循環(huán)流化床技術(shù)在垃圾焚燒二噁英控制方面的優(yōu)勢(shì)
來源：北京中科通用能源環(huán)保有限責(zé)任公司 閱讀：2654 更新時(shí)間：2011-01-25 14:57循環(huán)流化床焚燒爐的主要特征是爐膛內(nèi)始終存有大量的粒度適宜的惰性床料，垃圾和惰性床料在爐膛內(nèi)流化風(fēng)的作用下呈充分流化狀態(tài)，垃圾送入爐膛后在處于流化狀態(tài)的床料裹挾下，迅速分散、快速升溫，很快地完成燃燒前的升溫階段，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的穩(wěn)定燃燒，大量的物料被煙氣帶到爐膛上部燃燒，經(jīng)過不同的途徑再循環(huán)返回爐膛下部。這包括布置在爐膛出口的氣固分離器，將被煙氣帶出爐膛的物料中的絕大部分從煙氣中分離出來，并經(jīng)過返料系統(tǒng)將物料回送至床內(nèi)；更有很大量的物料通過中間上升和邊壁下降的內(nèi)部通道實(shí)現(xiàn)循環(huán)。這樣的物料循環(huán)，一方面實(shí)現(xiàn)了爐膛內(nèi)溫度的均勻化，另一方面保證了垃圾的充分燃燒。循環(huán)流化床具有很大的熱容量和良好的物料混合速率，所以對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，床內(nèi)強(qiáng)烈的湍流和物料循環(huán)，增加了垃圾的燃燒速率，均勻的爐內(nèi)溫度既保證了燃燒煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間，又可以防止局部高溫的問題。因此，氣體燃燒充分、毒性物質(zhì)分解徹底，垃圾燃盡率高。
垃圾焚燒作為一種固體廢物污染的處理技術(shù)，不可避免的涉及到二次污染的問題。而二惡英類物質(zhì)的排放，是其中最重要也是最受關(guān)注的。目前我國(guó)對(duì)垃圾焚燒二惡英類物質(zhì)排放的要求僅限于煙氣，從更廣義的二惡英排放范圍考量，垃圾焚燒二惡英的排放應(yīng)該還包括飛灰、鍋爐灰、爐渣和廢水。
當(dāng)前控制垃圾焚燒過程二惡英類物質(zhì)排放有3種最主要的技術(shù)手段。一是源頭控制，即破壞原生垃圾中存在的二惡英，并且減少二惡英類物質(zhì)的原始生成量；二是末端吸附，即將已經(jīng)產(chǎn)生的二惡英類物質(zhì)通過吸附等手段捕捉到飛灰中，防止其排放到大氣；三是末端消減，在一定的條件下，通過催化反應(yīng)器，使煙氣中的二惡英類物質(zhì)反應(yīng)生成相對(duì)無害的低分子化合物。末端吸附的局限性在于，僅僅是將煙氣中的二惡英類物質(zhì)通過活性炭等吸附后轉(zhuǎn)移到飛灰中，雖然可以實(shí)現(xiàn)煙氣的達(dá)標(biāo)排放，但是卻增加了飛灰中的二惡英含量。因此末端吸附只是二惡英的轉(zhuǎn)移，并非減量。末端消減雖然達(dá)到了煙氣中二惡英類物質(zhì)的減量，但是對(duì)于飛灰中含有的更大量的二惡英卻沒有作用。而且催化反應(yīng)器對(duì)溫度、煙塵、催化劑等條件的苛刻要求使得其應(yīng)用范圍和效果大打折扣。
綜上所述，只有采取源頭控制才是最根本的減少二惡英類物質(zhì)產(chǎn)生和排放的手段，也是唯一符合廣義范圍的二惡英減排的技術(shù)手段。
使垃圾在焚燒爐內(nèi)得以充分燃燒是源頭控制的最根本內(nèi)容，“3T+E”控制法是國(guó)際上普遍采用的措施，即保證焚燒爐出口煙氣的足夠溫度（Temperature）、煙氣在燃燒室內(nèi)停留足夠的時(shí)間（Time）、燃燒過程中適當(dāng)?shù)耐牧鳎═urbulence）、過量的空氣（Excess Air）。而循環(huán)流化床垃圾焚燒技術(shù)是這一控制法的最佳體現(xiàn)，可以說將“3T+E” 控制法發(fā)揮到了極致。循環(huán)流化床垃圾焚燒工藝一般控制煙氣在進(jìn)入余熱鍋爐前溫度不低于850℃，煙氣在爐膛的停留時(shí)間為3-4秒，O2濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置，爐膛內(nèi)部溫度場(chǎng)非常均勻，不產(chǎn)生燃燒死區(qū)，保證垃圾充分燃燒。由于循環(huán)流化床垃圾焚燒工藝符合“3T+E”的燃燒特性，被公認(rèn)為可以有效遏制二噁英類物質(zhì)產(chǎn)生的垃圾焚燒工藝，國(guó)內(nèi)已建的循環(huán)流化床垃圾焚燒項(xiàng)目的焚燒尾氣中二噁英類物質(zhì)的排放濃度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家《生活垃圾焚燒處理污染物排放限值》（GB18485—2001）中的相關(guān)規(guī)定。
循環(huán)流化床垃圾焚燒工藝除了廣為稱道的“3T+E”控制法，其控制二噁英類物質(zhì)生成還有以下措施：
1、采用了技術(shù)成熟可靠的爐膛和布風(fēng)結(jié)構(gòu)，使垃圾在焚燒爐中得以充分燃燒。工藝中通過調(diào)整空氣流量、速度和注入位置，減少了煙氣中攜帶的不完全燃燒產(chǎn)物，如CO、殘?zhí)俊⒍䥽f英及其前體類物質(zhì)。由于進(jìn)入尾部煙道的不完全燃燒產(chǎn)物的減少，相應(yīng)的也大大降低了焚燒煙氣在尾部降溫過程中再次合成二惡英類物質(zhì)的可能。
2、由于循環(huán)流化床內(nèi)部大量高溫惰性循環(huán)物料的存在，垃圾燃料進(jìn)入焚燒爐膛后瞬間被干燥、引燃，與循環(huán)物料發(fā)生劇烈摻混，垃圾焚燒處理過程中迅速通過容易產(chǎn)生二噁英類物質(zhì)及其前驅(qū)物的350~500℃溫度區(qū)間，減少了爐膛內(nèi)二噁英的產(chǎn)生量。
3、循環(huán)流化床采用爐內(nèi)加碳酸鈣對(duì)垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的SO2等酸性氣體進(jìn)行脫除，有研究表明CaO、Ca(OH)2及其鹽型產(chǎn)物CaCl2，CaSO4及Ca(NO3)2對(duì)二噁英前生體PCP及HCB生成PCDD/Fs具有阻滯效果，結(jié)果表明，堿性的CaO，Ca(OH)2對(duì)該兩類前生體生成PCDD/Fs具有顯著的阻滯效果，可以遏制垃圾焚燒過程中二噁英類物質(zhì)的生成。
4、大量研究表明，硫的存在對(duì)于燃燒過程產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)具有很明顯的抑制作用，主要通過以下三個(gè)途徑：硫的存在減少Cl2（二惡英類生成的主要氯源）的形成；使二惡英合成反應(yīng)的最主要催化劑Cu/CuO中毒，降低其催化活性；磺化酚類前驅(qū)物，抑制氯化反應(yīng)以及Ullmann反應(yīng)；由于循環(huán)流化床焚燒處理垃圾時(shí)，添加了一定比例的輔助燃煤，燃煤中含有的S元素燃燒生成SO2，根據(jù)以上作用原理，對(duì)二噁英類物質(zhì)的生成產(chǎn)生遏制作用。
由于循環(huán)流化床垃圾焚燒工藝對(duì)二噁英類物質(zhì)生成的遏制特性，垃圾焚燒過程產(chǎn)生的煙氣、飛灰以及爐渣中二噁英類物質(zhì)的濃度較之其他垃圾焚燒工藝低很多，因此循環(huán)流化床技術(shù)在垃圾焚燒二噁英控制方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
