（工程热物理专业论文）燃烧过程中二噁口英的生成及排放特性的研究.pdf

国家自然科学基金资助项目 1 垃圾洁净燃烧能源化利用的关键基础研究，重点自然科学基金， ( n 5 9 8 3 6 2 1 0 ) 2 垃圾焚烧过程二嗯唤类有机污染物的排放和控制规律研究，国家 自然科学基金项目，( n 1 9 8 6 2 5 9 8 7 8 0 4 7 ) 国家重点基础研究发展规划项目 煤燃烧过程中微量有机无机类有害污染物的生成与控制规律， ( g 1 9 9 9 0 2 2 2 1 1 ) 浙江大学博士学位论文 摘要 i 焚烧技术是国际上普遍采用的垃圾处理技术之一，垃圾焚烧过程中产生的二雌哄污染问 t i 题引起j 。泛关注，对其研究已成为当今环境研究的前沿问题。卜7 7 本文系统地介蝌了f _ 二醒哄的理化特性、危害、环境来源以及国内外有关丝丑楚缝一f 世j 哄 生成和控制的研究进展，并建立了垃圾焚烧炉二l 啦哄的采样、预处理方法和基丁高分辨气相 色谱低分辩质谱( h r g c l r m s ) 的分析技术。 利用热重一傅立i l f 红外联用仪器研究垃圾有机组分的动力学特性和热解气体的释放特 性。研究了加热温度、燃烧气氛和单质硫对前驱物反应生成二吧哄的影响。，试验结果表明加 热温度平气氛对二咄哄生成的影响较大：五氯酚反应时加入单质硫促进了五氯酚脱氯生成低 氯苯酚和l 二 怒f 哄。燃煤过程一i 拦哄的生成机理与垃圾焚烧时相同。但燃煤过群生成的- 二l i 甚倏 浓度远远低丁垃圾焚烧，垃圾燃烧过栏中加入煤可以有效抑制二雌【碘的生成。煤对垃圾焚烧 过程中二吧( 哄生成的抑制作尉并 抑制二吧唤的生成。 本文提出了基零维模型的 ，不能简单地用硫对二哩唤抑制作用解释，可能存在其他冈素 流化床焚烧炉的二罐n 荚预测模型，计算结果与多次测试结果 接近。建立了基于二吧唤的高温气相模型、低温催化模型( l a n g m u i r h i n s h e l w o o d 币i l e l e y r d e a l ) ； l l 低温从头合成模型( d en o v os y n t h e s i s ) 基础上的炉膛出口烟气中二l 瑶哄再生 ， 成模型。( 理论计算结果表明焚烧炉在组织良好的燃烧条件下，燃烧温度大于8 0 0 ，停留时 、 间大于2 秒，入炉垃圾带入的二曙哄分解效率可达9 9 ；烟气温度、温降速率、前驱物浓 度、氧浓度、1 s 灰浓度和飞灰岔碳量都对烟气中二吧哄的再生成有影响。在烟气温度为3 0 0 4 0 0 c 范围最易发生_ 二吧哄的再生成反应。提高锅炉尾部烟气的温降速率是减少烟气中 一睡唤再生成的有效手段。对烟气净化装置的二吧哄脱除存在净化姨置的运行温度越低，进 口飞灰浓度越低，飞灰的清灰时间间隔越短，二吧哄脱除效果越好。 本文的研究1 作得到了国家重点基础研究发展规划项目：煤燃烧过程中微量有机无机类 有害污染物的生成与控制规律( g 1 9 9 9 0 2 2 2 1 1 ) 、国家重点自然科学基金：垃圾洁净燃烧能 源化利h j 的芙键基础研究( n 5 9 8 3 6 2 1 0 ) 、国家自然科学基金项目：垃圾焚烧过程二唑唤类 有机污染物的排放利控制规律研究( n 1 9 8 6 2 5 9 8 7 8 0 4 7 ) 和浙江大学曹光彪高科技发展基金： 、 垃圾焚烧过程中污染物生成、迁移及控制规律的资助。厂。 芙键词：城市生活垃积煤：j 世- 菇呋哺：焚烧：生成：排放特瞄控制 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t i n c i n e r a t i o nt e c h n o l o g yi so n eo ft h em a i nm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) d i s p o s a lm e a s u r e s i n t r o d u c e di nt h ew o r l d f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g yo fd i o x i n s i 1 1 1m s w i n c i n e r a t i o ni so n eo f t h ev e r ya c t i v ef i e l d si nm o d e r ne n v i r o n m e n t a lr e s e a r c h f i r s t ，t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，o r i g i na n dr i s ko f d i o x i n si sp r e s e n t e di nt h e p a p e r a n di n f o r m a t i o no fd i o x i n sf o r m a t i o na n d c o n t r 0 1i nm s wi n c i n e r a t i o ni si n t r o d u c e d s y s t e m a t i c a l l y t h em e t h o do f t h ed i o x i ns a m p l i n g ，d i s p o s a la n da n a l y s i sb a s e do nh r g c l r m s i nm s wi n c i n e r a t i o ni sb u i l t d y n a m i cp r o p e r t i e so fm s wo r g a n i cc o m p o u n d s ( p c rp a p e r , p v c ) a n d r e l e a s ep r o p e r t i e so f p y r o l y s i sg a s a r es t u d i e d u s i n g d t g f t i re q u i p m e n t t h ei n f l u e n c eo fh e a t t e m p e r a t u r e ， c o m b u s t i o na t m o s p h e r ea n ds u i f u ro nd i o x i n s p r e c u r s o rf o r m a t i o n i sd i s c u s s e d t h er e s u l t s i n d i c a t et h a t ：h e a tt e m p e r a t u r ea n dr e a c t i o na t m o s p h e r ee f f e c td i o x i n sf o r m a t i o no b v i o u s l y ；a d d i n g s u l f u ri np c ph e a tp r o c e s sa c c e l e r a t e sp c pd e c h l o r i n er e a c t i o n ，t h e nc r e a t e sm o r e1 0 w - c h l o r i n e p h e n o l sa n dd i o x i n s t h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mo fd i o x i n si nc o a ic o m b u s t i o ni s c o n s i s t e n tw i t h t h a ti nm s wi n c i n e r a t i o n w h e r e a sf e wd i o x i n sa r ef o r m e dj nc o a lc o m b u s t i o n c o f i r i n gc o a lw i t h m s wc a nr e s t r a i nf o r m a t i o no f d i o x i n sa v a i l a b l y c o m p u t i n gm o d e lo fd i o x i n f o r m a t i o ni nm s wf l u i d i z e db e di n c i n e r a t o rb a s e do n0 - d f l u i d i z e db e d n c i n e r a t o rt e m p e r a t u r ef i e l dm o d e lh a sb e e np u tf o r w a r d t h ec a l c u l a t i n gr e s u l to f d i o x i n se m i s s i o no f15 0 t dc o a ia n dm s w f l u i d i z e db e dj n c i n e r a t o ri sc l o s et oa n a l y s i sr e s u l t s ， d i o x i n sr e g e n e r a t i o nm o d e 】i nz o t l ea f t e rc o m b u s t i o ni se s t a b l i s h e do nt h ef o u n d a t i o n so fh i g h t e m p e r a t u r eh o m o l o g o u s m o d e l 1 0 wt e m p e r a t u r ec a t a l y t i cm o d e l s ( l a n g m u i r - h i n s h e w o o d m o d e la n d e l e y r i d e a lm o d e l ) a n d d en o v os y n t h e s i s s o m ec o n c l u s i o n sh a v eb e e nd r a w nb yt h e a c a d e m i ca n a l y s i s o nt h ec o n d i t i o n so f g o o d c o m b u s t i o ni nb o i l e r , t e m p e r a t u r eh i g h e rt h a n8 0 0 。c r e s i d e n tt i m em o t et h a n2 s t h ed e c o m p o s i t i o ne f f i c i e n c yo fd i o x i n sw h i c hi sp u ti n t oi n c i n e r a t o r w i t hf u e lc a r lr e a c ht o9 9 m a n yf a c t o r s s u c ha sf l u eg a st e m p e r a t u r e ，t e m p e r a t u r ec o o l i n gr a t e ， p r e c u r s o rc o n c e n t r a t i o n ，o x y g e n ，f l ya s hc o n c e n t r a t i o na n dc a r b o nc o n t e n ti nf l ya s h ，h a v ei m p a c t o nd i o x i n sr e - g e n e r a t i o ni nf l u eg a s i nt h et e m p e r a t u r er a n g eo f3 0 0 c 4 0 0 c ，d i o x i n sp r o d u c e e a s i l y c o n t r o l l i n gf l u eg a st e m p e r a t u r ec o o l i n gr a t em a yb ea n e f f e c t i v em e a s u r et or e d u c i n g d i o x i n h i g h e rd i o x i n s r e d u c ee f f i c i e n c yo f a i rp o l l u t i o nc o n t r o l l i n gd e v i c e ( a p c d ) i sa c q u i r e di f i to p e r a t e si nl o w e rt e m p e r a t u r e t h ef i n a n c i a ls u p p o r tf r o mt h en a t i o n a ln a t u r es c i e n c ef u n do f c h i n a ( n 5 9 8 3 6 2 10 n19 8 6 2 5 9 8 7 8 0 4 7 ) a n dt h en a t i o n a lb a s i cf u n d ( g 1 9 9 9 0 2 2 2 11 ) a r cg r a t e f u l l ya c k n o w l e d g e d k e yw o r d ：m u n i c i p a l s o l i d w a s t e c o a l ，p o l y c h l o r i n a t e dd i b e n z o - p d i o x i n ，p o l y c h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r a n s ，i n c i n e r a t i o n ，f o r m a t i o nm e c h a n i s m ，e m i s s i o n ，c o n t r o lt e c h n o l o g y 4 浙江大学博士学位论文 符号表 a p c d b 叩 b e p c b c p d s e s p f b c f f g c h r g c 卜t e f i t e o l c m s m s w m s w l p a h p c p p v c p v d c r d f s a s c r s l m t d i t e f t e o u v w s 州 p c d d f s p c d d s 0 1 c p c d d s p c d f s 13 c p c d f s 队h s p c b s m c d d s d c d d s t r c d d s 1 c d d s ( t c d d l p e c d d s h x c d d s h p c d d s o c d d m c d f s d c d f s t r c d f s t c c d f s ( 丁c d f l p c c d f s a i rp o l l u t i o nc o n t r o l l i n gd e v i c e b a n z o a p y r e n e b e n z o e p y r a n e c h l o r o h e n z e n e c h l o r o p h e n y l c i t ys p r a y e r e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r f l u i d i z e db e dc o m b u s t o r f a b r i cf i i t e r g a sc h r o m a 【o g r a p h h i g hr e s o u t l o ng a sc h r o m a t o g r a p h 【n t e m a t i o n a ic q u i v a l e n c ef a c t o r i n t e m a t i o n a le q u i v a l e n c eq u a n l i t y l i q u i dc o o l i n g m a s ss p e c t r u m m u n i c i p a ls 0 1 i dw a s t e m h t l i c i p a ls o 】i dw a s t e1 n c i n e r a t o r p o l y n u c e a ra r o m a t i ch y d r o c a r b o n p e n t a c h l o r o p h e n y l p o l y v i n y l c h l o r i d e p o 】y v i n y i d l l e n e c h 】o f 】d e r e f u s e dd e r i v e dr u e 】 s p r a ya b s o r p t i o n s e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o n s e l e c t e dj o i lm o l l i t o t i n gm o d e t o i e r a b t ed a i l yi n t a k e t o x i ce q t j i j v a l e n c ef a c t o r t o x i ce q u i v a t e n c eq u a n t i t y u l t r av i o l e t w e ts c r u b b e r w e i g h t p o i y c h i o r j n a t e dd i b e n z o - p - d i o x i n sa n d d o l v c h i o r j n a l e dd i b e n z o f u t a n s p o l y c h l o r j n a l e dd i b e n z o - p - d i o x i o s ”ci a b e l e d - p o y c h 【o r i n a t e d d i b a n z o p - d i o x i n s p o t y c h l o r i n a t e dd i b e a z o f u r a n s ”cl a b e l e d p o l y c h l o r i n a t e dd i b e n z o f u r a n p o l y n u c | e a ra r o m a t i ch r a r o c a r b o n s p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s m o a n c h l o r i n a t e dd i b a n z o - p - d i o x i n s d i c h l o r i n a t e dd i b e n z o - p - d i o x i n s t r i - c h l o r i n a t e dd i b a n z o - p - d i o x i n s t e t r a c h o r i n a t e dd i b a n z o - p - d i o x i n s p e n t a - c h i o r i n a t e dd i b e n z o - p d i o x i n s h e x a - c h l o r i n a t e dd i b e n z o - p - d i o x i n s h e p t a c h l o r i n a t e dd i b c n z o - p d i o x i n s o c l a - c h l o r i n a t e dd i b e n z o - p - d l o x i n s m o n o - d i b e n z o f u r a n s d i - c h l o r i n a t e dd i b e n z o f u r a n s i r i - c h 【o r i n a t e dd i b e n z o f u t a n s t e t r a - c h l o r i n a t e dd l b e n z o f u t a n s p c n t a c h l o r i n a t e dd i b e n z o l - u r a n s 烟气净化城置 苯井i a l 芘 苯井i e l 芘 氯苯 氯酚 干沾喷入盐置 电除尘器 流化床锅炉 布袋除尘器 色谱 高分辨也谱 国际毒性当量h 了 国衔碡忡当量 骤拎 质谱 城市生活垃圾 城市生活垃圾焚烧炉 多环芳烂 五氯酚 聚氯z | 烯 偏氯乙烯 垃圾衍生燃料 喷入吸附装冒 选择催化装冒 选择离了检测 旧允许摄入量 毒件当量困于 毒性当量 紫外光 湿法除尘器 重量 二吧曦( 总称) 二吧噗 碳1 3 标记的二吧哄 呋哺 碳i3 标记的吠哺 多环芳烃 多氯联苯 一氯二苯并二雌嗤 二氯二苯井二雌蟆 三氯二苯并二唯u 奘 四氯二苯并二吧峨 五氯二苯并二唯u 英 六氯二苯井二【啦嗤 七氯二苯并二唯峨 八氰一苯井= 吧哄 一氯二苯并吠呐 一氯一苯并峡呐 三氯一苯爿一呋呐 叫氯一苯并l 噍呐 五氨一苯川幔岫 新江走学博士学位论文 h x c d i 二s h p c d f s o c d f l ，2 ，3 ，7 ，8 - p e c d d 23 ，4 、78 一h x c d d 2 。3 ，6 7 ，8 - h x c d d 2 37 8 , 9 - h x c d d ，2 3 ，4 ，6 ，7 b h p c d d 2 ，3 ，7 , 8 t c d f 2 , 37 8 p e c d f 2 34 ，7 8 p e c d f 2 3 4 7 8 一h x c d f 2 3 ，6 ，7 ，8 - h x c d f 2 3 7 8 , 9 - h x c d f 2 3 、46 7 8 h x c d f 、2 , 3 、4 ，6 7 、8 - h p c d f 2 , 3 ，4 ，7 ，8 ，9 - h p c d f h e x a - c h l o r i n a t e dd i b e n z o f u r a i l s h e p t a c h 【o r i n a t e dd l b e n z o f u r a n s o c i s c h l o r i n a t e dd i b e n z o f u r a i l s 23 7 8 - s u b s t i t u t e dt e t r a - c hj o r i n a t e d d i b e n z o p d i o x i n s 1 ，23 ，7 8 - s u b s t i t u t e dp e n t a c h l o r i n a t e d d i b e n z o o d i o x i n s 1 2 3 4 ，78 - s u b s t i t u t e dh e x a c h l o r i n a t e d d i b e n z o - p - d i o x i n s 1 2 3 ，6 ，7 ，8 - s u b s t i t u t e dh e x ac h l o r i n a t e d d i b e n z o - p d i o x i n s 1 2 3 7 8 9 - s u b s t i t u t e dh e x ac h l o r i n a t e d d i b e n z o d d i o x m s i 。2 34 ，6 7 ，8 - s u b s t i t u t e dh e p t ac h l o r i n a t e d d i b e n z o - p d i o x i n s 2 3 7 ，8 - s u b s t i t u t e dt e t r a - c h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r a l s 1 ，2 3 7 ，8 - s u b s t i l u t e dp e n t a c h l o r i n a t e d d i b e n z o f i 】r a o s 2 3 47 8 s u b s t i t u t e dp e n l a c h l o r i n m e d d i b e n z o f u r a r l s l _ 2 3 47 , 8 一s u b s t i l m e dh e x ac h i o r i n a t e d d l b e n z o f u r a i l s l ，2 ，3 6 ，7 ，8 - s u b s t i t u t e dh e x ac h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r o l l s 1 2 , 3 ，7 89 s u b s t i t u t e db e x ac h i o r i n a t e d d i b e n z o f u r a i l s 2 3 4 6 7 b s u b s t i t u t e dh e x ac h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r a n s 1 2 34 , 6 7 8 s u b s t i t u t e dh e p t ac h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r a n s l ，2 ，3 ，4 ，7 ，8 9 s u b s t i t u t e dh e p t ac h l o r i n a t e d d i b e n z o f u r a f t s 六氮一苯片峡哨 七氯一苯“眭哺 八氯一苯“啦哺 2 3 ，78 一敬p , ：p q 氰一苯圳一c 心碳 2 ，3 78 一取代五氰一苯抖一咯峨 2 , 3 4 ，78 一取代六氯一，苯抖一畔峨 ，2 , 3 ，67 ，8 取十六氯一苯并二a g u g ，2 3 ，7 ，8 9 取代六氰一苯并一l 啦屿 ，2 , 3 ，4 6 ，78 取代t 氯一苯并_ 二吧峨 2 , 3 ，7 ，8 取代四氯二苯井呋喃 ，2 3 ，7 ，8 取代五氯苯并峡蝻 2 3 4 ，7 。8 取代五氯一苯井i 技嗥 、2 347 8 取代六氯一苯井吠哨 ，2 3 ，6 7 ，8 取代六氯一苯井吠哺 ，2 ，3 7 ，8 ，9 取代六氯一苯并噱呐 2 3 ，4 6 7 8 取代六氯一幕并峨呐 ，2 ，3 ，46 ，78 取代七氧一苯并呋呐 ，2 ，3 ，4 ，7 ，8 ，9 取代七氯_ 二苯井吠哺 浙江大学博士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着城市建设的发展，工业化和城市化进程的加快，人民的生活水平迅速提高，城市垃 圾产生蛀与日惧增。城市生活垃圾是人”j 生活中产生的同体废弃物。在收集、运输和处理过 辟中所产生的有害成分对大气、士壤、水等造成污染，破坏了城市景观，而且传播疾病，威 胁人类的生命安全，成为社会公害之一是我国和世界各大城市面临的重人环境问题，闻 此城市生活垃圾的无害化处理技术是关系到保护和改善生活、生态、防治污染使经济发 展和环境保护相协调的重要内容之一。 1 2 城市生活垃圾的现状分析 1 城市生活垃圾产生量及其构成特征 自1 9 7 9 年以来，我国城市垃圾平均以每年8 9 8 速度增长，少数城市如北京的增k 率 丛1 5 2 0 e l 】，1 9 9 6 年我国城市生活垃圾年产量为1 6 4 亿吨口i 。北京市现有人口1 2 0 0 万 日产垃圾1 2 0 0 0 1 3 0 0 0 吨，高r 发达国家人均每天l 公斤的排放量”l 。影响城市生活垃圾， 量的因素有：人口数量、经济发展水平、居民生活水平利燃料结构等。 城市生活垃圾产量迅速增加的同时，垃圾构成也相应发生了变化。表1 1 列出了中国部 分城市生活垃圾的数据【4 】。城市整体经济水平的差异导致了垃圾中各组分含量的明显筹别。 我国垃圾的特点是厨余、灰土、水分含量高热值低，一般为厨余3 0 - 5 5 ，灰七1 0 - 5 0 ， 水分4 0 - - 6 0 热值普遍低于4 0 0 0 k j k g 。城市垃圾构成在总体呈现含水率降低，纸类、塑料、 术质和纤维等有机成分增加，无疑为我国城市生活垃圾的资源化利用创造了条件。 2 城市生活垃圾污染现状 我国垃圾处理工作起步较晚，水平较低，基础设施差基本上没有可靠的【艺设备能对 生活垃圾进行科学治理，大部分垃圾运到市郊后，只是简单的堆放，无害化处理率很低，从 根本上说这只是转移了污染地点i j j 。 垃圾露天堆放，大量氨、硫化物等有害气体释放严重污染了大气；垃圾在堆放腐败过 程中会产生大量的酸性和碱性有机污染物，同时垃圾中重金属溶解，造成土壤，地表水利地 f 水的严重污染：垃圾中有许多致病微生物，同时垃圾往往是蚊、蝇、蟑螂和老鼠的孽生地， 这些必然危害着广大市民的身体健康”l 。城市生活垃圾堆放侵l i 了大量的十地，近1 0 i 二来 我国每年减少耕地7 5 0 万亩，其中很人一部分被城市i 剞体废弃物所i l i 有”l 。据初步阀奄1 9 9 8 年我国6 6 8 个城市中，将有2 0 0 多库陷r 垃圾包罔中口】。最近的航洲表明，j 匕京周已野被 7 0 0 0 多庳垃圾lj 包嗣，其中直径5 0 水以上的就有5 0 0 0 多库，在3 环路至5 环蹿附近已终 浙江大学博士学位论文 形成了人人小小的垃圾堆环带覆盖了京郊8 0 0 0 多宙t j 地| 3 i 。随着城市垃圾中有机物含鼙 的提高丰由露犬分散堆放变为集中堆放，只采州简单覆盖易造成产e 甲炕气体的厌氧王1 、境， 易燃易炸。 表j 1 中国部分城市生活垃圾的组成h i 有无可回收废物 含水实际 机机布未 橡玻 容重 城市，年份纸类 塑料金属 室 热倌 物物类竹胶璃 t o n m 。 k m k g 青岛1 9 9 7 4 22 03 6 1 040 032 01 1 2 02 2 01 1 0 两安1 9 9 7 157 46 3 5 233 52 4 839 479 31 8 4 1 2 00 4 0 芜湖1 9 9 76 7 6 01 9 5 04 0 0 0 6 0 1 7 03 6 02 o o1 o o2 8 5 5 0 8 常州i1 9 9 7 4 4 4 03 4 6 03 5 63 1 5i 8 07 9 53 5 010 44 8 4 70 4 5 2 9 9 8 13 浦东1 9 9 6 1 9 9 7 5 5 _ 3 31 1 131 23 02 6 40 7 8i39 830 l0 8 3 武汉1 9 9 6 5 2 o o1 97 87 1 21 4 21 7 19 2 90 5 671 409 8 杭州i 1 9 9 75 8 1 92 4 0 03 6 82 2 3 1 2 06 6 2l0 1 20 909 85 36 00 - 3 64 4 3 88 4 j2 波1 9 9 6 1 9 9 7 5 3 6 92 5 4 85 4 02 9 61 1 07 9 02 4 31 0 4 温州龙港1 9 9 8 4 4 7 01 79 07 6 81 6 9 1 8 72 3 _ 8 61 3 01 0 05 2 o o6 7 1 0 4 8 j “州1 9 9 66 0 1 71 7 1 25 4 0 3 4 01 0 68 9 93 3 7d 4 95 0 1 20 2 54 3 9 8 9 9 深圳1 9 9 4 4 00 01 5 0 01 7 0 050 01 3 0 02 0 05 0 0 3 o o4 5 0 0 5 6 3 9 3 0 香港1 9 9 7 2 55 015 7 02 5 7 042 05 0 01 71 03 2 0 3 6 0 注：空格为数据缺省，+ 为数据已门入其它类。所有数据为各城市历年统计资料1 2 川 “。热 值为收到基低位发热量 1 3 城市生活垃圾的资源化利用 城市垃圾是一种不断增长的资源和财富，是“放错地点的原料”。有效利用城市生活垃 圾是解决资源和能源短缺矛盾的有效途径科学研究表明，垃圾中的有机可燃物含量高、热 值人，若能将垃圾发电可节约原煤。同时垃圾中的有机质可分解成高教有机复合肥。因此有 敬利用垃圾不仅可增加能源，减少环境污染，还可解决我国农业肥料问题，此外垃圾还可 以作为建材等原料口】。将垃圾作为可再生资源的方向发展，是适应可持续发展战略的要求， 垃圾处理的资源化方法越来越受到人们的关注。 i 国内外城市垃圾的处理技术 目前，世界各国部把城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化作为综合解决城市生活垃 圾的原则，我国歧府公布的中华人民共和国固体废弃物污染环境防止法中提出对同体废 方物防治廊实行碱鼍化、资源化、无害化的发展方向。垃圾的处理技术主要有堆肥、填埋、 焚烧二大技术”7 1 。 i 】城市生活垃圾的填坤 戢市生活坨圾填州般是扫：填坪场山分层进 ? j 真j r l t t 。1 l ：填州要订二种办法驯、刚h 浙江大学博士学位论丈 作业法，斜坡作业法，沟填作业法。在我国，城市生活垃圾的p 生填埋历史不刮2 0 年从 实际运行结果看存在一些问题： 对水环境的影响：由于城市生活垃圾不但含有夫量的病原性微生物，往堆放腐败过程中 还会产生人量的酸性或碱性有机污染物井将生活垃圾中的重金属溶解出来是集有机物、 重金属和病原体微生物三位一体的污染物。城市生活垃圾中所含水分及堆放过程中进入垃圾 的雨水会产生大量富含这些污染物的渗沥液，进入周围地表水或渗入土壤造成地表水或地 f 水严重污染。 对大气环境的影响：填埋场中的城市生活垃圾在微生物作用下，产生大量沼气。活跃期 的填埋场产生的沼气9 0 以上为甲烷和二氧化碳。城市生活垃圾由于填埋处理不当引起的 爆炸事件在国内外屡有发生。据统计世界各地因垃圾爆炸事故每年导致约1 2 亿美元的经济 损失。 1 2 城市生活垃圾的堆肥处理 生活垃圾堆肥处理就是利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地 促进可降解有机物向腐殖质转化的生化过程。我国垃圾混合收集，玻璃、塑料等杂质多，造 成堆肥效率低、堆肥成本高，垃圾堆放常产生臭气、污水等污染物，同时垃圾堆肥过程没有 解扶重金属等污染，需采取必要措施防止二次污染。 1 3 城市生活垃圾的焚烧处理 近年来受能源危机的冲击，气体污染净化技术，新的高效低污染燃烧技术的应用，焚烧 法逐渐成为处理城市垃圾的主流。凡是国土资源比较紧张、人口密度较高国家采用焚烧技术 的比例较高。 焚烧技术发展至今已有1 0 0 余年历史，最早焚烧装置是l8 7 4 年和1 8 8 5 年分别建f 英国 和美国的间歇式固定床垃圾焚烧炉。随后，德国( 1 8 9 6 ) ，法国( 1 8 9 8 ) ，瑞士( 1 9 0 4 ) 相继建成生 活垃圾焚烧炉。2 0 世纪初欧美一些工业发达国家开始兴建大规模的连续式垃圾焚烧炉。从 七十年代初至今的3 0 年间是焚烧技术发展最快的时期。1 9 9 1 年瑞士、日本、丹麦、瑞典、 法国和德国的垃圾焚烧比例达到8 0 7 5 ，7 0 ，5 5 ，3 8 和3 2 e 8 9 邶l ，新加坡、南韩、 印度和中国也在积极发展焚烧技术。图】1 为德国垃圾焚烧炉发展趋势图p “。我国垃圾焚烧 技术的应用研究起步于2 0 世纪8 0 年代中期到了“八五”期间垃圾的燃烧技术才被列 国 家科技攻关，比世界第一座焚烧炉的建成整整晚了约一个世纪。 削11德国城市生活垃圾焚烧炉发展趋势1 3 9 浙江大学博士学位论丈 随着我国经济高速发展和城市人口密度日益增人，我国许多人中刊城市已纷纷将建设垃 圾焚烧厂提高剑议事日稗，焚烧技术成为近年来解决垃圾问题的新趋势剌新热点，深圳在 8 0 年代末建成了我国第一座垃圾焚烧发电厂，上海投资7 亿人民币建殴我国虽人的现代化 生活垃圾焚烧厂，日处理垃圾1 5 0 0 吨，七京、珠海、杭卅、宁波等数十个城市也在筹建 大型垃圾焚烧发电厂。 2 城市生活垃圾的焚烧技术 世界各地应用的焚烧炉型号多达2 0 0 种，根据垃圾焚烧形式的不同，国内外垃圾焚烧炉 主要分为以下三类，即：流化床焚烧炉，回转窑焚烧炉和炉排式焚烧炉，主要的特点址表 1 2 f 12 , 1 3 3 1 i 。 表1 2 主要焚烧炉型的特点比较旧1 3 3 比较项目炉排式焚烧炉回转窑焚烧炉 流化床焚烧炉 土要应州地区 欧洲、美国、日本美国、丹麦日本 处理能力大型2 0 0 v d 咀上大中型2 0 0 t d 以上中小型i5 0 t d 咀r 单炉最大处理量 1 2 0 0 t d1 2 0 0 删 6 0 0 t d ( r d f ) 设计、制造和维修已成熟较成熟较成熟 前处理设备除大件垃圾外不分除大件垃圾外不分需分类破碎至15 c m 类、不破碎类破碎以。f 处理特点垃圾在炉排上和空垃圾在筒内韶滚与炉床由耐火砂粒组 气进行混合而得到空气充分接触，燃烧成，燃烧时呈沸腾状 燃烧较完全。需要二燃室态 优点适用太容量；公害易垃圾搅拌及干燥性适用中容量：占地 处理；燃烧可靠；运佳；可适用中、大容小；燃烧温度低：热 行管理容易：余热利量；可高温安全燃传导较佳；公害低： 用率高烧；残灰颗粒小燃烧效率较佳 缺点 造价高；操作和维修连接传动装置复杂；操作运转技术高：燃 费用高：应连续运炉内耐火材料易损料尺寸受限制：需添 行：操作运转技术高 坏 加流动介质；进料颗 粒较小；单位处理鼍 能耗大：炉床材料冲 蚀损坏 生产产家瑞士v o l l r o l l 公司，美国西屋公司日本美国 e p l ( e n e r g y a b b 公司，丹麦三菱重i = 、瑞十 p r o d u c t so fi d a h o ) 公 v o l u n d 公司，日本三s v e d a l a 公司，美国司、日本川崎重。、 菱重工等 o c o v t l l o r 公司等日本荏原公司等 流化床焚烧技术作为一种洁净燃烧技术，在世界各地得到了很_ 人的发展。流化床技术的 基本特点有：低温的动力控制燃烧与其他焚烧炉相比，属于“低温燃烧”，但困有火姑悯 体颗粒的强烈混台焚烧物料能迅速均匀分散，床内温度分布均匀，不出现局部过热，颗粒 剌气体问的热质传递述皮快，流化锅炉内燃料的燃烬度很高通常性能良好的循环流化床锅 炉的燃烧效率可达9 8 - 9 9 以上。床山空气过每系数低，燃烧温度低，抑制了n o x 干二i 啦 t 堪的生成，排放较炉排炉低：高迷度、高浓度、高通封的体物料流态化衙环过利，桶环流 浙江犬学博士学位论文 化术的物料参与了外循环和内循环两种循环运动；高强度的热量、质嚣和动姑传递过程，整 个炉膛温度沿高度方向分布均匀：床内喷消石灰可脱除s 0 2 和部分h c i ：燃料适麻性j 。泛， 可燃烧橡胶、塑料、粘性污泥及水屑等，可实现混烧。 流化床焚烧炉与机械炉摊相比存在的缺点：比机械炉排多设置了流动砂循环系统流动 砂对炉摊造成的磨损比较大：燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，易产生一氧化碳：炉内温 度难控制。 随着环保意识的不断增强，流化床焚烧技术优势越来越突出。1 9 9 7 年日本有1 5 l 座城 市垃圾流化床焚烧炉9 0 以上为单独焚烧城市生活垃圾。瑞典，芬兰，挪威共有3 1 台流化 床焚烧炉处理再生燃料、生物质、造纸污泥等。 3 ，垃圾焚烧处理的二次污染 垃圾成分的复杂性、多样性和不均匀性在焚烧过程中发生了许多化学反应，烟气除了 过量的空气和二氧化碳外还含有对人体和环境有直接或间接危害的成分。根据生活垃圾焚 烧污染物性质的不同，可将其分为颗粒物、酸性气体、重金属和有机污染物。焚烧产生s 0 2 、 n o 。c o 、c 0 2 和粉尘等大气污染物以及灰渣等固体废弃物通过现有的较为成熟的污染控制 技术可对其进行有效控制。但垃圾焚烧处理时产生的氯气、氯化氢、光气、甲烷、苯、氰化 氢、重金属和二嗯哄等引起了社会的广泛关注1 67 1 4 。表1 3 给出了垃圾焚烧炉污染物排放 i i i t 6 1 1 3 垃圾焚烧排放的大气污染物1 ”州跏3 ( t c d d s ，t c d f s n g m 3 ) 国家烟尘 c oh c l s 0 2 n o xp bc d h g t c d dt c d f 英国 1 6 6 3 4 5 1 8 0 0 1 0 卜一0 2 1 0 7 3 一 6 8 2 8 0 06 4 09 5 06 7 05 03 503 9 1 2 2 51 4 2 5 瑞典 i 2 - 2 51 7 - 0 0 60 0 0 20 0 90 0 4 加拿火 - 0 0 5 50 0 0 40 0 2 o0 1 德国 l5 - 2 03 5 8 0 0 2 60 0 6 7 - 中国 1 8 06 01 7 61 57 6