垃圾热解气化处理工艺恶臭处理控制的措施

1垃圾热解气化处理工艺恶臭处理控制的措施为了使分拣后的生活垃圾热解气化燃烧正常运行，提高垃圾热解的热值，需将新鲜垃圾在储仓中停放3~5天。在垃圾的堆放过程中将会产生硫化氢、硫醇和氨气及其有毒物质。产生恶臭的地方有垃圾储存坑、分拣过程中的输送带廊、和向垃圾热解炉加料的过程中。这些臭气如果不及时处理会对热解气化厂周围的空气带来严重影响，必须有效处理。生活垃圾热解处理厂的恶臭气体主要采取控制和隔离方法，常用方法有：（1）封闭式垃圾运输车；（2）在垃圾储仓和储坑上方微负压抽气作为助燃空气，以防恶臭气体外溢；（3）在垃圾热解主厂房卸料平台的进出料口处设置风幕门；（4）设置自动卸料门，使垃圾储坑密闭化；当助燃空气的抽气量不足以使垃圾储坑形成设计要求的负压时，可参考表1中的方法将抽出的臭气做适当的处理。表1：垃圾臭气处理的方法名称处理方法适用范围化学除臭法热力燃烧法将臭气和油或燃料气混合后在高温下完全燃烧，以达到除臭目的高浓度恶臭气体排放源催化燃烧法将臭气和燃烧气体混合后在催化剂的作用下于一定温度下燃烧，以达到脱臭目的高浓度恶臭气体排放源催化氧化法在催化剂的氧化，可将恶臭物质氧化成无臭或弱臭物质有组织排放的工业源中低度恶臭物质高价氧化性物质氧化法将恶臭物质通入高锰酸钾、次氯酸或双氧水溶液中使其氧化分解有组织排放的工业源中低度恶臭物质酸吸收法将恶臭物质与酸溶液接触，使其溶解到酸溶液中达到除臭的目的。有组织排放的工业源活性污泥吸收法利用活性污泥吸收来自垃圾储仓和输送带的臭气有组织排放的工业源生物活性炭吸附法利用生物活性碳吸收来自垃圾储仓和输送带的臭气有组织排放的工业源生物联合吸附法将活性污泥和活性炭分段装置进行分段吸收来自垃圾储仓和输送带的臭气有组织排放的工业源2本工程采用高温燃烧法处理臭气。即在垃圾储仓和储坑上方微负压抽气经预热后作为助燃空气送入热解气化炉下段在900~1000℃下将恶臭成分燃烧掉。控制燃烧炉遵守“3T”原则（即温度temperature,时间time，湍流turbulence）：燃烧温度高于850℃，臭气在高温煅停留时间大于0.3s，臭气和火焰必须充分混合。该热解气化炉下段具备了这些条件。垃圾臭气排放标准按GB14554-93厂界标准执行：二噁英的形成机理及控制措施二噁英的地产生源在垃圾焚烧工艺中，垃圾中的含氯高分子化合物如聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等二噁英的前体物，在适宜温度下并在FeCl3、CuCl2等金属催化物的催化作用下与O2、HCl反应，通过重排、自由基缩合、脱氯等过程生成二噁英类。这部分二噁英类在高温下大部分会分解，如炉温高于850℃、且烟气在炉中停留时间大于2s时，约99.9的二噁英将会分解。但被分解后的二噁英的前体物又可在烟气中的催化剂的催化下与烟气中的HCl在500~300℃迅速重新组合生成新的二3噁英。二恶英类的生成机制城市生活垃圾焚烧处理过程中二恶英的生成一般按一下反应方式进行。8576OO2314ClXClY二噁英5687O4312ClXClY呋喃二恶英的分子结构图以次模式生成二恶英的反应如：OHClCuCl2KOHOOOHClClCuCl2KOHOOClClOHClClClCuCl2KOHOOClClClCl在200℃~500℃的温度范围内，在飞灰中的CuCl2，FeCl3等催化剂的催化作用下，由未完全燃烧的含碳物质进行合成反应；上式的合成反应叫denovo合成反应(denovosynthesis)，影响denovo合成反应的主要因素有：（1）HCl，O2，前体物的存在；（2）在200℃—500℃温度范围内停留的时间；（3）氯化铜，氯4化铁催化剂的存在。促进城市生活垃圾焚烧过程中二恶英类物质生成的氯化铜，氯化铁等催化剂在传统焚烧炉排放的飞灰中含量分别为0.04%--0.07%和2%--3%；HCl不仅仅是来自有机高分子氯化物，同时垃圾中含有的NaCl,CaCl2,MgCl2,FeCl3,ALCl3,等物质在燃烧过程中也会进行化学反应生成二恶英。有关的化学反应式如下：2NaCl+SO2+0.5O2+H2ONa2SO4+2HCl（3-2）CaCl2+SiO2+H2OCaO.SiO2+2HCl（3-3）2MgCl2+(AL2O3·5SiO2)+H2O(2MgO·Al2O3·5SiO2)+2HCl（3-4）2FeCl3+3H2OFe2O3+6HCl(3-5)2AlCl3+3H2OAl2O3+6HCl(3-6)也就是说，城市生活垃圾焚烧处理过程中既能提供含有CuCl2，FeCl3的灰尘，还提供含有HCl的烟气,同时在烟气冷却过程中又有300℃左右的温度带，即二恶英类毒性物质生成的必要条件全部具备。如上所述，城市生活垃圾焚烧过程中和高温燃烧过程中常常会起游离基反应，当排烟温度冷却到300℃左右，并在灰尘中的氯化铜，氯化铁等催化剂的作用下进行接触反应。低温燃烧时，有机高分子氯化合物进行热分解并生成包括二恶英类在内的各种芳香族含氯化合物，其中分子量较大的二恶英类在高温燃烧过程中被分解，但热稳定性较好的氯苯类（如C6H5Cl）不易分解，随着燃烧的进行，这类物质会进行激烈的游离基反应而形成C6H4ClOH等物质，当焚烧烟气冷却时在氯化铁，氯化铜催化剂的作用下C6H5Cl类和C6H4ClOH类前体物又会重新组合生成二恶英类。总之，城市生活垃圾焚烧过程中二恶英的生成量与燃烧状态的5好坏有直接的关系。决定生活垃圾焚烧状况好坏的因素主要为垃圾燃烧温度，垃圾及高温烟气在焚烧炉内的停留时间，二次空气的旋涡喷入及搅拌烟气使之完全燃烧的情况，即湍流度等。•本工程二恶英排放情况二恶英类毒性大且非常稳定，一溶于有机溶剂，难溶于水。其主要来源为垃圾焚烧时产生的气体。研究表明，在垃圾焚烧过程中，控制焚烧炉内的燃烧温度（1100-1200℃），增加燃烧过程中气体在炉内的滞留时间（一般为3秒以上），同时增加炉内燃烧的湍流程度，使垃圾中的二噁英得到充分破坏，破坏后的氯化物以HCl的气态形式排出。为了不使被破坏的二噁英在500~300℃重新生成，高温气化后的气体应采用急冷装置，使气体温度在0.2秒内迅速降至200℃以下，使之有效的控制二恶英的再生成。本工艺采用垃圾热解气化炉，热解气化原理类似于煤气发生炉，垃圾在热解炉中经干燥阶段80~150℃下脱水，在200~300℃对干燥垃圾进行干馏、在850℃时进行碳化和气化，产生甲烷类可燃气体，这个阶段的反应是在缺氧和还原气氛下进行的，可有效地遏制二噁英的产生，经过这一阶段还原热解，由CO、CO2、H2、CH4、C2H4与C2H6组成的热解气体被析出。气体迅速经急冷器（气体在此停留的时间为2s）冷凝至200℃以下，避免了和减少了二噁英的重新生成。另外，来自臭气的助燃空气加大了热解气化炉内热气流的湍流速度，燃烧气体在温度850~1000℃炉内滞留时间长（一般为3-5秒），实现了燃烧的“3T”控制。也是控制二恶英产生有效的措施。6目前发达国家对生活垃圾焚烧厂烟气中二噁英的排放标准一般控制为0.1ngTEQ/Nm3，我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）中，对生活垃圾焚烧厂烟气中二噁英的排放标准控制为1.0ngTEQ/Nm3，下表列出来各国二噁英控制标准。《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484—2001中规定二噁英限值≤0.5ngTEQ/m3。焦油的产生及其控制利用措施焦油是生物质在干馏过程中产生的。其产量约占装炉生物质的3%~4%在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，密度通常在0.95~1.10g./cm3之间，闪点100℃具有特殊臭味。在垃圾的干馏气化阶段，当干基垃圾被加热到200℃时组成生物质的纤维素、木质素、半纤维素等成分的分子键发生断裂，发生热分解，产生CO、CO2、H2O、CH4等小的气态分子，而较大的分子成为焦炭、木醋酸、焦油等（称为初级焦油）其主要成分为左旋葡聚糖，分子式为C5H8O2，反应过程：干燥生物质+热量——焦炭+CO+CO2+H2O+CH4+C2H4+木醋酸+焦油在气化温度下，初级焦油不稳定，会进一步分解成2级焦油，随着进一步升温，部分焦油会转化为3级焦油，在500℃左右焦油产物最多，高于或低于此温度焦油相应减少。美国1991加拿大1989欧共体1994)日本1997中国200190.50.10.1-5.01.0ng7焦油成分中的有毒物质对人体健康及环境构成危害，含有较高的PAH（多环芳烃）物质，且具有较高的毒性和致癌性；凝结为细小液滴的焦油不完全燃烧会引起PAH和焦炭的产生；对焦油净化处理时产生的焦油废水中含有酚及酚类化合物、苯系物、杂环、芳香族化合物等，COD浓度一般在5000~10000mg/L，散发出强烈的刺激性气味，对环境造成污染，必须加以治理。因此本工艺采用将低温干馏气化出的焦油经300℃余热加热器加热后直接引入炉体的高温段焚烧。高温热解中飞灰的治理方法和有害成分分析垃圾中的有机成分经干馏、热解、气化后的渣灰下沉到高温燃烧层进行煅烧，煅烧过程中由于热气湍流的作用，一些燃烧的飞灰是经过垃圾中可燃物燃烧后将可燃物中的重金属和少量的PAH富集在一起的产物，它们将随热气体从热排气管中排出，这部分的飞灰在国家危险废物名单中式榜上有名的，在应加以去除和收集。本项目的飞灰是经带式除尘器（除尘效率99.96%）去除和收集，收集后的飞灰用水泥固化后交由垃圾填埋场进行无害化填埋。对于灰渣无害化处置的标准按GB5085.3-2007危险废物鉴别标准，浸出毒性鉴别。无毒或微毒的情况可将其直接掺入泥土中烧制垃圾砖，如果灰渣中的重金属或其他有害物超出国家标准，应视同危险废物进行无害化填埋处理。浸出毒性鉴别标准值序号危害成分项目浸出液中危害成分浓度限值（mg/L）分析方法无机元素及化合物81铜（以总铜计）100附录A、B、C、D2锌（以总锌计）100附录A、B、C、D3镉（以总镉计）1附录A、B、C、D4铅（以总铅计）5附录A、B、C、D5总铬15附录A、B、C、D6铬（六价）5GB/T15555.4-19957烷基汞不得检出GB/T14204-938汞（以总汞计）0.1附录B9铍（以总铍计）0.02附录A、B、C、D10钡（以总钡计）100附录A、B、C、D11镍（以总镍计）5附录A、B、C、D12总银5附录A、B、C、D13砷（以总砷计）5附录C、E14硒（以总硒计）1附录B、C、E15无机氟化物（不包括氟化钙）100附录F16氰化物（以CN计）5附录G注1：不得检出指甲基汞＜10ng/L，乙基汞＜20ng/L。热解气化后气体的处理及焙烧窑炉及尾气的处理方式：热解后的气体含有一定量的SO2、NOx、HCl、CO2等酸性气体，这些酸性气体会对后续的设备和管道造成腐蚀，以缩短其寿命，还会对环境带来影响，必须加以去除。本项目采用石灰水喷淋法，将经过一塔式脱酸装置的气体喷淋石灰水，以消除酸性气体。脱酸后的气体经加压送入由粘土或页岩与垃圾灰渣配料的砖坯焙烧窑炉中成为燃料。该窑炉为108×3.6m的隧道窑，内设风道系统，无锥闸平顶结构。其中排潮、预热段长42m，焙烧段46m，降温、冷却段20m。项目拟采用碱液喷淋脱酸除尘装置对焙烧烟气进行处理，脱酸效率为75%(主要去处SO2和HCl)，除尘效率为90%，处理后烟气经40m9高烟囱排放。焙烧废气产排情况见下表。项目焙烧废气产排情况一览表物质名称产生情况排放情况产生量速率浓度排放量速率浓度HCl4.7t/a0.54kg/h29.3mg/m31.18t/a0.13kg/h7.33mg/ｍ3SO217.7t/a2.02kg/h110.6mg/m34.43t/a0.51kg/h27.7mg/ｍ3NOx33.6t/a3.8kg/h210mg/m333.6t/a3.8kg/h210mg/m3烟尘29.3t/a3.34kg/h183.1mg/m32.93t/a0.33kg/h18.3mg/ｍ3二恶英///4.64mg/a530ng/h0.029017ng/ｍ3注：本项目停产整改前曾有过一段生气期，根据该公司气化垃圾燃气燃烧后产生的烟气的检测报