時間:2023-12-19 11:29:09
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中圖分類號:R124.3 文獻標識碼:A
最近幾年,由于受到經濟形勢的影響,國家的經濟發展速度非常快,同時人口數量也是持續的提升,物質生活質量也變高,相應的就會出現大量的生活廢棄物。不僅在我們國家,在其他的很多國家垃圾已經成為影響城市進步的一大要素,它是城市的關鍵污染物。如果做不好與之相關的工作,就有可能會導致非常惡劣的空氣和水體以及土壤等的一系列的污染問題發生,而且會占據很大的空間。它對生態帶來的危害已經成為人們最為關系的一個話題。怎樣合理高效的對其進行處置成為當前的工作重點。而當前應用最為廣泛的一項技術就是對其進行的焚燒方法。在國外,這項科技已經有大約一百三十多年的時間了,是公認的最為合理有效地方法。目前我們國際對其大多都是使用填埋或者是堆放的形式,并沒有認真地開展好焚燒工作。所以,相關部門應該認真地研究分析該項技術的發展特點,做好相關的探索活動,爭取合理高效的運用這項技術 。
該方法是當前使用頻率 最高,而且是效果最優秀的錯失了,它的優勢特征是垃圾資源化和減量化處理程度高。通常將焚燒場地開設在城市附近,這樣做的目的是為了方便輸送,而且能夠為城市提供能量,具有很優秀的經濟效益。目前對其焚燒發電的應用范圍已非常廣了。通過電腦控制確保設備運行合理,而且配備優異的尾氣處理裝置等,確保了它不會對外界到來另外的污染 。
1 合理的探索垃圾的性質
垃圾的性質是指垃圾的物理成分、化學元素、容重、水分、灰分、發熱值。做好此項工作意義關鍵,它是裝置設計以及運行所必須的保障。它的性質還和廣大群眾的生活特點有很大的關聯。目前,很多地區都已經開始研究焚燒技術,不過大多都未能合理的考慮到它的特性問題。
2 對污染物的處理
對垃圾進行焚燒意義在于合理的優化資源,做好環保工作。對其開展發電能確保它可以具備無害等的特性。不過因為它的一些獨特點,在開展焚燒的程序中會發生許多危害環境的問題,因此應該針對這些現象開展與之對應的措施來實現其意義。 垃圾焚燒處理的主要污染物有:臭氣、煙氣中的有害物質、垃圾滲出液、飛灰及反應物。國家已經頒布了煙氣排放的規定。而對于過程中的滲出物質,通常是通過噴入焚燒爐內處理,不過效果最合理的是污水處理措施。而針對臭氣現象,也需要做好相關的標準。
3 分類處理
垃圾分類收集是實現垃圾綜合處理的一個重要步驟。通過分類收集和相應采取不同的處理方式,既可以保證有用資源的循環再利用,又可以大大減少垃圾的最終處理費用。當前,大多數城市并未做到分類回收措施,一些是正在試運行時期。當分類處置以后,得到的總量和組成等都會相應的出現變動,因為合理的分類能夠確保資源持續使用,需要處理的總量也就降低了,而且也減少了運輸費用等資金。同時它還能夠降低設備的腐蝕等問題,增加其使用年限,進而降低維護資金。除此之外,它還可以降低其中的污染物質的比例,可以實現較好的再次污染控制工作。這項活動是時展的必然趨勢。所以,開展焚燒的地區,應該認真地開展分類處理方法
4 設備的相關工作
4.1電除塵器
電除塵器因為捕集率高,壓力損失低,維護管理容易,適于大型裝置,所以火力發電等方面占據大型除塵裝置的中心、重心。在垃圾焚燒工程中,到現在為止,仍較多地被采用,但是在300℃左右運行時,在電除塵器內有產生二惡英的可能,有以下理由,最近采用袋除塵器增加:
a 由于拉圾質量的變化,加上排氣中水蒸汽濃度降低,為了抑制二惡英產生,推進收塵溫度的低溫化。
b 電除塵器作為設定集塵溫度的起因,二惡英生成部份誤解為電除塵器的特性引起的。
c 袋除塵器的高溫耐久性的提高:
d.袋除塵器的集塵性能極高,對控制在灰塵中含有的二惡英排出很有效。
e 在集塵器前,設置水噴霧的冷卻塔和進行脫硫劑泥漿的噴霧工作,即使在異常燃燒時,也很少有高溫火險到達除塵器的可能。
4.2袋除塵器
將織布、氈等圓筒狀的濾布的一端塞住,從外面或里面把含塵的氣體過濾,在濾布上形成粉塵層,由于這個層可以高效地捕塵,在濾布上堆積的粉塵層,通過反吹振動或脈動噴吹被適當抖落,據了解,在國內十年前南方城市已把長袋低壓脈沖除塵器作為垃圾焚燒排塵的除塵裝置,不足之處,是濾袋的壽命問題。
4.3電除塵器和袋除塵器的比較
a 對亞微米粒子的捕集性能,袋除塵器高。
b 袋除塵器出口的灰塵濃度不大受入口濃度的影響,但電除塵器受入口濃度的影響較大,入口濃度超過設計值,出口濃度不能達到要求值.
c 灰塵的比電阻對電除塵器的集塵性能有很大影響,這個比電阻因灰塵的組成的操作溫度而異。
結語
開展焚燒的關鍵意義是為了合理的使用土地,做好環保工作。目前我們國家已經出臺了許多形式多樣的環保規定以及行業標準和與之對應的工藝技術等。不過這些還是遠遠不夠的,國家還應該做好產業扶持工作,鼓勵開展垃圾處理工作,帶動產業的發展壯大。對垃圾進行處理的單位和行業需要認真地合理的公國形式多樣的方式做好融資工作,合理的應對資金不足的不利現象。 運用現代先進的、多元化的經營方式與經營手段,提高自身生存能力和盈利能力,在創造社會效益、環境效益的同時產生巨大的經濟效益,縮短投資回報周期、提高投資回報率。確保我國的垃圾處理事業能夠朝著更加完善,更加健康合理的方向發展邁進,我們相信,在不久的將來國家的經濟發展將會實現新的高度,而我們的這項垃圾處理工作也會隨之邁入新的臺階,全民上下協起手來,做好垃圾分類工作,為國家的環保工作貢獻自身的量 。
垃圾焚燒發電廠的危害:
焚燒煙氣中的酸性氣體氯化氫是垃圾焚燒煙氣中主要的污染氣體,氯化氫氣體對人體有較強的傷害性;氯化氫氣體在一定條件下與重金屬反應生成低沸點的金屬氯化物,加劇重金屬的揮發,導致重金屬在飛灰上的富集,增加飛灰毒性;焚燒煙氣的有機類污染物毒性很大,直接危害人類健康的是二惡英類化合物,其主要成分為多氯二苯并二惡英和多氯二苯并呋;焚燒煙氣中的顆粒物及重金屬垃圾焚燒過程中會產生大量的細小顆粒物,垃圾中原有的顆粒物在爐膛內被氣流揚起并隨焚燒氣排出,垃圾中可燃組分因燃燒不完全會形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子,顆粒物的粒徑越小越容易進入肺泡,危害會越大。
(來源:文章屋網 )
中圖分類號: E835.7 文獻標識碼: A 文章編號:
一、垃圾焚燒污染物的危害
伴隨垃圾焚燒產生的煙氣和灰渣中排放的有害物質, 對環境造成了日益嚴重的污染, 必須及時有效的加以控制。由于垃圾成分復雜, 垃圾焚燒二次污染物主要為煙塵、NOx、酸性氣體( HCl、HF和SO2) 、CO、重金屬塵粒( Pb、Cd、Hg ) 和二噁英( PCDDs、PCDFs) 。其危害主要表現: 酸性氣體(HCl、HF 和SO2) 對人體的危害很大, 能導致植物壞死, 同時對余熱鍋爐過熱器產生高溫腐蝕和尾部受熱面產生低溫腐蝕; NOx 對人體和動物的各組織都有損害, 濃度達到一定程度會造成人和動物死亡, 危害人類的生存環境; SO2 對人體影響是呼吸系統, 嚴重可引起肺氣腫, 甚至死亡;垃圾焚燒產生的細顆粒中含有的重金屬元素,在這些污染物中含有致癌、致突變、致畸化合物;二噁英有劇毒, 易溶于脂肪, 易在生物體內積聚, 能引起皮膚痤瘡、頭痛、失聰、憂郁、失眠等癥狀, 即使很微量的情況下, 長期攝取也會引起癌癥、畸形等。
二、垃圾焚燒污染物處理技術
1、 從源頭控制二次污染
對垃圾焚燒產生的二次污染,要進行全方位的控制,首先對垃圾進行分類收集,加強資源回收利用,分選除去垃圾中的含氯成分高的物質(如P V C 塑料等)及金屬催化劑。
垃圾儲倉全密封,在垃圾卸料口裝電動卷簾門,加裝氣幕封閉,用風機將儲倉內抽成負壓,把抽出的氣體送到鍋爐中助燃、脫臭。垃圾滲瀝水收集到污水坑內,用泵打到爐膛內焚燒裂解。
2 、爐內燃燒控制技術
在垃圾焚燒發電生產過程中污染物的產生,因燃燒方式不同也各不相同。各種形式的爐排焚燒爐因其燃燒條件的限制,對污染物的爐內脫除及控制難于實施。而且目前我國城市生活垃圾水分高、熱值低,爐排爐焚燒需要加油助燃,運行成本高,很難向大型化發展。而循環流化床燃燒技術具有適應熱值低,成分復雜多變的燃料,燃燒充分,污染排放低等優點,不僅是煤的清潔燃燒技術的首選,也是我國生活垃圾焚燒的較好選擇,尤其在污染控制方面,流化床同時解決了充分燃燒與污染物脫除問題。
循環流化床垃圾焚燒爐采用石英砂作熱載體,蓄熱量大,燃燒穩定性好,燃燒溫度均勻并控制在850~950℃之間,過量空氣系數小,NOX 生成量非常低(NOX 在燃燒溫度大于1300℃時才會大量生成);同時能在爐內控制二噁英的生成,垃圾焚燒時二噁英產生的條件為燃燒不穩定,爐膛溫度不均勻且小于700℃,伴有催化作用的物品。而流化床燃燒溫度可均勻控制在850℃以上,煙氣在爐內停留3 ~5 秒鐘。摻煤燃燒不僅能提高燃燒的穩定性,而且煤燃燒產生的SO 2 對二噁英的產生有抑制作用;在爐內加石灰石可有效脫硫,在Ca/S 比為1∶2 時,脫硫率大于85%。循環流化床焚燒垃圾燃燒充分,垃圾中有機物100% 燒掉,焚燒后垃圾減量70%,減容90%,灰渣無毒性,無臭味,可直接填埋或作鋪路等用。由于有效減少90% 以上的垃圾填埋量,可大大延長垃圾填埋場的使用年限。
3 尾氣處理技術
由于垃圾焚燒后煙氣中含有多種有害物質,采用常規鍋爐的脫硫除塵技術不能做到達標排放的要求。因此必須采用復合式的處理技術。
(1)、粉塵的處理
目前應用最廣泛的是靜電除塵器和布袋除塵器。一般循環流化床鍋爐配備靜電除塵器即達到煙塵排放要求。垃圾焚燒循環流化床鍋爐單以除塵來講,配備靜電除塵器或布袋除塵器都能滿足要求,除塵效率電除塵器能達到99%,布袋除塵器大于99% ,都能去除小于1mm 的細小粉塵。但對重金屬物質,靜電除塵器的去除效果較差,因為尾氣進入靜電除塵器時的溫度較高,重金屬物質無法充分凝結,且重金屬物質與飛灰間的接觸時間不足,無法充分發揮飛灰的吸附作用。當布袋除塵器與半干式洗氣塔合并使用時,未完全反應的C a(OH)2 粉塵附著于濾袋上,當廢氣經過時因增加表面接觸機會,可提高廢氣中酸性氣體的去除效率。同時布袋除塵器要求運行溫度較低(250℃以下),使煙氣中的重金屬及其氯有機化合物(P C B D s /P C B F s)達到飽和凝結成細顆粒而被濾布吸附去除。在除塵器前邊的煙道加入一定量的活性炭粉末,它對重金屬離子和二噁英有很好的吸附作用,進一步脫除煙氣中重金屬物質和二噁英。
(2)、尾氣中酸性氣體的處理
對垃圾焚燒尾氣中的SO2、HCl 等酸性氣體的處理方法,有干式、半干式及濕式洗氣技術。其凈化原理通常采用堿性固體粉末CaO 或石灰漿Ca(OH)2 與酸性氣體中和反應,生成硫酸鈣或氯化鈣的固體物。
干式洗氣法用壓縮空氣將石灰粉末直接噴入煙道或煙道上某段反應器內,使堿性粉末與酸性廢氣充分接觸和反應,從而達到中和廢氣中的酸性氣體并加以去除。此種處理方法投資省,操作維護費用低,耗水耗電少,但藥劑消耗量大,去除效率較低。
濕式洗氣法是建造填料吸收塔,在塔內煙氣與堿性溶液對流,不斷地在填料空隙及表面接觸及反應,使尾氣中的酸性氣體被吸收并去除。濕式洗氣塔的最大優點是去除效率高,對SOX 及HCl 去除效率在90% 以上,并對高揮發性重金屬物質(如汞)亦有去除能力。但缺點為投資高,耗水耗電量大,產生的廢水需要進行處理。
半干式洗氣法、普通半干法洗氣塔是一個噴霧干燥裝置,利用霧化器將熟石灰漿從塔頂或底部噴入塔內,煙氣與石灰漿同向或逆向流動并充分接觸產生中和作用。由于液滴直徑小表面積大,不僅使氣液充分接觸,同時水分在塔內能完全蒸發,不產生廢水。本法的特點是結合了干法和濕法的優點,較干法消耗石灰量少,較濕法耗水量低,同時免除了過多廢水的產生,脫除效率高。但是此法制漿系統復雜,反應塔內壁容易粘結,噴嘴能耗高。近年來研究發展的M H G T技術就是在此基礎上開發的能治理多種有毒廢氣的先進的循環半干法技術。M H G T 工藝的基本原理是利用干反應劑CaO 或熟石灰粉Ca(OH)2 吸收煙氣中的SO2、HCl、SO3,利用高活性炭吸附煙氣中微量二噁英及重金屬物質。M H G T 工藝取消了制漿系統,實行C a O 的消化及循環增濕一體化設計,不僅解決了單獨消化時出現的漏風、堵管問題,而且消化時產生的蒸汽進入反應器,增加了反應環境的相對濕度,對反應有利。該工藝實行反應灰多次循環,使脫硫劑的利用率提高到95% 以上,整個裝置結構緊湊,占用空間小,運行穩定可靠,投資省,運行成本低;且無污水產生,終產物適用于氣力輸送;對SO2 吸收率高,對HCl、SO3 等的吸收率更高。與布袋除塵器配合,對二噁英及重金屬具有極高的去除率。
三、結論
垃圾焚燒發電產生的二次污染是人們共同關注的問題,特別是焚燒中產生的二噁英處理更是世界范圍內研究解決的課題。對尾氣的處理凈化是關系到垃圾能否資源化利用的關鍵所在。垃圾焚燒發電二次污染的控制必須采取全方位的措施,即從垃圾來源去除生成源和催化劑,加大力度控制燃燒過程中二噁英等的產生,最后對鍋爐尾部煙氣實施有效的處理凈化,使其達標排放。
參考文獻:
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隨著我國經濟與城市的高速發展,生活垃圾快速遞增,采用垃圾燃燒處理是解決目前我國發達地區垃圾處理的有效途徑之一。垃圾燃燒處理可減少填埋用地、降低污染、取得了能源效益,實現了生活垃圾減量化,無害化和資源化。推廣和應用城市生活垃圾燃燒處理最關鍵是如何防止垃圾燃燒處理過程中的二次污染。
1 生活垃圾燃燒發電
燃燒是生活垃圾中的可燃成分與空氣中的氧氣在一定溫度條件下的化合。根據不同可燃物質的種類,燃燒方式:①蒸發燃燒。②分解燃燒。③表面燃燒。生活垃圾中含有多種有機成分,其燃燒是蒸發燃燒、分解燃燒和表面燃燒的綜合。焚燒爐水通過生活垃圾燃燒產生高溫、高壓蒸汽進入汽輪機發電。垃圾燃燒處理流程(垃圾焚燒發電廠)如圖1所示:
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圖1 生活垃圾焚燒廠處理流程
2 垃圾燃燒產生二次污染
上海XX生活垃圾焚燒廠工程是引進法國INGEROP/
ALSTOM公司先進技術、先進工藝和主要設備建造的日均處理城市生活垃圾1000噸的現代化的生活垃圾焚燒發電廠,通過垃圾焚燒達到垃圾處理無害化,減量化、資源化的目標。主廠房的全部功能區分為垃圾卸料區、垃圾儲存區、垃圾焚燒區、汽輪發電區、煙氣凈化區、煙囪、技術樓;本工程設置三條垃圾焚燒生產線,每條生產線主要由焚燒爐余熱鍋爐煙氣處理反應塔除塵器組成。
上海XX生活垃圾焚燒廠產生二次污染主要有以下幾個方面:
①廠內焚燒區、技術樓區域、垃圾卸料區及其周圍存在惡臭。這些惡臭主要來自于垃圾儲料坑泄漏散發、焚燒爐、余熱爐門孔泄漏及儲料坑和焚燒爐垃圾滲瀝水泄漏散發臭氣。
②垃圾燃燒產生二惡英,從焚燒爐余熱鍋爐或出渣機等不密封處泄漏,煙氣中二惡英未經凈化吸收(設備發生故障)排入大氣。
③垃圾燃燒過程中產生有害氣體即酸性氣體,其中包括氯化氫,氟化氫及硫氧化物,一氧化碳,氮氧化物及重金屬和顆粒狀污染物。
④廢水,廢渣,廢灰處置不當也會產生二次污染。但由于廢水有集中處理裝置,廢渣、廢灰有外運處理,因此廢水,廢渣,廢灰二次污染相對較少,防治簡單,不作論述。本文從惡臭、二惡英、煙氣三方面重點論述。
3 二次污染帶來的危害
3.1 惡臭的危害
城市生活垃圾所產生的惡臭主要成分為硫化物、低級脂肪胺等,惡臭不僅影響到設備運行工作環境,而且隨風向擴展傳播到廠區及廠外周邊環境。
3.2 二惡英的危害
二惡英的毒性、穩定性、不溶于水的特性,決定了此類物質對人類和周圍環境存在直接和間接的巨大危害。
3.3 煙氣飛灰的危害
生活垃圾燃燒過程中一些物質會產生有害煙氣。煙氣由兩部分組成,一部分是顆粒很細的飛灰;另一部分是氣態污染物。廠內煙灰泄漏產生惡臭,對人體健康產生危害,對設備產生腐蝕,排入大氣對周圍環境帶來污染。
4 產生二次污染原因的分析
4.1 惡臭
①垃圾儲料坑設計為負壓,而實際運行中形成不了負壓。如果遇到風向與垃圾進料口一致時,垃圾坑會變成正壓,使惡臭從垃圾坑結構間隙中向外泄漏。②滲瀝水排吸不暢。垃圾坑內積水過多,使垃圾惡臭加劇,滲瀝水集水坑無密封、惡臭散發。③焚燒爐惡臭外泄。當焚燒爐出現正壓運行時,焚燒爐門孔不嚴密,爐膛內臭氣向外泄漏;垃圾含滲瀝水越多,焚燒爐內惡臭就越重;垃圾未完全燃燒而進入出渣機,焚燒爐滲瀝水管道閘門不嚴密,造成滲瀝水外漏。④進廠物料中含有較多建筑垃圾,特別是磚塊、混凝土及金屬物件等造成出渣機卡死、絞籠堵死。
4.2 二惡英
①生活垃圾中本身含有微量的二惡英,由于二惡英具有熱穩性,盡管大部分在高溫燃燒時得以分解,但仍會有一部分在燃燒以后排放出來。②在燃燒過程中由含氯前體物生成二惡英,前體物包括聚氯稀、氯代苯、五氯苯酚等,在燃燒中前體物分子通過重排、自由基縮合、脫氧成其它分子反應等過程會生成二惡英,這部分二惡英在高溫燃燒條件下大部分也會被分解。③當因燃燒不充分時煙氣中產生過多的未燃盡物質,并遇適合的觸媒物質及300~500℃的溫度環境,那么在高溫燃燒中已經分解的二惡英將會重新生成。④垃圾含水率高,會給焚燒爐爐膛溫度帶來較大的波動,影響垃圾的完全燃燒,降低爐膛出口的煙氣溫度。⑤生活垃圾成分的影響,生活垃圾中某些重金屬如銅、鎳的存在,會促使二惡英的生成。
4.3 煙氣中污染物
①氯化氫和氟化氫。氯化氫來源于生活垃圾中含氯廢物的分解。產生氯化氫的化學總反應式為:
CXHYClZ+O2CO2+H2O+HCl+不完全燃燒物
②硫氧化物。硫氧化物來源于含硫生活垃圾的高溫氧化過程。以含硫有機物為例,SOX的產生機理可用下式表示:
CXHYOZSP+O2CO2+H2O+SO2+不完全燃燒物
2SO2+O2?圮2SO3
③氮氧化物。在高溫條件,氮氧化物來源于生活垃圾焚燒過程中的N2和O2的氧化反應。NOX中的NO所占比例高達95%,NO2僅占很少一部分。
NOX的產生機理可用下式表示:
2N2+3O2?圳2NO+2NO2
CXHYOZNW+O2CO2+H2O+NO+NO2+不完全燃燒物
④金屬類污染物。重金屬類污染物源于焚燒過程中生活垃圾所含金屬及其化合物的蒸發。該部分物質在高溫下由固態為氣態,一部分以氣相的形式存于煙氣中。另有相當一部分重金屬分子進入煙氣后被氧化,并凝聚成很細小的顆粒物。
⑤煙氣凈化處理設備故障。煙氣凈化設備可靠性差,聯動不配或匹配不好,易造成煙氣凈化設備故障,導致煙氣凈化效率低或煙氣未經凈化處理,直接排入大氣中。
⑥煙氣通道密封不嚴。焚燒爐、余熱爐及煙氣凈化裝置密封不嚴,特別是門孔、吹灰孔等不密封,在焚燒爐正壓運行時,煙氣向外泄漏。
5 防止產生二次污染的措施和途徑
5.1 惡臭污染的控制與防治措施
①垃圾儲料坑采用全密封、全封閉結構,特別是墻體與屋面結合處設計要密封,而且各門孔、包括垃圾卸料門也要考慮密封。②減少垃圾卸料門的數量。垃圾卸料門間隙要盡可能小,并可用橡皮密封條密封。③提高垃圾坑抽風量,使垃圾坑真正形成負壓狀態,使惡臭不外泄。④ 卸料大廳改單一門為雙道卸料密封門。第一道為移動密封門,第二道為卸料密封門,二道門之間是卸料車停車卸料的地方。⑤垃圾儲料坑內滲瀝水排吸結構方法改進。要針對我國生活垃圾含水量較多等特點,設計有利于滲瀝水流動、防止抽水泵吸口堵死多點集水坑。⑥焚燒爐滲瀝水管道、插板門及門孔設備設計制造成鋼性強、密封好的材料與結構。⑦焚燒爐滲瀝水應回流到垃圾坑滲瀝水集水坑內,不應該到出渣機。⑧焚燒爐控制較高燃燒溫度,并控制推料器和爐排運動速度,使垃圾完全燃燒。
5.2 二惡英的控制與防治
①選用合適的爐膛和爐排結構,使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒,通過煙氣中一氧化碳的濃度進行燃燒調整,一氧化碳的濃度越低說明燃燒越充分。②控制焚燒爐爐膛溫度不低于850℃,煙氣在爐膛燃燒室內停留時間不小于2秒。③縮短煙氣在處理和排放過程中處于300-500℃溫度域的時間,控制余熱鍋爐的排煙溫度不超過250℃左右。④控制除塵器入口的煙氣溫度低于200℃,在進入袋式除塵器的煙道中加噴活性碳,進一步吸附二惡英。⑤選用先進、完善和可靠的自動控制系統及煙氣綜合分析系統,使垃圾燃燒和煙氣凈化工藝得以良好執行。⑥有條件的進行垃圾分類或預分揀,從而控制減少生活垃圾中氯和重金屬含量高的物質。⑦垃圾的含水率高影響爐膛燃燒溫度,通過加噴輔助燃料來維持和提高爐膛溫度,確保垃圾完全燃燒。
5.3 煙氣污染物的控制方法和途徑
①利用焚燒爐自動控制系統進行燃燒調整,控制爐內較高燃燒溫度,較高的溫度有利于生活垃圾中有機物的完全燃燒,從而使煙氣中一氧化碳和有機污染物的原始濃度降低。②根據爐內燃燒狀況調整適當的空氣過量系數。適當的空氣過量系數有利于完全燃燒,可降低不完全燃燒類污染物的原始濃度。③延長煙氣在生活垃圾爐高溫區內的停留時間,煙氣停留時間越長,燃燒效果越好,煙氣中一氧化碳和有機污染物的原始濃度越低。④根據生活垃圾質量選擇合適的垃圾焚燒爐型,良好的垃圾焚燒爐型可以減少煙氣中飛灰的含量。⑤全密封檢查。對焚燒爐、余熱鍋爐、煙道及煙氣凈化裝置進行全密封檢查,確保煙氣無泄漏。⑥選用合適、可靠煙氣凈化裝置、設備聯動性能好。
6 改進實施效果
①建筑結構改進,垃圾儲料坑吊物孔洞實行全封閉;通向垃圾儲料坑門門隙加橡皮密封條;垃圾滲瀝水砌筑磚墻封閉;焚燒爐滲瀝水管法蘭接口加橡皮墊片;技術樓通風口改進等,廠區內惡臭已明顯減少。②焚燒爐、煙氣凈化裝置調試完善,焚燒爐通過推料器、爐排、一、二次風量、一、二次風風溫不斷調整,使爐膛出口煙氣溫度達到850℃以上,最高達到960℃。煙氣凈化裝置設備缺陷消除,石灰漿、噴霧反應塔、活性碳噴射、袋式除塵器已正常投入,煙氣全部經過凈化處理后排入大氣。③運行操作水平不斷提高,設備運行性能逐步掌握,設備運行誤操作減少,設備運行自動控制系統不斷調試投入,使焚燒爐進入連續正常運行,垃圾燃燒過程中產生二次污染不斷減少。
7 結束語
生活垃圾燃燒處理的目的是無害化、減量化和資源化。無害化是第一位的,也是至關重要的。實現生活垃圾燃燒處理無害化,就是防止垃圾燃燒處理過程中產生二次污染,或者說是最大限度地減少二次污染。所以說,推廣應用生活垃圾燃燒處理重在防止二次污染。
參考文獻:
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【關鍵詞】生活垃圾;農村地區;處理技術
Progress in Contamination Control of domestic waste from Rural Areas
Fu Ya-wei
(Environmental Monitoring Station of Xinyang City Henan Xinyang 464000)
【Abstract】With the improvement of living standards in rural areas, refuse production is increasing, most of the garbage is not been effectively treated, which has had a threat to the ecological environment in rural areas. The characteristics, hazard, treatment technology and existing problems of rural domestic waste were briefly summarized in the paper, which provided a reference for disposal of waste from rural domestic waste.
【Key words】 domestic waste; rural areas; treatment technology
我國農村經濟快速發展和農村城鎮化水平的提高的同時,農村生活水平及生活方式也發生了重大變化,生活垃圾產生量也日益增多,這些垃圾大部分未經處理隨意堆放,已造成村鎮環境衛生狀況惡化、形成面源污染負荷的重要污染源,生活垃圾問題已成為政府和環境保護領域亟待解決的問題。因此,本文總結目前農村生活垃圾特點、垃圾的危害及治理技術,以供參考。
1. 農村生活垃圾的特點 生活垃圾一般指人類在日常生活及為日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物。其特點主要表現以下幾個方面:(1)產生量逐年增大。隨著農民生活水平的不斷提高,農村生活垃圾的產生量和堆積量均在逐年增加,目前農村生活垃圾年產生量接近3億噸。(2)農村生活垃圾的產生源分散,且不同地區的產生量差別也相對較大。這主要由農村分布特點所決定;(3)農村生活垃圾的成分復雜,垃圾組分不固定。(4)垃圾產量受季節性因素影響較大。(5)農民環境保護意識薄弱,農民對垃圾的處理缺乏積極主動性,給垃圾治理帶來了難度。
2. 農村生活垃圾的危害 傳統上,受經濟條件限制,農村居民產生的垃圾量相對較少,垃圾成分簡單,主要以廚余和灰渣為主,處理方式主要是簡單填埋或還田,對環境影響較小。近年來,隨著農村經濟的快速發展,生活水平日益提高,農村生活垃圾產生量逐年增加,垃圾成分也發生了較大的變化,大量的垃圾未得到有效處理,隨意露天堆放,或受雨水沖刷進入河流,導致水體富營養化,危害了生態環境,直接或間接地威脅了居民的身體健康。
農村垃圾危害生態環境主要表現以下幾個方面:(1)占用土地,污染土壤。(2)影響農村的生活環境衛生。(3)造成水體和大氣環境污染。另外,隨意堆放的生活垃圾,其中的有機成分在適當的條件下會發生生物降解釋放出沼氣或硫化氫等氣體,在一定程度上污染大氣環境,危害人們身體健康。
3. 農村垃圾處理技術現狀及存在問題
3.1 焚燒。焚燒是將收集的、有一定熱值的生活垃圾放置于焚燒爐中,經烘干、引燃、焚燒三個階段后將其轉化為殘渣和氣體(主要是CO2、SO2等),同時焚燒過程中產生的熱量可用于發電或者供暖。這一處理方式可以迅速有效的實現生活垃圾的減量化和無害化。
焚燒技術在應用中也受到許多因素的限制。(1)焚燒技術要求垃圾量在一定數量之上、含水率不能太高,可燃成分比較多,且通常要求生活垃圾低位熱值不低于 5000 KJ/kg 時才可以焚燒;但實際中生活垃圾的成份復雜,穩定性差,垃圾的產生量及成分組成都有變動性,不利于焚燒技術的運用。(2)焚燒生活垃圾產生的廢氣,尤其是產生SO2和二惡英等有害氣體,有可能造成二次污染。(3)焚燒處理技術所需設備費用和運行費用較高,且操作較為復雜,要求的技術水平較高,從而使其推廣與應用較難。
3.2 堆肥。堆肥主要是利用自然界廣泛分布的細菌、真菌和放線菌等微生物對垃圾中的有機物進行發酵、降解使之變成穩定的有機質,并利用發酵過程產生的熱量殺死有害微生物達到無害化處理的生物化學過程。堆肥處理技術要求的經濟投入相對較少,操作比較簡單,對技術要求低,而且對周圍環境的污染較小。
但在堆肥處理中,也存在很多問題,主要表現為:堆肥主要是對垃圾中的有機物進行發酵,對不可腐爛的無機物無法處理;農村生活垃圾成分復雜,通常含有石塊、金屬、玻璃、塑料等物質無法被微生物分解,因此,在對垃圾進行堆肥處理之前需要對垃圾進行分揀;堆肥處理需要的周期長,占地面積大,而且衛生條件差;堆肥處理后產生的堆肥物肥效低、成本高,與化肥的銷售相比,經濟效益差。
3.3 衛生填埋。衛生填埋的原理是采取防滲、鋪平、壓實、覆蓋等措施將生活垃圾埋入地下,經過長期的物理、化學和生物作用使其達到穩定狀態,并對氣體、滲瀝液、蠅蟲等進行治理,最終對填埋場封場覆蓋,從而將垃圾產生的危害降到最低。
衛生填埋技術工藝簡單、管理方便、建設費用和處理成本較低,是一種適合經濟發展落后、土地資源較豐富、生活垃圾無機含量高的地區的生活垃圾處理方式,在我國采用該方式填埋垃圾占80%。但衛生填埋技術也有一定的局限性,需要占用大量的土地,且其建設要求必須保證有充分的填埋容量和較長的使用期,且能保證不會受洪水、滑坡等的威脅。因此,在我國土地資源越來越緊張的情況下,垃圾衛生填埋技術越來越與我國國情不相適應;另外生活垃圾中的可回收物以及有毒有害物質一起被填埋,資源化程度較低,對處理場周圍的環境造成威脅和破壞。
4. 建議 由于廣大農村地區經濟發展水平參差不齊,不同的處理技術各有自身的優缺點,必須根據農村的實際情況因地制宜。總體上,農村生活垃圾處理應遵循可持續發展的觀點,將農村生活垃圾盡可能地資源化利用,以減少對大量新資源的利用,且能從源頭上有效地防止垃圾對農村環境的破壞及其生態的污染。同時增強農村的環境意識,大力宣傳和推廣垃圾分類回收工作,實現廢物利用最大化。這樣可降低垃圾總量和體積,減少垃圾轉運中耗費的人力和物力及大量垃圾堆放對環境造成的污染,減少垃圾填埋和焚燒的負擔。
參考文獻
我國人口居多,城市化進程的步伐逐漸加快,在對電的需求量往往供不應求在,在夏季的用電高峰期內往往會采用地域性局部停電,從而來保證居民的用電需求,我國的發電廠遍布在全國各地,且發電形式也多樣化,有大自然賦予我的財富,例如風能發電、水能發電、太陽能發電,還有利用資源發電,其中大多數都對環境帶來不同程度的危害,例如火能發電、核能發電、垃圾焚燒發電。垃圾焚燒發電技術作為新型的發電技術,在社會中也存在這許許多多的優點,但也存在著不足。
一、我國垃圾焚燒發電煙氣處理的現狀
由于我國人口基數大,在產生生活垃圾的程度上比其他國家要多得多,又因為我國是生產大國,其中也不能避免會制造出許許多多的垃圾,據統計,我國現在的大中型城市大約有650多個,城市消費水平相對農村普遍較高,2012年我國城市垃圾達到驚人的3億噸,面臨這么多垃圾我們該怎么處理,每天在清潔工人在城市垃圾清掃干凈之后,由垃圾運輸車到制定地點進行處理,其中有一半以上并沒有進行處理,在大氣中,或者就地燃燒,在垃圾焚燒中由于充斥著各種物體,其中包括塑料,還有其他一些有害物質,在燃燒過程中會釋放有害氣體,給環境帶來極大的污染,損害人類的健康,近年來一些歐美發達國家垃圾焚燒的一系列措施,來防止垃圾焚燒發電的煙氣給環境帶來致命的打擊。
垃圾焚燒發電主要產生二惡英,給人體帶來危害,我國在垃圾焚燒發電煙氣處理與其他國加相比仍然還存在著許許多多的不足,在二惡英排放的標準上也達不到要求,如圖表一是日本國內在垃圾焚燒二惡英的處理標準(濃度單位:ng TEQ/m3,換算基準O2=12%)
而垃圾焚燒發電的煙氣主要污染物的排放標準如圖2
從其中對比我們可以發現我國在對垃圾焚燒發電的煙氣處理的道路上還有很長的一段路要走,我們必須正視自己的不足,不斷的努力去實現,去完善垃圾焚燒發電的煙氣處理技術。
二、垃圾焚燒發電煙氣污染物的分類
垃圾焚燒發電所產生的煙氣很大部分都是對人體,或者是對環境有危害的氣體,總體來說污染物分為有害氣體污染、粉塵污染、重金屬及二惡英污染三大類別:
1、有害氣體污染。無論是在垃圾焚燒發電產生的煙氣還是垃圾填埋焚燒中都要產生有害氣體,其中包括氯化氫、二氧化硫、一氧化碳、氟化氫等等氣體,這些氣體在大氣中存在,給人體生命安全帶來極大的危害。
2、粉塵污染。垃圾發電廠焚燒垃圾都是在火爐內燃燒的,垃圾種類繁多,在爐內燃燒的過程中有許許多多是不能燃燒的部分,這些在爐內就形成了灰塵,同時在火爐內高溫的炙烤下形成顆粒物質,在對垃圾焚燒爐內進行加材料或者加速燃燒的時候,這些微小的顆粒就會散落到大氣中,形成粉塵污染。
3、重金屬及二惡英污染。在垃圾焚燒發電廠爐內會產生許多重金屬元素,例如Pb.Cd.As.等等在爐內高溫的作用下不斷發生物理反應,隨著重金屬循環升華凝華,導致重金屬形成顆粒排放到空氣中,形成空氣污染。
三、垃圾焚燒發電煙氣處理技術的比較
現階段,我國雖在垃圾焚燒發電煙氣處理上的技術雖然還不夠成熟,但仍然有許許多多關于對廢氣處理的辦法,結合國內外處理垃圾焚燒帶來空氣污染辦法,進行了如下比較。
1、脫酸工藝
脫酸工藝在垃圾焚燒發電煙氣處理的過程中,形式非常的多樣化,其中包括干式脫酸、濕式脫酸和半干式脫酸三種垃圾焚燒發電煙氣的處理方式。利用脫酸工藝來對垃圾焚燒發電煙氣進行處理利用了垃圾焚燒廢氣中含有大量的酸性氣體,通過上述方法與污染氣體產生化學反應,已達到脫酸的效果。從字面意義上面來說,干式脫酸法和半干式脫酸法只有一字之隔,但去除酸性的效果兩者之前卻相差較大,干式脫酸法最大的特點是利用干性藥劑在反應塔或者排氣管道中與酸性氣體發生反應,從而達到脫酸的效果,而半干式脫酸法的特點是利用堿性藥劑氫氧化鈣溶液與酸性氣體在反應塔里發生反應,兩者之間最大的區別是干式脫酸法在高溫的情況下,脫酸效果大大的減弱,而半干式脫酸法是利用垃圾焚燒發電中煙氣的高溫來加強脫酸效果,而且半干式脫酸法的設備相對簡單,凈化空氣的效果很好,同時在資金投入方面也不大,此方法在垃圾焚燒發電煙氣處理中應用很廣泛。而另外一種濕式脫酸法雖然有一定的作用,去酸性效果較好,但仍然有其不足的地方,濕式脫酸法大多都是利用溶液與酸性氣體發生反應,而它們的生成產物會對水源產生污染。
2、除塵工藝技術
除塵器在垃圾焚燒發電煙氣處理中是非常重要的灰塵處理方式,很大程度上提高了空氣的質量,現有的除塵技術主要有電除塵器和袋式除塵器。
2.1電除塵器。電除塵器的工作原理是在大氣中產生強大的電場,利用磁場使氣體產生電離,氣體在發生電離反應時會分解成離子和自由電子,這些物質在電場的作用下會使垃圾焚燒發電產生的灰塵吸附在電場的極板上,最終通過灰塵排除系統進行排除。電除塵器在實際運用中有優點也有缺點,電除塵器的除塵效果普遍較高,而且在使用中操作起來很方便,對環境無污染,但其設備的造價比較昂貴,在實際處理灰塵中占地面積大,而且適用性不強。
2.2袋式除塵器。袋式除塵器在除塵的實際工作中被廣泛中運用到,同時袋式除塵器因為不同的工作原理分為布袋除塵器和電袋除塵器兩種類型。布袋除塵器是利用過濾原理,對垃圾焚燒產生的灰塵或者顆粒物進行過濾,再由排氣系統將灰塵進行處理,此種除塵工藝技術相對于電除塵器優點是很明顯的,布袋除塵器首先設備儀器占地面積小,而且環境對其影響不大,工作的效率也高。另外一種電袋除塵器集中了電除塵器和布袋除塵器的優點,利用電磁場和過濾原理對灰塵進行處理,達到除塵的效果。
3、重金屬及二惡英的去除
重金屬是由于垃圾焚燒產生的,對于重金屬的去除工藝,一般情況下,將垃圾焚燒發電產生的重金屬進入到除塵器中,根據重金屬的物理特性,將垃圾焚燒煙氣凈化系統的溫度調到最低,此時重金屬在除塵器中的進化效果將達到最高值。而對于二惡英的去除,由于二惡英是因為含氯元素的物質燃燒不充分而產生的物質,因此要控制二惡英的排放,就必須對含有氯元素的物質進行高溫加熱,使其能夠充分燃燒。同時也可以利用活性炭的吸附作用對二惡英進行去除。 總之,垃圾焚燒發電的煙氣處理技術的好壞關系到我們人類生存環境的問題,對于垃圾焚燒煙氣凈化系統,我們要選擇最佳的方案,既然對環境不造成二次污染,同時也要最大可能的去除垃圾焚燒給生活環境帶來的危害。
摘要:垃圾處理已成為我國繼能源、交通、工業三廢之后又一重大難題,目前廣泛使用的垃圾填埋法、堆肥法、焚燒法等常規方法各有其利弊,通過對照比較垃圾焚燒處理是符合減量化、資源化、無害化的原則,經濟、有效地進行垃圾處理方式,是我國城市垃圾處理的趨勢。
關鍵詞:城市垃圾;處理方式
中圖分類號:R124.3 文獻標識碼:A 一、垃圾處理的常規方法及其利弊 (一)填埋法 根據工藝的不同,又分傳統填埋法和衛生填埋法兩類。 1、傳統填埋法 這種方法實際上是在自然條件下,利用坑、塘、洼地將垃圾集中堆置在一起,不加掩蓋,未經科學處理的填埋方法。 2、衛生填埋法 衛生填埋法是采用工程技術措施,防止產生污染及危害環境土地的處理方法。 此二種填理法處理量大,方便易行,投資省,是我國目前處理城市垃圾的一種主要方法。但此法缺點是填理后易造成二次污染(污染地下水源),被填埋的垃圾發酵產生的甲烷氣體易引發爆炸等,還占用大量農田面積,垃圾填埋場周圍臭氣等嚴重影響大氣環境。 (二)堆肥法 堆肥法就是把城市垃圾運到郊外堆肥廠,按堆肥工藝流程處理后制作為肥料,成本低、產量大。由于經濟實用的化肥大量普及,堆肥量大,勞動強度大,全面比較后,市場越來越小。 (三)焚燒法 按焚燒原理不同,全世界又主要分為爐排爐焚燒、流化床焚燒、熱解法三種。 1、 爐排爐焚燒 就是將城市垃圾運到焚燒廠的垃圾池,經料斗慢慢進入爐堂,經過干燥、燃燒、燃燼三個階段,在大量氧氣的助燃條件下,垃圾在爐排中用不同方法攪動下,充分燃燒,燒燼的爐渣入渣池冷卻后,運往廠外填埋,垃圾燃燒后產生的大量高溫煙氣(850-900℃)進入余熱鍋爐換熱,過熱蒸氣再進入汽輪發電機組發電。 2、流化床焚燒 就是將城市垃圾運到焚燒廠倒入垃圾池后,經抓吊入料斗,垃圾從焚燒爐的頂端投放進爐內后,落在活動床的中央,然后慢慢通過熱砂床(600-700℃),其結果是垃圾被熱砂焙燒而失去其水分變脆,繼之分散到活動床兩側的流化床。在流化床內,脆而易碎的垃圾被劇烈運動的砂粒擠成碎片而很快燃燒掉。另一方面,垃圾中的不燃物則與砂粒一起移動到焚燒爐兩側,通過不燃物排出孔,與砂粒一起自動排出爐外。 此種新型流化床焚燒爐能夠在不經事先處理(破碎)的情況下直接進行焚化,是1981年研制成功的。它的典型代表是日本任原公司,目前單臺日處理量已達390t/d。但它的價格仍然和爐排爐一樣很高。 3、熱解法 熱解法是在隔絕空氣的條件下,垃圾在熱解裝置中受熱而使有機質分解,轉化成燃氣。燃氣進入余熱鍋爐換熱后,過熱蒸氣進入汽輪發電機發電。 此種方法是近10~20年研制出來的,是這三種焚燒法中最新焚燒理論。由于此種爐型結構簡單,無運動件,設備技術投資比較前二種便宜約50%,很有發展前途。它的產品以美國和加拿大公司為代表。 焚燒處理的優點是減量效果好(焚燒后的殘渣體積減少90%以上,重量減少80%以上),處理徹底。但是,根據美國的報道焚燒廠的建設和生產費用極為昂貴。在多數情況下,這些裝備所產生的電能價值遠遠低于預期的銷售額給當地政府留下巨額經濟虧損。由于垃圾含有某些金屬,焚燒具有很高的毒性,產生二次環境危害。焚燒處理要求垃圾的熱值大于3.35MJ/kg,否則,必須添加助燃劑,這將使運行費用增高到一般城市難以承受的地步。
二、技術發展趨勢對比 (一) 垃圾的焚燒的優勢 我國屬于發展中國家,經濟發展迅速、城市化速度加快、居民生活水平不斷提高,導致了城市垃圾量的不斷增加。我國目前已有600多座城市,城市垃圾量以每年7-8%的速度增長。而垃圾的處理不到1/3,真正達到無害化處理和能源利用的比例更低。隨著經濟的高速發展,城市化水平的提高,在城市周邊很難尋找適宜的垃圾填埋的場地,因此,造成我國城市垃圾處理問題相當嚴重。目前我城市生活垃圾90%采用填埋處理,但是如不是嚴格意義上的填埋產生的高濃度滲出液,會造成地下水以及地表水的嚴重污染,對水資源造成嚴重威脅。同時產生大量的有害氣體,會污染大氣,如若處理不當,其產生的危害會延續幾百年甚至上千年。 垃圾焚燒處理是目前國外應用最普遍的垃圾處理方法,此方法的最大優點是垃圾資源化和減量化處理程度高。垃圾焚燒廠建立在城市周圍,運送垃圾方便,并且可以向城市提供電能或熱能,產生很好的經濟效益。垃圾焚燒發電已成為發達國家處理生活垃圾的主要途徑和電力行業的重要組成部分。應用計算機控制使焚燒爐運行在最佳運行工況,并且有先進的尾氣處理設備和嚴格的排放監測手段,使得垃圾焚燒對大氣造成的二次污染降到最低點 (二) 垃圾焚燒處理面臨的問題 垃圾分類收集是實現垃圾綜合處理的一個重要步驟。通過分類收集和相應采取不同的處理方式,既可以保證有用資源的循環再利用,又可以大大減少垃圾的最終處理費用。目前我國各城市還沒有普遍實行垃圾分類收集,有的處于試點運行階段,而這與我們即將采用的垃圾處理方式不相適應。垃圾分類收集后,最終處置的垃圾量及垃圾成分都會發生變化,由于分類使有用的資源得以循環再利用,處置的垃圾量將減少,同時降低了垃圾運輸費及處置費。垃圾的分類還可以減輕機械磨損及腐蝕,延長焚燒爐的壽命,減少維護管理費用。同時也降低了有害成分的含量,易于二次污染的控制。垃圾的分類是大勢所趨。因此對于采用垃圾焚燒處理方式的城市,應充分考慮垃圾的分類。 (三)環境保護措施 垃圾焚燒處理的主要目的是為了節約土地資源、環境保護及實現可持續發展道路。垃圾的資源發電可以實現垃圾的無害化、減容化、資源化。但由于垃圾的特性,在垃圾焚燒的整個過程中難免出現一些對環境不利的影響物質,因此必須采取相應的環保措施以達到垃圾焚燒的真正目的。垃圾焚燒處理的主要污染物有:臭氣、煙氣中的有害物質、垃圾滲出液、飛灰及反應物。目前煙氣的排放標準已經制定和實施。對于垃圾滲出液的處理方法,國內一般采用噴入焚燒爐內處理,但最好采用污水處理方法。對于垃圾堆放過程中產生的臭氣,也應根據相關標準進行處理排放。 三、結語 綜上所述目前我國城市垃圾以衛生填埋和高溫堆肥技術為主,近幾年各城市開始進行垃圾焚燒處理的基礎研究和應用研究工作,隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高,城市垃圾中可燃物、易燃物含量明顯增加,熱值顯著增大,一般經過分類、分選等預處理后,垃圾熱值已接近發達國家城市垃圾的熱值。因此我國一些城市,特別是沿海經濟發達地區等已具備了發展焚燒技術的基礎。
中圖分類號:X799.3
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2012)02-0121-02
收稿日期:2012-01-11
作者簡介:蘇麗清(1973―),女,山西孝義人,助理工程師,主要從事城市環境保護工作。
1 引言
隨著工業,特別是化學工業的發展,人們日常生活中使用和被廢棄的工業產品越來越多,城市生活垃圾的成分也變得更復雜,不僅是廚余、紙張、破布、雜草,城市生活垃圾中諸如廢電池、廢舊日光燈管、有機化學品殘余物(殺蟲劑、洗滌劑、化妝品)、廢舊電器、涂料和樹脂等有害垃圾的類型和數量都在不斷增加。這些垃圾的混入不僅直接污染和破壞環境,而且也影響城市生活垃圾的資源化利用。
城市垃圾是指在城市居民日常生活中或為城市日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物,主要包括廚余、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃、陶瓷碎片、磚瓦、土沙、庭院垃圾、廢舊家具、電器等。主要產自城市居民家庭、商業、餐飲業、旅館業、服務業、交通、文教、衛生等企事業單位的生活廢物。生活垃圾雖然會嚴重污染環境,也可能含有少量有害廢物,但幾乎所有國家都把生活垃圾排除在有害廢物之外。目前一些國家正在通過管理將城市垃圾中的有害成份分離出來,或者通過分類收集以減少垃圾中的有害成分,被分離出來的這部分垃圾通常稱為有害城市垃圾,必須單獨處理。
2 有害城市垃圾分流處理的作用
有害城市垃圾分流的處理是指有害城市垃圾與一般城市垃圾的分流和有害城市垃圾根據各成分的危害程度的分流。有害廢物的有害特性不盡相同,且成分也很復雜,對有害廢物任意混合、隨意收集與運輸,不僅會在收集運輸過程中發生燃燒、爆炸、有害物的泄漏等危險,而且也會增加在處理、處置場的事故發生率,增加后續處理的復雜性和難度,因此有害城市垃圾分流處理是十分必要的。應該禁止混合收集、儲存、運輸、處理性質不相容而未經安全性處置的危險廢物;禁止將危險廢物混入非危險廢物中,經過明確分類的廢物比沒經過分類的廢物相對來說比較好處置。
3 有害城市垃圾的熱處理技術
危險廢物是當今世界面臨的較嚴重的環境問題之一。據聯合國環境規劃署估計,全世界每年產生的危險廢物中約有50%是有機危險廢物,這些有機危險廢物通常可以用熱處理(熱解、高溫焚燒、濕式氧化)等方法,改變廢物的化學、物理、生物和生理特征、物質組成來進行處理。
熱處理可以有效破壞廢物中有害成分的組成結構,消滅病原性污染,使其轉化為化學性質穩定的無害化渣及小分子無機物(主要是水和二氧化碳);熱處理可以達到大量減量的效果,大大減少廢物的體積和質量;熱處理對廢物內潛在的能量可以回收利用,特別適合于量大的高熱值廢物處理;熱處理可以回收有價值的化學藥品,但熱處理技術設施投資較大,運行費用昂貴,操作管理要求高,處理成本高。
不同的危險廢物要求的處理條件不同,各種熱處理技術對千變萬化的廢物流都有各自特點和局限,各種工藝和設備都有各自的使用范圍,因此,必須根據廢物的特點,合理選擇合適的熱處理方法。
4 有害城市垃圾的焚燒
焚燒是高溫熱氧化過程,高溫燃燒或熱解使有害成分破壞,達到無害,高溫可消滅病原性污染,焚燒將有害有機物完全氧化成二氧化碳和水蒸氣,無害化最徹底,并可使有害廢物大量減量。廢物焚燒發出大量的熱,通過廢熱回收,可回收其熱能或進行發電,焚燒對多種復雜有機物的處理優于其他處理技術,因此焚燒是當前有害廢物處理的主要方法之一。
4.1 有害城市廢物的焚燒工藝
有害城市垃圾焚燒與一般垃圾焚燒原理上是基本相同的,但有害城市垃圾焚燒又有其特殊性,與一般垃圾焚燒又有不同之處。有害垃圾焚燒必須保持有害成分的徹底破壞,因此焚燒工藝參數必須嚴格控制。焚燒產生的氣體除二氧化碳、水、過剩空氣外,還可能有鹵代化合物,硫、氮、磷的氧化物,揮發性金屬氧化物,灰分中也可能混有重金屬氧化物,因此必須嚴格控制其二次污染。
4.1.1 廢物預處理系統
對被焚燒廢物的種類、數量熱脂、水份等必須清楚了解,需嚴格驗證來料的準確性,焚燒進料必須保證廢物配伍得當和杜絕配伍禁忌,以確保安全運行。
4.1.2 焚燒系統
有害垃圾焚燒要最大限度地消除有害成分和所產生的灰分及殘余物。焚燒一般采用兩級焚燒系統,初級燃燒室為適應固體、液體、污泥等多種廢物的燃燒,多選用回轉式焚燒爐。大部分有機物在初級燃燒室氣化、分解和燃燒。產生的煙氣進一步在二級燃燒室燃燒,二級燃燒室溫度一般高于1 300℃,以消除產生劇毒物的可能性。
4.1.3 煙氣處理系統
由熱回收、急冷和酸性氣體吸收設備組成。煙氣處理系統遠比一般垃圾焚燒復雜和昂貴。由于不同的有害廢物對焚燒要求的處理條件不同,目前焚燒處理的工藝和設備很多,使用范圍各不相同。從大的類別來說,有專用焚燒爐焚燒工藝與利用現有高溫工業設施共焚燒。專用焚燒爐制有回轉窯、流化床焚燒爐、液體噴射爐、多室爐、敞口窯等;現有高溫工業設施有工業鍋爐、水泥窯、高爐等。
4.2 回轉窯焚燒系統
回轉窯是臥式的可回轉的圓柱形鋼筒,內襯耐火材料,回轉軸與水平線呈一定的角度,一般為3°~5°,角度的大小可控制物料在爐內停留時間。廢物從高端進行,經加熱、干燥、氣化、燃燒,殘渣從低端排出,回轉窯能處理各種類型的廢物,操作簡便,可回收熱能,因此是目前焚燒有害物的主要手段,是較理想的技術設施。
城市是最大的資源消耗地,如果處理不妥,也是最大的污染源。城市規模的擴大在促進經濟發展和社會繁榮的同時也給地球造成了巨大的壓力,能否解決城市內部能量的循環利用問題直接關系到可持續發展觀念能否真正的落實,關系到經濟發展能否真正做到既滿足當代人的需要,又不對后人滿足其需要的能力構成危害。實現這一目標的最基本途徑是應保證城市周邊地區的生態安全,為城市的可持續發展建立穩固的物質基礎。
參考文獻:
[1]
1 前言
“垃圾圍城”是世界性難題,2012年全國城市生活垃圾清運量達到1.71億噸。因此,垃圾焚燒正逐步成為中國垃圾處理的主要手段之一。而由于政府監管不力、投資者目光短淺等多方面的原因,致使前些年各地建設的垃圾焚燒電廠在運營中出現了環境污染問題,許多城市的新建垃圾焚燒廠選址都出現因居民反對而難以落地的局面。在垃圾焚燒廠運行監管方面,目前主要是在垃圾焚燒廠內進行測量監控,缺少從周邊環境視角出發的動態監控,因而難以形成為民眾所信服的全方位垃圾焚燒廠環境監控體系。
2 模型基本假設
(1)在城區表層土(0-10cm)取樣得到的濃度就是該采樣點土壤中的重金屬濃度;
(2)在自然區獲得的重金屬濃度能夠真實反映該城區的土壤背景值;
(3)不考慮區域外污染源對城區內土壤重金屬含量的影響;
(4)假設模型中使用的采樣點能夠客觀反映整個市區的重金屬污染情況;
(5)假設事故發生的概率是可估算的;
(6)不同區域的人群對污染物的吸收率是一樣的。
3 監測因子的提出
在對模型求解之前,需要對垃圾焚燒廠煙氣當中所產生的各種化學物質依據其對受體的負面健康影響進行一個定量評價。從而篩選出垃圾焚燒廠設施的有代表性的污染物。
考慮到垃圾焚燒廠的特殊性,其環境空氣監測因子除了常規污染物HCL、SO2、NOx、以及TSP外,還需監測汞、鉛、二惡英等特殊污染物。
4 暴露點濃度計算
AERMOD模型綜合考慮了垃圾焚燒廠周邊的大氣、風力風向、地形、建筑物等因素,引入了行星邊界層等新的大氣邊界層和大氣擴散理論,并采用高斯擴散公式。因此,AERMOD模型可用于多種排放源(包括點源、面源和體源)的排放,它也可用于對鄉村環境和城市環境、平坦地形和復雜地形、地面源和高架源等多種排放擴散情形的模擬。
AERMOD模型在不同條件下的擴散公式(考慮地形影響)如下:
5 健康風險評估
5.1 污染物通過呼吸作用進入人體的量
對于位于垃圾焚燒廠影響范圍內某一區域里的居民,其受垃圾焚燒廠所產生的有害物質影響程度可通過計算污染物通過呼吸作用進入人體的量來定量給出。
其計算公式如下:
5.2 風險表征
風險表征主要包括致癌風險和非致癌風險:
A. 致癌風險
B. 非致癌風險
將所有的致癌物和非致癌物的風險分別相加,從而就得到了最終的致癌風險和非致癌風險。通過計算垃圾焚燒廠影響范圍區域內的這兩個指標,可以對居民受垃圾焚燒廠污染物危害程度進行一個評估。
C. 綜合風險
根據美國環境保護局IRIS(綜合風險信息系統)給出的計算方法,將所有的致癌物和非致癌物的風險分別相加 , 從而得到最終的綜合致癌風險和綜合非致癌風險。
R*為綜合致癌風險
(為二英、等的致癌風險)
H*綜合非致癌風險。
(為二英非致癌風險,為為非致癌風險)
6 結束語
垃圾焚燒廠在中國迅速發展起來,但是缺少從周邊環境視角出發的動態監控,因而難以形成為民眾所信服的全方位垃圾焚燒廠環境監控體系。使用AERMOD模型可以很好地預測出垃圾焚燒廠周圍的污染風險,有很高的應用推廣價值。于此同時,建立科學合理的污染評估模型,對垃圾焚燒廠的建設具有重要指導意義,并在建立科學的補償體系中發揮至關重要的作用。
參考文獻
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作者簡介:鄭春雄(1973-),男,漢族,廣東省汕頭市人,熱能動力工程專業工程師,深圳粵能環保再生能源有限公司總工程師。
一、垃圾焚燒發電工藝原理
垃圾焚燒發電是將垃圾放在焚燒爐中進行燃燒,釋放出熱能,余熱回收加熱給水變成蒸汽,蒸汽在汽輪機中推動汽輪發電機旋轉做功,將蒸汽的熱能轉化為電能,釋放熱能后的煙氣經凈化系統處理后排放,從而將垃圾由“廢物”變為可利用的“資源”。隨著各種爐型技術的實踐應用廣泛開展,爐排式垃圾焚燒爐以適應性強,處理比較徹底的優勢正成為目前國內垃圾焚燒的主流工藝。隨著技術的不斷的提高和發展,我國焚燒爐的垃圾處理容量也不斷的提高,從初期的150t/d提高到現在的750t/d,規模日趨增大。
二、垃圾焚燒發電的特點
一般來說,垃圾經焚燒處理后殘余的固體廢物約占20%(爐渣約占15%,飛灰約占5%),考慮爐渣的綜合利用因素,減量化效果更為顯著。這相比于垃圾填埋處理要永久性占用土地來說節約了大量的土地資源。垃圾中的可燃物在焚燒中基本上變為了可利用的熱能。根據城市發展程度及地理位置、生活習慣不同,垃圾的熱值有所不同,一般用于焚燒的垃圾要求低位熱值大于4180KJ/Kg,垃圾發電量一般在250kwh/t以上(隨熱值的提高而增加)。另外,由于垃圾焚燒后的尾氣經過了嚴格的凈化處理,因此對環境的污染被控制到了最低。因此,垃圾焚燒處理的特點是處理量大、減量效果好、無害化徹底,且有熱能回收作用,是真正實現垃圾處理的“無害化、資源化、減量化”的技術手段。因此,對生活垃圾實行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式,世界各國普遍采用這種垃圾處理技術,是目前解決城市垃圾圍城問題最為有效的手段。
三、垃圾焚燒存在的問題
由于垃圾焚燒處理具有“無害化、資源化、減量化”的特點,因此近十年來在國內得到快速的發展,但是由于我國目前各垃圾焚燒廠所焚燒的垃圾均是未進行過分類的垃圾,其組成成份相當復雜,既有可燃的塑料、木材、紙屑等,也有不可燃磚頭、瓦礫、金屬等。經過焚燒處理后,生成的煙氣中含有HCI、NOx、SO2等酸性氣體,煙氣中所含的灰分性質也比較粘,很容易粘附在受熱面管子表面,降低換熱效果,造成煙氣溫度偏高。這些酸性氣體不僅對大氣造成很大的污染,而且成為垃圾焚燒爐中致使高溫腐蝕出現的主要因素。在焚燒爐煙氣中含有濃度較高的HCl,對鐵及鐵化合物等均有腐蝕作用。已有多篇文獻指出氯化氫氣體對焚燒爐的焚燒設備本體有著很強的腐蝕作用。生活垃圾焚燒鍋爐與傳統的燃煤、燃油鍋爐相比較,其金屬受熱面因腐蝕導致事故頻率要高很多,占其汽水系統事故頻率第一位。
出于發電效益要求,目前垃圾焚燒鍋爐工質已從低參數飽和蒸汽向中溫中壓過熱蒸汽參數過渡,這更加劇了高溫腐蝕的發生。因此,垃圾鍋爐既要滿足發電工質參數要求,又要避免工質過熱段金屬受熱面超溫,產生高溫腐蝕現象,認真探討垃圾鍋爐腐蝕成因并研究其防范對策,對垃圾焚燒鍋爐和整個電廠的安全運行,具有重要意義。
四、HCI高溫腐蝕現象分析及危害
1、HCI高溫腐蝕過程
氣相腐蝕反應可以是由不同的含氯物質引起的,最普遍的是HCI和C12,前者是煙氣中的主要含氯物質,氣相的HCI或CI離子的存在會增大過熱器金屬的腐蝕率,在氧化環境中這種現象常被稱為活性氧化。普遍認為氯化物會引起正常情況下起保護作用的表面氧化物的損壞。關于HCI、Cl2腐蝕的簡要過程過程及機理如下:
(1)、2Fe+3Cl2=2FeCl3或2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2;
(2)、4FeCl3+3O2=2Fe2O3+6Cl2
(3)、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
由于Fe與Cl2反應生成的中間產物FeCl2在高溫下為氣態,而FeCl3的熔點比較低,且易揮發,因此不斷隨煙氣被帶走,出來的Fe與不斷補充過來的HCI、Cl2的反應一直持續進行,而且反應速率隨著反應溫度的升高而加快。
2、HCI高溫腐蝕的危害
HCI高溫腐蝕的危害之一就是嚴重地阻礙了垃圾電站發電效率的提高。HCI對金屬的高溫腐蝕主要發生在兩個區域:(a)300一480℃區域(弱腐蝕發生域,生成氯化鐵、堿性鐵硫酸鹽等區域);(b)550一700℃區域(強腐蝕發生域,氯化鐵氧化及堿性鐵硫酸鹽分解區城)。過熱器傳熱管金屬表面溫度為內部蒸汽溫度+5一20℃左右,所以為了要防止腐蝕,蒸汽溫度區域上限為400℃左右,致使發電效率只有20%左右。HCI氣體對焚燒爐的焚燒設備本體及傳熱面都有著很強的腐蝕作用,根據經驗表明,未采取有效保護措施的過熱器金屬的腐蝕速率達到1mm/y以上,嚴重的威脅到過熱器管的安全運行,是導致過熱器爆管停爐的主要原因。
五、抗HCI高溫腐蝕的預防措施
有關煙氣中由于HCI而產生金屬高溫腐蝕問題,若按一般性的看法進行整理,可歸納如下3點:
(a)腐蝕速度隨煙氣中HCI濃度的增加而增大
(b)腐蝕的程度與管壁溫度有很大的關聯(管壁溫度越高腐蝕越劇烈)。
(c)采用抗腐蝕性的金屬,可以防治HCI腐蝕危害
在目前的情況下,抗HCI高溫腐蝕采用的措施主要有以下幾個方面的措施:1.減少HCI的生成量;2.降低管壁溫度;3.過熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料。這幾種方法分別對應上述的幾個特點而制定的。
1、減少HCI的生成量
進行垃圾分類預處理。分揀出塑料成份,降低含氯物質,生成的HCI氣體含量就比較低,從一定程度上可以降低HCI腐蝕。
焚燒爐內加添加劑。在焚燒爐內添加生石灰、石灰石等物質,吸收腐蝕性氣體HCI,降低高溫區域腐蝕性氣體濃度,從而緩解高溫腐蝕外,還能形成高熔點復合物。
2、降低管壁溫度
管壁壁溫對腐蝕有相當大的影響(溫度越高腐蝕越劇烈)。所以降低管壁溫度為抗HCI高溫腐蝕的有效措施之一。具體的方法有:
(1)嚴格限制鍋爐過熱器區域入口煙溫。過熱器因高溫腐蝕爆管,占垃圾鍋爐汽水系統事故頻率首位,煙氣溫度過高是重要原因。因燃料構成不同,盡管電站鍋爐煙溫更高,高溫腐蝕不是主要防范因素,過熱器材質主要選擇耐高溫合金鋼,其過熱器正常腐蝕限度小于0.lmm/a。而垃圾鍋爐過熱器腐蝕速度通常大于0.3mm/a,若不采取防范措施,其腐蝕速度會大于1mm/a。因而爐排型垃圾鍋爐過熱器大多數布置在第三煙道,入口端煙溫控制在650℃以下,必要時亦可在過熱器入口端煙道再布置一段蒸發器,可有效解決該區域煙溫過高問題。
(2)嚴格控制過熱器管壁溫度,是有效防止過熱器發生高溫腐蝕措施之一。合理計算過熱器受熱面,鍋爐減溫水流量調節精確、可靠,調節范圍盡可能工作在線性區:根據垃圾不同組分變化,爐排爐選擇合適料位和配風,盡量穩定爐溫,避免過熱器管壁超溫。過熱器設計應避免選用鰭片型過熱器結構, 而采用光管結構,適度富裕量,以減少管壁表面拈污幾率。
3、過熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料
過熱器全部或高溫段采用新型耐高溫腐蝕材料,可有效延長過熱器使用壽命。
(1).采用耐腐蝕高溫合金鋼。垃圾爐中的高溫腐蝕以CI為主。耐CI腐蝕的高溫合金鋼材料價格較貴,選用這類材料必須權衡材料消耗費用和使用壽命的得失,進行經濟評價,以選擇經濟性最佳的防腐方案。
(2).熱噴涂耐腐蝕金屬涂層。用于防腐的金屬涂層能夠在管道與腐蝕介質之間形成障礙層,從而起到保護作用,涂層在保護管道的同時自身會慢慢被腐蝕。
四、結論
垃圾焚燒爐在焚燒垃圾的過程中由于垃圾中含有塑料等含氯物質,經焚燒后生成了HCl和SO2等酸性氣體,這些酸性氣體在高溫下對金屬產生了強烈的腐蝕,腐蝕速率與溫度正相關,是導致垃圾焚燒爐過熱器爆管的主要原因。在實踐中可通過垃圾分類減少塑料含量、焚燒中加入石灰等措施減少酸性氣體的生成。在運行中可通過采取優化設計、加強運行參數調整等手段減緩高溫腐蝕,達到提高過熱器壽命及安全性的目的。
參考文獻
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