流化床生活垃圾焚烧炉污染物排放监控管理

卜春祥,叶 萍

(淄博市环境监测站,山东淄博255400)

流化床生活垃圾焚烧炉污染物排放监控管理

卜春祥,叶 萍

(淄博市环境监测站,山东淄博255400)

依据生活垃圾循环流化床燃烧热电厂竣工环保验收及例行环保监测数据,提出了影响生活垃圾焚烧过程特征污染物排放的主要因素是炉温和燃烧过程的喷钙与脱氯,建议增加炉温在线监测为生活垃圾焚烧污染物排放的管理措施,在例行监测项目中增加粉煤灰钙含量监测,保证生活垃圾的完全燃烧、较高脱氯效率,降低二噁英的产生与排放。

生活垃圾焚烧;循环流化床;废气监测;二噁英;环境管理

生活垃圾的处理是城市、乡村发展亟需解决的环境问题。焚烧法是处理生活垃圾的有效方法之一,可减容90%左右,减量70%～80%,具有可回收能量和资源化的优点。焚烧产生的二次污染问题,包括飞灰、多氯二苯并二噁英、多氯二苯并呋喃(PCDD/PCDF)、Hg等重金属、HCl、SOx、NOx、CO等有害气体,受到了广泛关注,也使焚烧法处理生活垃圾备受争议[1～2]。其主要原因之一在于缺少焚烧工程实践的基础排放数据,造成了公众的片面认识。因此,加强生活垃圾焚烧过程的监督和污染物排放的控制,是发展生活垃圾焚烧、节约土地、改善环境的重要途径之一。

本文通过对正常运行的循环流化床垃圾焚烧炉的垃圾焚烧过程分析、工程的验收监测和例行监测数据分析,提出了改进垃圾焚烧热电厂日常监督监测项目内容和加强生活垃圾焚烧厂监督管理的建议。

1 垃圾焚烧热电厂焚烧炉基本情况

2台运行的400t/d循环流化床垃圾焚烧炉配备磁性金属分选、人工分拣线,炉内喷石灰石脱硫、炉外配半干法消石灰脱硫脱氯,袋式除尘,且袋式除尘器前设有活性炭喷射装置,垃圾渗沥液喷入焚烧炉焚烧。

2 入炉垃圾分析

入炉垃圾的组成对垃圾焚烧过程的特征污染物产生,如重金属、二噁英等有着重要影响。但无论是垃圾焚烧热电厂的原始设计还是实际运行过程,进场垃圾的种类难以严格确定。现场看,磁性金属分拣的量不大,人工分拣的大块建筑垃圾较多,通常国外统计数据中的废纸等较高发热量垃圾相对较少,城乡生活垃圾厨余物含量较大,水分较多。垃圾主要成分说明部分垃圾在进厂之前已经被仔细分类并予以回收,如废报纸、大块的纸箱包装物、金属等。由于建筑垃圾的部分混入,颗粒小的部分会进入焚烧炉,因此会增加过程的灰渣量。含氯塑料的分拣实际难以区分,聚氯乙烯和其他塑料混杂。现有的常规分析是分析入炉垃圾含水率、低位发热量和可燃元素组成,不分析重金属等项目。监测期间,垃圾含水率为42.3%,低位发热量约为5280kJ/kg。

其次,由于热电厂收集垃圾由各地方环卫局提供,城市、乡村生活水平的不同等诸多因素均影响了进厂生活垃圾的发热量。

3 焚烧炉参数控制

焚烧炉是整个垃圾焚烧过程的核心设备,炉内温度是控制二噁英产生的重要手段[3],850～950℃是焚烧炉的最佳工作区域,既可以防止二噁英的生成,也可以控制氮氧化物的热力生成。由于生活垃圾热值偏低且含水量高,维持稳定的炉内燃烧温度除需要焚烧炉适合低热量燃料的燃烧设计参数外,尚需补充煤炭助燃和适宜的进风控制。验收期间炉温为850～932℃。

焚烧炉内除了最重要的燃烧反应外,还有产氯脱氯反应、脱硫反应以及复杂的灰渣颗粒间的烧结、固化反应等。这些反应对于控制二噁英生成、减少二氧化硫排放和固化重金属等有重要的作用。

4 炉外脱硫除尘

循环流化床垃圾焚烧炉烟气中含有大量的粉煤灰和脱硫剂氧化钙,它们经快速降温后,再经过半干法脱硫,进一步降低烟气中的二氧化硫浓度。最终烟气喷入活性炭后进入袋式除尘器除尘。袋式除尘器除尘效果较好,除尘效率高,烟尘排放量较小。

5 验收监测与例行监测数据

表1中的数据包含了项目两台垃圾焚烧炉运行后的验收监测、例行监测和在线监测项目和数值。锅炉飞灰组成分析见表2。

表1 垃圾焚烧炉烟气监测结果

表2 飞灰的主要化学成分wt%

6 监测数据结果分析

从验收监测结果数据看出,煤助燃循环流化床生活垃圾焚烧炉烟气排放均满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2001)的要求,其中烟气中的重金属、二氧化硫排放浓度远低于标准限值要求。这说明生活垃圾中所含重金属种类和含量相对较低,炉内喷钙和后续脱硫除尘措施得当。尤其是在验收监测和监督监测中,烟气中的二噁英含量均小于国标控制要求,同时也满足更严格的欧盟排放标准要求,说明煤助燃循环流化床垃圾焚烧炉及其脱硫除尘等措施在二噁英排放控制方面的优异性能。系统运行安全稳定,是解决生活垃圾最终处理的较好解决方案。

表1结果表明,循环流化床垃圾焚烧炉的二氧化硫、氮氧化物排放浓度比相同结构的燃煤循环流化床锅炉排放浓度低,二氧化硫排放得到控制的原因与炉内喷钙脱硫脱酸、炉外半干法脱硫脱硫的过量钙添加有关,同时炉内喷钙也有利于控制游离HCl的浓度,抑制二噁英产生。由于垃圾堆存分拣过程产生高浓度COD、氨氮废水,热电厂采用废水直接燃烧处理的方法,向炉内高温区喷射高氨氮渗沥液燃烧对该区域选择性非催化氮氧化物还原有较好的促进作用[5],造成尾气氮氧化物排放浓度的降低。

表2中,飞灰主要组成表明,垃圾焚烧飞灰与一般循环流化床燃煤锅炉的粉煤灰组成基本相同,但垃圾焚烧飞灰的主要组成中,氧化钙、三氧化硫、氯、氧化钾、氧化钠明显偏高。氧化钙和三氧化硫偏高是由炉内喷钙、半干法脱硫添加消石灰脱硫剂引起。氯、氧化钾、氧化钠偏高与生活垃圾的厨余物有关。

7 结论

煤助燃循环流化床生活垃圾焚烧炉的验收监测和例行监测数据的分析表明,该焚烧炉正常运行时,废气主要特征污染物均达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2001)的控制要求,其中重金属和二噁英排放优于国家排放标准。

由于监测项目的局限,生活垃圾焚烧的在线和例行监测项目偏少,不能直接反映垃圾焚烧过程的整体状况,特别是特征污染物二噁英的排放情况,建议将焚烧炉炉温作为在线数据与现有监测项目一并远传至环保监控中心,以随时判断焚烧炉运行状况。例行监测建议增加飞灰中氧化钙和氯元素的含量分析,以监督焚烧过程的喷钙脱硫脱酸和生活垃圾焚烧比例。

[1]张益.生活垃圾焚烧厂中二噁英的产生与控制[J].环境保护,2000,(1)：14-15.

[2]Min Li,Jun Xiang,Song Hu,et al.Characterization of solid residues from municipal solid waste incinerator[J].Fuel,2004,(83)：1397-1405.

[3]刘劲松,刘维屏,罗瑜,等.炉排型城市生活垃圾焚烧炉排气中二噁英污染状况及存在问题[J].中国环境监测,2005,(4)：46-48.

[4]王智化,周俊虎,周昊,等.炉内高温喷射氨水脱除NOx机理及其影响因素的研究[J].浙江大学学报(工学版),2004,(4)：495-500.

Monitoring and Management of Pollutant Emission from Circulating Fluidized Bed Furnace of Municipal Solid Waste Incinerator

Bu Chunxiang,Ye Ping
(Zibo Environmental Monitoring station,Zibo S handong255400)

Based on the data of acceptance check of environmental protection and routine monitoring,furnace temperature,limestone injection and dechlorination were the main factors affecting the emission of specific pollutants.In the article,furnace temperature on-line monitoring was suggested as the management measure,and the calcium content in fly ash should be analyzed in the routine monitoring to ensure the fully burning of the municipal solid waste,high dechlorination efficiency and lower dioxin generation and emission.

municipal solid waste incinerator;circulating fluidized bed furnace;emission gas monitoring;dioxin;environmental management

X705

A

1008-813(2010)05-0060-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.05.019

2010-09-20

卜春祥(1963—),男,山东省邹平县人,毕业于中国海洋大学水声专业,高级工程师,副站长,长期从事环境监测和科研工作。