，对电池、灯管等生产企业征收环境保护费及对电池等危险品实行以旧换新的销售制度等。

5.2 加强对垃圾焚烧发电行业的规范管理

现在国内垃圾处理采用最广泛的是BOT方式，它利用企业的资金和技术，为地方上处理垃圾，政府只要按政策给予发电上网优惠和垃圾处理补贴，特许经营期满，该垃圾焚烧发电厂就无偿移交给当地政府经营管理。这是一件利国利民的大好事，既处理了垃圾，又减轻了政府的负担，这在十年前是不敢想象的。可是BOT实施以来，也暴露了一些问题，走过一定的弯路，其中有：

（1）有些垃圾量不多（＜500 t/d）、垃圾热值低于5 000 kJ/kg的经济相对不发达地区，为了改善投资环境，盲目建设了垃圾焚烧发电厂，造成设备利用率不高，技术水平和经济效益低下，甚至出现亏损、机组停产或半停产状态。

（2）投资的目的是为了求回报，垃圾处理费压得过低，投资商就只能在设备和技术上做文章了。再加上建设和运营管理不到位，监控不力，垃圾焚烧发电厂超标排放的现象时有发生。

（3）加强环保科技投入，建议环保工程建设以EPC为宜，有关政策要相应配套。其实，垃圾发电工艺流程中还有飞灰和垃圾渗滤液两项污染治理的技术不够成熟，规范规定也不大明确，有的在打“擦边球”，在分工上有的是交由市政统一处理，环评是通过了，污染却转移了。不是技术上做不到，主要是管理上还有疏漏，经济上无利可图。飞灰熔融在国外早有应用，国内取得成果也有近十年了，但由于它是一项环保成果，只投入不产出，无人肯为飞灰无害化达标买单，因而成果的拥有方连一家应用的厂家都找不到。这就需要国家有关部门从政策规定和研发经费上大力扶植了。本文谈到的二恶英治理等课题也是同样的。

[1]王华.二恶英零排放化城市生活垃圾焚烧技术[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[2]刘军伟，雷廷宙，杨树华，等.浅议我国垃圾焚烧发电的现状及发展趋势[J].中外能源，2012（6）：29-33.

[3]赵良庆，李朝晖，于松，等.城市生活垃圾焚烧发电技术及装备概述[J].环境保护与循环经济，2016（8）：28-32.