蓄热式气化熔融焚烧技术和垃圾焚烧飞灰的处理.doc

蓄热式气化熔融焚烧技术和垃圾焚烧飞灰的处理 吴道洪 阮立明 王翼鹏 （北京神雾热能技术有限公司，北京102200） 摘要 垃圾焚烧处理由于具有“无害化、减量化、资源化”程度高的特点，近年来在我国得到广泛的推广。一般垃圾焚烧生成的飞灰中重金属及二噁英含量较高，属于危险废弃物。相比较其他处理飞灰的措施，蓄热式气化熔融技术具有减容率高、熔渣性质稳定、无重金属等溶出的优点，并且由于采用高温空气燃烧技术，可大量节省辅助燃料。本技术采用熔融排渣，熔融灰渣具有不易浸出重金属、不含二噁英和稳定性好等优点，可用作骨料、填料及维护结构等建材的替代材料。 关键词 二噁英 重金属 气化熔融 高温空气燃烧 液态排渣 中图分类号 X506 文献标识码 B 1概述 随着经济的发展、人口的不断增多以及人民生活水平的日益提高，城市垃圾的产生量也日渐增多。在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史，而且目前仍被认为是最有效、经济的垃圾处理技术之一。垃圾焚烧飞灰的主要化学成分是SiO2、CaO、Al2O3和Fe2O3以及大量的Cl-、SO3和碱等。垃圾焚烧飞灰还含有较高浓度的能被水浸出的可溶性Cd、Pb、Cu、Zn、Cr等多种有害重金属物质。此外, 二噁英和呋喃等有机污染物也将在飞灰载体中富集存在,通过食物链它们会最终对人体造成危害[1]。二噁英类污染物是一类具有强烈致癌、致畸、致突变（三致作用）的有毒物质，它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称。这些有毒有害污染物的存在对地下水体、周围生态环境和人体健康构成了潜在的生态与健康风险。国家《生活垃圾焚烧污染控制标准》和《危险废物污染防治技术政策》中明确规定，生活垃圾焚烧产生的飞灰需按危险废物进行管理和处置。 l400℃左右的高温，飞灰经加热熔融, 使二噁英等有机污染物分解, 熔渣快速冷却形成致密而稳定的玻璃体, 有效地控制重金属的浸出。熔渣可作为建筑材料，实现飞灰减容化、无害化、资源化的目的。 熔融法具有减容率高、熔渣性质稳定、无重金属等溶出的优点，已受到广泛的关注。研究表明，灰渣熔融后仅由于密度的增加就可减容70％左右；如果再考虑到熔渣的综合利用，相对于填埋而言，可以达到1/20的减容比。 与其他处理技术相比，熔融固化的最大优点是可以得到高质量的建筑材料。但采用高温熔融工艺需要消耗大量的能源，故处理成本较高。 2.2水泥混凝固化处理→填埋 固化处理是利用固化剂与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体，从而减少重金属的溶出。水泥是最常见的危险废物固化剂，因此工程中常采用水泥对焚烧飞灰进行固化处理。飞灰被掺入水泥的基质中后，在一定的条件下，经过一系列的物理、化学作用，使污染物在废物水泥基质体系中的迁移率减小。 水泥固化处理飞灰具有工艺成熟、操作简单、处理成本低等优点，但由于垃圾焚烧飞灰中含有较高的氯离子，采用水泥固化法处理必须进行前处理，以减少氯离子对固化后砌块的机械性能影响，解决后期重金属离子浸出等问题，这在很大程度上提高了对飞灰处置场建设和运行的要求，造成成本增加；同时，水泥固化的结果必然造成填埋物体积的增加，也会造成填埋成本的大幅上扬；另外，对水泥固化前以及固化后的飞灰，在最终处理环节上需要采取适度的监督手段，以保证没有被混入普通垃圾填埋或者自然堆放等，这也必然会造成监管费用的增加。以上种种因素均限制了该方法的应用。 2.3酸溶液浸出处理→填埋 飞灰湿式化学处理法有加酸萃取和烟气中和碳酸化法等，该工艺运行成本较低，可回收重金属和盐类。将飞灰中的重金属提取：酸提取、碱提取、生物及生物制剂提取等。经过重金属提取后的飞灰和重金属可以分别进行资源化利用。 重金属提取技术主要具有以下优点：①灰中的可溶盐溶解于水中，提高了处理效果，增加了处理物的稳定性；②处理物中的可溶盐较少，且形态为脱水滤饼状，易于进行操作、搬运、填埋；③工艺简单，可操作性强。 该方法存在可溶盐等废水二次污染的弊端，需要花费大量资金对二次污染的废水进行治理，因此，目前很少应用。一般只用于重金属浓度较高、有必要进行回收的情况。 3 蓄热式气化熔融焚烧技术 3.1蓄热式高温空气燃烧技术[3] [4] [5] 蓄热燃烧技术原理如图所示：蓄热室成对，其中一个用来加热空气，而另一个被烟气加热。经过一个周期后，加热空气的蓄热室降温，而被烟气加热的蓄热室却升高温度这样通过换向阀使两个蓄热室作用交换，这时原来是排烟口的，现在变成了烧嘴，而原来是烧嘴的，现在变成了排烟口。 简而言之，高温空气燃烧技术就是利用工业窑炉内燃料燃烧产生的高温烟气加热用来助燃所需的空气，既可以节省燃料，又提高了余热的利用率。 3.2蓄热式气化熔融焚烧技术[2][6] 3.2.1 工艺描述 北京神雾热能技术有限公司是一家针对全球化石燃料（石油、天然气