1、垃圾焚燒發電廠飛灰處理工藝淺析摘要:隨著社會的不斷發展與進步，生活垃圾的處置問題日趨嚴峻。垃圾焚燒發 電，是當下較為常見也較為行之有效的生活垃圾處理方法。但由于工藝流程及技 術限制等原因，垃圾焚燒發電常伴隨著一些有害物質的生成。本文將從主要污染 物之一-飛灰的構成成分、性質特點等方面入手，分析當前垃圾焚燒發電廠的飛 灰處理工藝，結合目前生產實際，做出比較與優缺點的判斷。關鍵詞:垃圾焚燒；飛灰；二嗯英；重金屬引言隨著我國進入改革開放新時期，可持續發展與環境保護成為了各級政府持 續關注的焦點問題，對于生活垃圾的無害化與資源化處理就是其中一項重點工作。 據研究顯示，中國每年的垃圾增長量超過10%，就

2、目前國情來看，處理基數與增 長量如此巨大的垃圾的最好方式就是垃圾焚燒發電。如何解決焚燒過程中所產生 的污染物，防止二次污染，是人們當前面對的又一大問題。一、垃圾焚燒發電廠的主要污染物1、飛灰飛灰主要指在垃圾焚燒發電過程中，熱回用系統（如節熱器）與煙氣凈化系 統（如除塵器）內收集的燃燒殘余物。飛灰實際上是由一個個細小的顆粒組成， 這些小顆粒吸水性強，吸附性強，聚合度高，吸收了煙氣中絕大多數的有害物質， 是垃圾焚燒發電廠諸多污染物中污染性最大的。2、爐渣嚴格意義上講，爐渣并不算污染物，爐渣是沉聚在爐底不可燃燒物質的混合 物。但是，1噸生活垃圾焚燒會產生其重量20%以上的爐渣，如果不妥善處置， 仍然

3、會對環境造成破環。3、滲濾液滲濾液主要是在垃圾儲存過程中產生的液體，其成分復雜，酸性較高，是僅 次于飛灰的第二大污染物。4、有害氣體有害氣體的釋放主要包含三個過程，一是在產生滲濾液的同時，一些酸性氣 體同樣會散發至大氣當中；二是在焚燒過程中，氯化氫氣體與硫化物也會排放到 空氣中；三是在垃圾的運輸與裝卸過程，含氮物質與含硫物質散發的惡臭一樣會 對環境造成污染。二、飛灰的污染與危害飛灰中的主要污染成份包含兩種：二嗯英和重金屬。1、二嗯英二嗯英是二嗯英類化合物的總稱，無色無味，難溶于水，易溶于有機溶劑。 飛灰中的二嗯英的產生過程主要有兩種：一是垃圾在焚燒過程中，含氯物質在低 于800C的環境下，未能

4、充分燃燒，生成中間產物氯苯，而氯苯是合成二嗯英的 前體，通過氯苯進一步生成二嗯英；二是含氯物質在重金屬離子（如銅、鉆）的 催化作用下，直接生成二嗯英。二嗯英在大氣中難以降解，生物吸入體內后會引 起內分泌失調，甚至造成精神類疾病。2、重金屬生活垃圾中的重金屬主要來源于一些電子產品與蓄電池，主要包含鋅、鉛、 汞、鎳等。一些重金屬沸點較高，在垃圾焚燒過程中容易保持均勻凝結狀態，通 過燃燒進一步生成了飛灰的內核。其余沸點較低重金屬通過蒸發燃燒的形式，凝 結在這些沸點較高的重金屬表面，形成了飛灰的外部結構。雖然飛灰中重金屬所 表現出的毒性與其吸附積大小、顆粒大小、PH數值有直接關系，但其對于水源、 土壤

5、的破壞力，對地表及地下生態環境的污染度仍然極高。3、飛灰的儲運由于飛灰中存在著二嗯英與重金屬兩種污染物，所以飛灰的儲存和運輸需 要嚴格按照危險固體廢棄物相關管理要求進行。用于運輸飛灰的車輛必須有防止 泄露的措施，裝卸人員需有相關資質，裝卸過程中要嚴格按照相關規定執行必須 的個人保護。飛灰的儲存場所需要裝有除塵器，現場放置應急處置卡，公司相關 人員需要明確應急處置方案。三、飛灰中二嗯英的處理工藝對于飛灰中二嗯英的處理，垃圾焚燒發電廠應主要在燃燒反應工藝流程方面加 以控制，減少合成原料、切斷形成途徑或破壞其反應條件都可以減少二嗯英的產 生。目前，各垃圾焚燒發電廠主要通過燃燒前、燃燒中、燃燒后三個階

6、段的技術 手段，減少二嗯英的產生。1、燃燒前對燃料進行預處理氯元素是合成二嗯英的必需元素，因此在燃燒前將含氯元素較高的物質從 燃料中分揀出來，如：橡膠制品、聚氯乙烯塑料制品等，通過其他手段降解處理 而非焚燒，從源頭上降低氯元素含量，減少二嗯英的反應原料，降低二嗯英生成 量。2、燃燒中控制反應溫度，保持充分燃燒二嗯英雖然在焚燒反應中生成，但是卻在超過800C的環境中以較快的速 度分解。因此，控制好爐內溫度，將溫度保持在850C以上，是最有效的控制處 理二嗯英的方法，同時，還需在爐內適當增加湍流，延長氣體在溫度較高地區停 留的時間。除此之外，爐內還需控制好空氣進氣量與燃料的比例，保證空氣與燃 料充

7、分混合后進行燃燒，也可以減少含氯物質燃燒不充分的現象發生，降低二嗯 英產生的數量，切斷其形成途徑。3、燃燒中加入反應干擾劑在垃圾焚燒過程中加入一定量的反應干擾劑，可以有效抑制二嗯英的產生。 目前國內垃圾焚燒發電廠主要使用的反應干擾劑主要是氨氣，氨氣與氯元素有著 非常良好的親和能力，其親和力遠高于上文中提到的二嗯英前體一一氯苯，降低 了氯苯進一步反應的幾率。同時，氨氣還可以與擔任二嗯英合成反應催化劑的重 金屬離子進行反應，降低其催化活性，從而在二嗯英的兩個生成途徑中同時破壞 反應條件，減少二嗯英的產生。4、燃燒后控制煙氣溫度研究表明，二嗯英在300C左右會達到最高的生成速率，所以對垃圾焚燒 發電

8、煙氣采用急冷技術，可以破壞其反應條件，有效減少二嗯英高速產生階段的 時間，降低其反應速率。一般來說，急冷技術的冷卻速率越大，二嗯英的生成量 越小，對于二嗯英的處理也越好。四、飛灰中重金屬的處理工藝對于飛灰中重金屬物質的處理工藝，垃圾焚燒發電廠主要在燃燒后所收集 到物質的處置方法方面進行。目前，國內各垃圾焚燒發電廠主要采用了熔融固化 法、螯合劑穩定法、水泥固化法、濕式化學處理法、填埋法共計五個方法。1、熔融固化法熔融固化法是飛灰固化技術中一種行之有效的處理工藝，根據其處理溫度 與加料的不同，可以分為燒結法與熔融法兩種。（1）燒結法。在使用燒結法處理飛灰時，需加入一定量的微小顆粒玻璃質 物質，將飛

9、灰與玻璃質進行混合后在1100c高溫下煅燒，形成玻璃固化體，利用 玻璃內部緊密的分子結構，包裹住重金屬，防止其外泄。燒結法的主要缺點在于 整個過程需要的工藝要求過高，對于玻璃質物質的加入量有嚴格的要求，需要充 分考慮整個過程的穩定性，因此目前較少使用。（2）熔融法。熔融法處理飛灰只需要直接將飛灰加熱至1400C，使飛灰 達到一種熔融的狀態，隨后逐漸冷卻，形成熔渣，熔渣是一種高質量建筑材料， 這是實現飛灰資源化再利用的有效手段。熔融法的缺點在于加熱溫度過高導致成 本驟增，同時，部分低熔點的重金屬揮發會造成后續煙氣處理的成本增加，因此 不適合我國垃圾焚燒發電廠使用。2、螯合劑穩定法螯合作用是指金屬

10、等中心元素與外圍多齒配體結合而成，生成具有環狀結 構配合物的過程。螯合作用生成的物質叫做螯合物，螯合物由于其環狀結構的特 點，穩定性較高，一般螯合物的環數越高，其結構越穩定，采用加入螯合劑與飛 灰中重金屬進行反應的處理工藝叫做螯合劑穩定法。目前垃圾焚燒發電廠使用的螯合劑主要有兩種，DTC類和TMT類，這兩種 螯合劑都可以有效捕捉飛灰中的重金屬。在螯合反應中，由飛灰中的重金術離子 或基團擔任中心，有機多齒結構擔任外圍，進一步形成穩定的、可聚集的螯合物， 使重金屬離子失效，污染性大大降低。經研究，螯合穩定劑法可以使飛灰中的重 金屬離子處理率達到97%以上，同時，與其他無機穩定劑相比較，螯合劑不僅使

11、 用量大大降低，還能抵抗微生物環境帶來的影響。螯合穩定劑法是目前國內最先 進、最常用、最有效的飛灰處理工藝，因此環保部門已經明確垃圾焚燒發電廠飛 灰處理必須嚴格按照螯合工藝進行。3、水泥固化法水泥是飛灰處理中最常用的固化劑。將飛灰與水泥基質混合后，經過凝結 等物理變化與氧化等化學變化，重金屬在已經固化的水泥中遷移率降低，增加其 穩定性。該工藝流程簡單、成本較低、操作性強，但是需要在固化反應前處置飛 灰中的氯離子，否則將降低固化后的機械性能，減少重金屬的穩定性。因此，使 用水泥固化法需同時增加去氯工藝，這在一定程度上限制了該方法的大范圍使用。4、濕式化學處理法飛灰濕式化學處理法目前常采用加酸萃取

12、的方式，主要提取的是飛灰中的 重金屬物質，提取剩余物質中的有害物質浸出率大大降低，穩定性較強，完全達 到了作為建材的標準。同時，提取液中含有飛灰中的可溶鹽與重金屬，可以進行 進一步的提取與回收，達到了重金屬的資源化利用。該方法工藝簡單，但存在著 后續污水處理、萃取過程中產生有毒氣體等三廢問題，因此目前只有在飛灰中 重金屬含量較多的情況下使用。5、填埋法由于目前我國的固體危險廢棄物填埋場仍然較少，其庫容有限，而垃圾焚 燒發電所產生的飛灰卻很多，因此提出了生活垃圾焚燒飛灰的處置豁免，即允許 垃圾發電廠將經過處理并達到國家相關標準要求的飛灰填入到生活垃圾填埋場中， 因此填埋法一般在螯合劑穩定法和水泥固化法后使用，屬于最后一道處理工藝。結論垃圾焚燒電廠主要污染物飛灰的處理，需要從二嗯英與重金屬兩個角度進 行。對于二嗯英，需要在其燃燒前、燃燒中、燃燒后三個階段采用預處理、控制 反應溫度、加入反應干擾劑、控制煙氣溫度四個工藝控制其生成。對于重金屬， 應該使用螯合劑穩定法、水泥固化法或兩種方法相結合的方式進行處理，處理后 的物質可以采用填埋法妥善填埋；當重金屬較多時，可以采用濕式化學處理法， 當可以不考慮成本因素是，則熔融固化法是最優飛灰處理工藝。參考文獻胡濱海.淺談垃圾焚