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 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 化 学 除 臭 法 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形成机理及控制措施 二噁英的地产生源二噁英的地产生源 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 3 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噁英 二恶英类的生成机制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 8 5 7 6 O O 2 3 1 4 ClXClY f 5 6 8 7 O 4 3 1 2 ClX ClY 二恶英的分子结构图二恶英的分子结构图 以次模式生成二恶英的反应如 OH Cl CuCl2 KOH O O OH ClCl CuCl2 KOH O OCl Cl OH ClCl Cl CuCl2 KOH O O Cl Cl Cl Cl 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 de novo 合成反应 de novo synthesis 影 响 de novo 合成反应的主要因素有 1 HCl O2 前体物的存 4 在 2 在 200 500 温度范围内停留的时间 3 氯化 铜 氯化铁催化剂的存在 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 H2O Na2SO4 2HCl 3 2 CaCl2 SiO2 H2O CaO SiO2 2HCl 3 3 2MgCl2 AL2O3 5SiO2 H2O 2MgO Al2O3 5SiO2 2HCl 3 4 2FeCl3 3H2O Fe2O3 6HCl 3 5 2 AlCl3 3H2O Al2O3 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 5 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 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 6 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 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 美国1991加拿大1989欧共体1994 日本 1997中国 2001 90 50 10 1 5 01 0ng 7 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 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 8 危险废物进行无害化填埋处理 浸出毒性鉴别标准值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 1铜 以总铜计 100 附录 A B C D 2锌 以总锌计 100 附录 A B C D 3镉 以总镉计 1附录 A B C D 4铅 以总铅计 5附录 A B C D 5总铬15附录 A B C D 6铬 六价 5GB T 15555 4 1995 7烷基汞不得检出GB T 14204 93 8汞 以总汞计 0 1附录 B 9铍 以总铍计 0 02附录 A B C D 10钡 以总钡计 100附录 A B C D 11镍 以总镍计 5附录 A B C D 12总银5附录 A B C D 13砷 以总砷计 5附录 C E 14硒 以总硒计 1附录 B C E 15无机氟化物 不包括氟 化钙 100附录 F 16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 9 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 40m 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 产生情况排放情况 物质名称 产生量速率浓度排放量速率浓度 HCl4 7t a0 54kg h29 3mg m31 18t a0 13kg h 7 33mg 3 SO217 7t a2 02kg h110 6mg m34 43t a0 51kg h 27 7mg 3 NOxNOx33 6t a33 6t a3 8kg h3 8kg h210mg m210mg m3 333 6t a33 6t a3 8kg h3 8kg h210mg m210mg m3 3 烟尘 29 3t a3 34kg h183 1mg m32 93t a0 33kg h 18 3mg 3 二恶英 4 64mg a530ng h 0 029017ng 3 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 气的检测报告可知 该工艺设备产生的二恶英毒性当量值在