控制技術分析摘要：危險廢物焚燒處理伴隨著二噁英等物質生成及排放，對環境和人體造成的損害是不可逆的。二噁英的生產機理極為復雜，引起了國內外廣泛研究。本文綜述了危廢焚燒中二噁英生成機制，并結合回轉窯焚燒爐從項目設計和項目運營角度分析了焚燒過程中的重點控制技術措施。關鍵字：二噁英生成機制危廢焚燒回轉窯過程控制技術1.二噁英及其危害危險廢物作為一種特殊的固體廢棄物，因其腐蝕性、毒性、易燃性、反應性等特殊性，危險廢物的及時有效的處置已成為了環保行業一項重要領域，危廢焚燒實現了危險廢棄物的減量化、無害化，同時焚燒過程中產生包括粉塵、NO、XSO、HC等酸性氣體、重金屬以及二噁英類污染物?！段ｋU廢物焚燒污染控制標2準》GB1848-2020對危險廢物焚燒處置中產生各類污染物排放限值做出明確要求［4］。焚燒過程生成的二噁英物質是多氯代二苯-并-對-二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并咲喃（PCDFs）的總稱，由于氯原子取代數目的不同和位置的差異，產生的二噁英同系物共有210種。二噁英是一種無色無味、毒性嚴重的強致癌脂溶性物質［2］，作為持久性有機污染物成為全球化學品污染的重要控制對象之一。圖1：PCDD及PCDF結構2，二噁英的生成機制及影響因素

焚燒過程中二噁英的生成機制是極復雜的過程，國內外均在通過實驗、量子化學、高分子理論計算等多手段進行二噁英形成相關機理的研究，實際焚燒過程的生成機理遠比理論研究復雜，但被普遍認可的危廢焚燒過程產生二噁英的途徑有：2.1焚燒入爐物料本身帶有二噁英類物質，由于焚燒爐中溫度沒有達到完全分解的溫度條件，二噁英物質隨煙氣、爐渣被釋放出來；2.2爐內高溫氣相反應生成機制危廢在焚燒爐內經高溫分解，固態有機氯轉移至氣相中結構簡單的短鏈含氯有機物(如三氯乙烯、三氯甲烷)經環化、聚合反應生成多氯聯苯(PCB),PCB在氧氣過量、500~850°C溫度范圍內，可進一步通過脫氯、加氫、羥基取代等反應快速生成PCDF/PCDDW。近年來，理論研究模型計算結果表明：高溫氣相反應生成二噁英占總二噁英的份額比過去研究占比30%的結果高。圖2：二噁英的高溫合成反應機制2.3焚燒爐尾部低溫區二噁英生成的兩大途徑(1)從頭合成機制在300-400C低溫環境下，焚燒爐燃燒后產生的殘C與CL、0、H等元素經過氧化、縮合反應生成二噁英，該生成機制是危廢焚燒爐尾部低溫區生成二噁英的主要途徑。高溫焚燒爐內，含有氯的危險廢物經高溫分解，產生HCL氣體進入煙氣中,經過Deacom反應生成CL和H0，隨后，由于氯化作用形成氯代芳香族化合物,22進一步形成PCDF/PCDD，同時還生成氯酚、氯苯等物質囚。(2)前驅物合成機制由于入爐危廢在焚燒爐內不完全充分燃燒及飛灰表面發生不均相催化反應形成了二噁英的多種前驅物，如氯酚、氯苯等多氯聯苯等。在焚燒爐尾部低溫區該前驅物在飛灰、氯源（活性氯原子和氯氣，主要由HCl氧化生成）等物質前提下300~500°C溫度范圍內，發生前驅物之間的偶聯合反應、環的閉合反應從而生成PCDF/PCDDw。研究發現：含有過度金屬元素（Cu、Fe、Mg、Cr、AL）的飛灰對二噁英生成反應具有催化作用；爐內溫度、氧含量等是影響二噁英生成量的重要因素。3，危廢焚燒中控制技術本文以技術成熟、通用性強的回轉窯焚燒處置為例，分析各工序中二噁英的控制技術?；剞D窯焚燒工藝主要流程含；廢物貯存及配伍系統、預處理及進料系統、焚燒系統、余熱利用系統、煙氣處理系統（急冷、脫酸、脫硝、除塵等單元）、煙氣排放系統、飛灰及殘渣輸送系統等。物料預處理階段危廢焚燒待處理物料種類較多，形態和化學成分較為復雜，熱值浮動范圍寬，針對入爐物料需進行取樣分析和特性鑒別。入爐前物料做好嚴格元素分析控制，對含有銅、鐵、鎳等過度金屬控制入爐含量，同時減少含氯有機物的量，含氯有機物主要指農藥廢物、醫療廢物、工業生產中作為清洗劑、萃取劑、溶劑使用后廢棄的含氯有機物（HW06類）、氯苯、二氯苯等。多氯（溴）聯苯類廢物（HW10類）嚴禁入爐⑶。目前國內很多企業由于多種現實條件的制約，從源頭控制含氯有機物入爐量較為困難。綜合考慮回轉窯焚燒爐系統設備耐腐蝕及及耐材使用壽命等性能要求，進爐物料（固態、液態、半固態）中CL元素總含量控制在5%以下為宜。焚燒階段1，改進爐內燃燒工況改進焚燒爐內的燃燒工況，保證危險廢物完全充分燃燒及穩定的燃燒氛圍是控制二噁英前驅物產生的重要技術手段。控制燃燒工況最有效的方法就是所稱的“3T+E"理論（turbulence、temperature、time、excessAir）危險廢物通由進料系統進入回轉窯及二燃室，回轉窯窯頭設置有一次風機和窯頭燃燒器，根據物料熱值選擇性使用輔助燃料進行補燃，回轉窯窯內溫度一般控制在800~1000°C范圍內。二燃室底部設置有高湍流、高風壓的二次風機及和二臺燃燒器，與來自回轉窯內可燃氣體一并進入二燃室內進行控氧燃燒，二燃室燃燒溫度需高于1100C，并保證煙氣處于高溫段（21100C）的煙氣停留時間大于2s,可燃氣體在較為強勁的二次風擾動下形成“3T”的最佳燃燒過程，可燃物完全燃燒，實現二噁英的高焚毀去除率。危險廢物焚燒系統在二燃室設備本體設置高、中、低多段溫度檢測點，多點位實測溫度與二燃室燃燒器的開停、輸出熱功率進行連鎖控制，實現在二燃室高溫段的煙氣溫度始終保持在1100C以上，滿足GB18484-2020的溫控要求。項目實際運營中，根據物料特性，靈活調節入爐風量，合理配風，保證爐膛內空氣供給量。過量的氧氣能夠保證充分燃燒，回轉窯內燃燒配風需處于欠氧燃燒狀態，欠氧狀態下，二噁英在高溫氣相生成量會減少，二燃室內的配風需維持一定的富氧燃燒，使物料完全充分燃燒，二噁英的產量會相應減少。但是過多的氧氣會促進HCL轉化為CL，參與焚燒爐尾部低溫區二噁英的合成。因此焚燒爐2內須控制適量的氧氣含量，二燃室出口氧含量控制在6~10%（干煙氣）。2，爐內添加抑制劑焚燒爐內添加堿性物質、含硫化合物可抑制二噁英的產生。NH、CaO、NaOH3等堿性物質可吸收HCL，HCL高溫下會氧化為氯源（活性氯原子、氯氣），進而抑制PCDF/PCDD的生成［5］。含硫化合物在高溫下，SO能與燃燒過程中生成的氯氣反應，減少氯化作用對2二噁英的生成產生抑制作用。SO可以飛灰中的過度金屬發生反應，如SO與Cu22反應生成CuSO，降低了Cu的催化反應活性，抑制了二噁英的生成反應。4相關反應如下：SO+CL+H20-HCL+S0223CuO+SO+l/2O-CuSO224急冷階段的控制經過爐內1100°C高溫徹底焚燒，二噁英得以焚毀，焚燒爐尾部低溫區二噁英的再次合成是產生二噁英的主要原因，焚燒爐尾部低溫區二噁英主要通過頭合成機制生成?？刂圃撾A段煙氣的區域溫度和停留時間可有效避免二噁英的再次合成機率。余熱鍋爐出口500~550C的煙氣進入急冷塔，在急冷塔中，高溫煙氣與霧化噴淋水霧直接接觸，煙氣可在Is內與水霧接觸迅速降溫，由500~500C降至195C左右，有效避免二噁英類物質的再合成。急冷塔頂上設置主噴槍和輔助急冷噴槍，互為備用，塔體和塔底均設有溫度檢測、遠傳報警及連鎖。當急冷塔出口測溫元件檢測到煙氣溫度與實際設定溫度有變差時，可在線調整急冷水泵出口主管道上調節閥的開度，加大或減少噴水量、并自動調節噴槍的噴霧狀態參數，從而使急冷塔內煙氣溫度穩定在指定范圍內。煙氣凈化階段的控制煙氣經過急冷降溫，后續煙氣凈化處理技術有干法脫酸、布袋除塵、濕法脫酸、濕式靜電除塵、煙氣SCR脫氮、活性炭吸附等，其中使用干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器是比較常用且有效的進一步凈化煙氣二噁英的技術，能夠脫除煙氣中97%的二噁英［6］。從急冷塔出來的煙氣與干法反應器內噴入的脫酸藥劑，如消石灰、碳酸氫鈉充分混合反應，Ca(OH)或NaHCO和煙氣中的SO、SO、HCl和HF等發生化學反應，2323生成相應的鈣鹽或鈉鹽，同時，順著煙氣流向噴入粒度200目活性炭分，依靠煙氣氣流使其散播于煙氣中的重金屬及二噁英，然后隨布袋除塵器清灰落入灰斗中，同除塵器落灰一同排出，該飛灰需進一步進行固化、穩定化處理后進行安全填埋。不同于活性炭的物理吸附，美國戈爾開發的催化布袋，將二噁英分解催化劑結合聚四氟乙烯（PTFE）形成結構緊密的催化纖維，針刺法植入ePTFE基布，形成了氈基材料。濾袋清灰時，固體顆粒物在布袋表面得以攔截。氣態二噁英和呋喃會通過GORE-TEX薄膜進入催化劑氈，二噁英和呋喃分子在催化劑作用下催化降解。二噁英去除效率在98%以上。使用SCR反應脫氮的催化劑（TiO+VO系等）可用于氧化二噁英，目前僅限225于對二噁英催化降解及脫氮效率的單獨研究，在項目綜合應用上的效果待進一步探索。其他技術及其發展近年來國內外對低溫等離子技術去除二噁英關注度很高，低溫等離子技術利用等離子放電電離氣體，產生高能電子、自由基等活性粒子使有害物質的分子、原子結構發生變化，并迅速熱解、裂解，斷絕二噁英產生的機會，徹底解決了二噁英的二次處理問題。但由于設備投資高、電耗高、使用壽命有限等問題，還沒有廣泛被應用。4結語本文通過對焚燒過程中二噁英的合成機制和影響條件的介紹，以回轉窯為例，分析了危險廢物在預處理、燃燒、急冷降溫、煙氣凈化各階段的控制和凈化二噁英的主要技術措施，在項目運營中可在一定程度減少二噁英的排放。從筆者所在公司的運行項目對二噁英實際監測結果看，采用了上述過程控制技術措施可有效控制二噁英排放濃度在O.lngTEQ/Nm3左右，低于現行國標排放標準。參考文獻李雁，郭昌勝，候嵩，等，固體廢物焚燒過程中二噁英的排放及生成機理研究進展[J].環境化學，2019,38（4）：746-759.朱芬芬，等《生活垃圾焚燒飛灰中典型污染物控制技術》[M]，化學工業出版社，2019.11《國家危廢名錄》[S],2021《危險廢物焚燒污染控制標準》[S],GB18484-2020魏炫坤、張作泰《城市