生活垃圾焚烧发电工程中二恶英生成及控制技术介绍.ppt

生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 1 二噁英的理化特点 2 在生活垃圾焚烧工程中二噁英的形成机理 3 二噁英的减排及控制技术 生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 1 二噁英的理化特点 目前通常我们所称的二噁英实为二噁英类化合物的统称，包括二噁英族（PCDDs）及呋喃（PCDFs）。二噁英类物质基本结构为三环芳香族含氯碳氢氧化物，共有八个位置能与氯原子结合。因氯原子数及位置不同，PCDDs共有75种同源物，与此对就PCDFs则有135种之多。这些同源物质的化学物理及毒性不尽相同。由2,3,7,8-四氯二噁英毒性最强，因此最受关注，其余则通常以计算之后的毒性当量（International Toxic Equivalants,l-TEQ）米表示。2,3,7,8-四氯二噁英的毒性当量系数TEF（Toxicity Equivalency Factor）定义为1，其他衍生物毒性为其相对值，一般随氯取代基的增加，毒性减少。 二噁英具有亲脂性，进入人休后易在脂肪中进行累积，进而对人体产生毒害。这种被称为历史上最毒的合成毒之一的物质，不但会致半成癌，而且也会造成人体生殖异常，免疫异常及荷尔蒙异常。其理化特性表现为高熔点与高沸点。水中溶解性不大，室温下为固体，随氯取代基质增加（一氯~八氯），分子量（218.5~400）以及溶、沸点（114.3℃~332℃）随之上升，而水溶性（318g/L，25℃~0.0004g/L，20℃）则随之降低，挥发性也越低 。 生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 在生活垃圾焚烧工程中二噁英的形成机理 在原生垃圾中存有大量氯基物质，俗称其二噁英是超标存在的。焚烧炉入炉垃圾二噁英含量一般为5~57ng TEQ/kg。当焚烧温度在550~700℃时迅速（0.1~0.2s）会产生大量的二噁英。大型生活垃圾焚烧工程的研究结果表明，25%的PCDDs和90%的PCDFs在焚烧的高温烟气643℃~487℃生成，当焚烧烟气达到850℃以上超过3秒时，聚合物的反应速度远小于二噁英的分解速度，其分解率可达98%以上。 二噁英的烟气从高温降到低温在250℃~500℃之间时会再合成，其合成机理主要是“?de-novo”机理和前驱物（Precursors）催化生成PCDDs。PCDDs主要合成途径有ullmann缩合反应、自由基反应、邻苯二酚反应及取代反应四种。而PCDFs的合成途径则有多氯联苯氧化、多氯酚的聚合反应及多氯酚与多氯苯的反应等三种。 De-novo合成反应物主要为巨分子的碳结构，包括活性碳、焦碳、生煤灰、飞灰、残留碳等，这些物质经反应催化形成PCDDs，高峰温度在300℃左右。前驱物的异相催化反应为较小的有机分子，包括丙烯，甲苯，氯酸等。低温催化反应的前驱物可以是氯酚，氢苯等化学结构与二噁英类似的物质也可以是分子结构不相似的不含氯有机物，如脂肪族化合物，芳香族化合物，乙炔和丙烯。 De-novo所需要的氯主要是由Deacon Process反应在Cu2+等的催化下从HCL转化而来。飞灰表面的金属或金属氧化物在De-novo时表面出强催化性的主要物质有氯化铜、氯化铁、氧化镍、氧化铝等。研究表明，前驱物浓度，氯的浓度，温度，催化剂，含氧量及含硫量对生活垃圾焚烧过程中的二噁英的生成及排放有重要影响。 生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 3二噁英的减排及控制技术 随着社会经济的发展，城市生活环保要求变得越来越迫切，控制及减排二噁英成为必需。二噁英的减排及控制技术主要是从降低前驱物的形成及处理已生成的二噁英入手。其处理技术可分为前处理，过程控制减排技术与尾气处理技术三大类。 3.1 前处理技术减排二噁英 该程技术是在垃圾进炉前控制其二噁英生成的必要元素。理论上讲这是最治本的科学方法，但在工程实践中受到设备等方面的限制，实现较为困难（即是垃圾分类收集处理）。 生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 3.2 过程控制技术减排二噁英 该技术减排二噁英的主要方法是针对燃烧条件的控制，避开PCDDs/PCDFs再合成的峰值温度区域250℃~500℃，减少前驱物及二噁英的合成。 a. 完全燃烧 保持垃圾燃烧在850℃以上，烟气停留时间大于2秒，实现“3T”工作原则。 b. 氧量控制 在300℃的环境中二噁英的浓度主要取决于氧含量的多少。缺氧的环境中二噁英的浓度在下降。没有氧气则没有二噁英生成，过氧环境中二噁英的浓度大大增加。一般工程中控制氧量在8%以下。（研究表明减少50%的氧气就可以减少30%的二噁英的再次形成。） 生活垃圾焚烧发电工程中二噁英的生成和控制技术介绍 c. 添加抑制PCDDs/PCDFs生成剂 研究表明，硫可以通过形成硫磺酸，盐酸前驱物或含硫化合物而抑制P