焚烧烟气中二恶英类的产生与控制

环境科学妻

焚烧烟气中二嗯英类的产生与控制钟声赵-彬 (苏环监测心 1 -江省境中 )摘要：本文简介了二嗯英的产生机理，总结了一些有关烟气中二唔英氛围中，在燃烧后区域的高温段 (于 4 0,最有效的范围是大 0℃类的控制技术和措施。 7 0通过环化及氯化等过程形成。 5℃)二晤英前驱物大都由燃料的不

关键词：二嚼英O前言

产生

控制

二晤英类是一类多氯代平面环状结构的有机物，主要包括多氯代二苯并对二嗯烷，(oy c lr ae db no P do is p l— h i td ie z—— ixn, on

PD s C D )和多氯代二苯并呋喃{oy hoi td dd noua s p l lr ae ie z frn, c n P D s两大类I此外，些国家还将共平面多氯联苯 (o l a— C F)”,一 C pa r n P l h r ae i e y, o P B )入二I荚类它们的结构被飞灰上的催化剂l C,e等过渡金属或其氧化物) oy l i td Bp n lC— C s列 c on h 。如 uF吸附、化作催用，发生复杂的前驱物缩合反应而生成二嗯英1 8 1。前驱物固相催化反应通常被认为是二嗯英产生的主要来源。研究表明1由于前驱物固相催化和高温气相合成所需的前驱物大都 9 1, P DDs C P CDF s由不完全燃烧产，不完全燃烧产物浓度与二嗯英类的生成量密切相如 1所示： 关，可用其指示二嚼英类的生成量。 图 1二晤英类化合物的结构 14从头合成 (e n v . d o e反应 ) 二嚼英类是高毒性、高累积性的化合物，能够在人体内积累富二嗯英类从头合成过程同样发生在低温区 ( 2 0C 4 约 5￣ 5 0集，危害极大。他具有高熔点、高沸点的特点，且化学性质很稳定，不℃)同样需要经飞灰中过渡金属或其氧化物的催化。,但其原料是大仅对酸碱，而且在氧化还原作用下都很稳定。其在低温下很稳定，分子碳( 残碳 )与氧、氢等基本元素。从头合成反应主要包含氧氯、但是温度超过 7 0C时， 5o容易分解，另外，在紫外线的照射下也容易化反应和缩合反应等历程：氧化反应：①氧在碳表面在催化剂作用被分解，而在生物作用下则分解得很缓慢，易被土壤吸附，极在环下进行氧化降解作用，产生

芳香烃氯化物。此外氯在大分子碳结构境中常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染” l。二嚼英边缘，以并排的方式进行氯化反应，生成邻氯取代基的碳结构物。 类在自然界并不天然存在，主要通过人类的活动如焚烧、冶炼、造②缩合反应：氧化反应提供了 P DDF C/s生成所需芳香族羟基的结

完全燃烧产生。反应所需的活性氯如活性氯原子和氯气，主要由 H I化生成 ( D ao C氧如 e c n反应生成 C )。 1 7]由于高温气相生成的 P D js占总 P DDF C Df F C/s的比例不到 1%, 0其对总 P DDf C js的生成量贡献通常可忽略不计[ F 5 1。 13前驱物固相催化合成二嗯英前驱物分子形成后，当遇到 .炉温不高或随烟气、灰烬冷却后的低温区《 2 0~4 0时，约 5℃ 5℃)会

:

…

纸、化工生产等过程产生，中垃圾和工业废物等焚烧过程是二嚼构，其飞灰上的催化金属促使单环官能团芳香族(氯苯及氯酚等)缩合英最主要的来源1 4 1。成二嚼英。1焚烧过程产生二曝英的机理

2控制烟气中二嗯英类的主要措施

21焚烧前的控制措施为减少二唔英的产生，首先应控制产 .生二曙英的污染源。应注意减少或停止含氯化学品及农药生产，加强对垃圾的管理。例如限制垃圾总量，采取科学填埋和堆肥处理技术，加强废物的分选回收利用，少其排放量和焚烧量，减并对需要焚烧的固体废弃物进行集中处理；对含氯化学品的废弃物处理优先采用资源回收的技术手段处理，免焚烧处理；医疗废物处置采避对用非焚烧的脉动高压蒸气灭菌技术，设备和运行维护费用均低于其重新生成[ 6 1。焚烧技术，更适合于我国相对小规模医疗废物的处理”。 0 1 1高温气相生成。许多学者发现二嗯英可由不同的前驱物 . 2通过减少废弃物中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧系 l如氯酚、多氯联苯)在高温气相中生成，如多氯联苯在氧气过量、统， 是减少二嗯英产生的重要方法。利用对垃圾的分类管理，可以大 50~ 0￣ 0℃ 8 0C的温度范围和极短的反应时间内可以生成二嘌英。 幅减少厨余垃圾的量；通过破碎、分选等方法，以从垃圾中回收可二噫英前驱物可以是氯苯、氯酚等二

嗯英类片段物质；也可能部分金属材料，从而减少垃圾中金属的含量。此外，利用焚烧尾是脂肪族化合物、芳香族化合物、氯代烃等化合物，在有活性氯的一

目前，焚烧过程中的二嗯英来源主要可以分为四种： 11直接释放机理部分垃圾、工业废弃物在焚烧前本身就含 .有一定量的二嗯英，在焚烧温度较低时，其在燃烧过程中不发生变化，或经过不完全的分解破坏后继续存在，过固体残渣和烟气进通入环境1 5 1。试验表明，炉内温度在 8 0 0℃时， 99%的 P D s得以 9 .5 C D分解，温度越高，二嚼英的分解速率越快。实际上焚烧炉燃烧产生的二嗯英量远高于垃圾本身带有量，即二嗯英主要是在垃圾焚烧以后

{接第 1 1页)上 9 把健康落在实处。4生态小区建设对规划用地的要求

污染、乏有效环境保护的不合理现状，现节能、地、水、缺实节节低污染以及物业等的有效管理，为城市和小区自身环境改善带来强

41容积率控制在合理的水平， .并非越低越好； 大动力，将成为可持续城市理想休憩乐园和未来住宅小区发展的 42停车场架空或入地，即建造立体化的多层停车场或地下、必然趋势， . 它的建设也是一项宏伟的综合工程，需要我们长期不懈的努力。 半地下停车场；

43从节地与节能两个因素综合考虑， .宜建造多层和小高层公寓，控制建设单门独户的别墅，尤其是依山傍水、景观优美的“水风宝地”更不应建造高档别墅和私家花园供极少数人享用，而应建造小区公园等公共设施，供大众享用。5结束语

参考文献：

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生态小区既是一种小区规划新理念，又是未来城市追求的远 f何平， 6】彭重华.居住区绿化植物配置

及其造景【 M】北京：中国林业出版社， 景目标，生态小区的建设将会逐渐改变目前我国城市建设中环境 20:—1 01 1 1 5.

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童环境科学气将燃料中的可燃组分气化，再将残余物的金属进行分拣，以除向大气前的最后屏障，可主要可分为物理吸附和催化分解两大类。 物理吸附法通过使用吸附剂或降低温度来减少二嗯英的排放。 去大部分金属1 9 1。通过破碎、分拣、压缩的方法将垃圾/ T制成含水量较低的通过增湿降温或喷洒石灰浆的方法，以降低烟气温度， J n可改变二嚼

R F燃料， D一方面除去了氯源和金属，而且可以大幅提高垃圾的热值，使燃烧更充分，从而减少产生的二嚅英。废弃物在焚烧前通过掺入天然气、、煤重油、柴油等燃料，也可以增加燃烧的充分程度。 研究人员发现在使用煤作为助燃剂可以大幅减少二唔英的排放，添加少量劣质高硫煤可以增强这一效果。研究证明，这是煤中

英在气固相的分配比，将二嗯英部分转移到灰相或水相中去，与布袋除尘系统联合使用，以有效去除二唔英。布袋除尘器还可以去可除烟气中大量富集有二嚼英的粉尘和残碳，以有效减少尾气中二可嚼英的含量。活性碳是一类具有较大比表面积的吸附剂，可以有效吸附烟气中的二唔英类以及其它污染物。在烟气中喷入活性炭或多再用布袋除尘器捕集的方法，可以去除大部分二的硫对二嗯英的生成有抑制作用，主要机理包括：①二氧化硫通过孔性吸附剂吸附，嚼英；采用活性碳固定床或使用活性炭纤维毡吸附也是去除二曙英反应消耗活性氯，少氯化反应；硫与金属形成硫酸盐，减②降低其的重要方法，且活性炭可以通过高温活化再生。但物理吸附方法并催化活性；硫与前驱物形成磺化物，③降低其形成二唔英的概率。 22焚烧过程中的控制措施改进焚烧工况， .保证稳定、充分的不能根除二嚼英，且废水和废渣处理困难”。 2 1燃烧是控制二唔英前驱物产生的重要手段。控制燃烧工况最有效的方法就是所谓的“ T E理论。即炉膛温度(e eaue在 8 0 3+” T mp rtr) 5℃以上(最好是 9 O以上) o℃,慝英类完全分解；使二I保证烟气在炉中有足够的停留时间(i )在 2 Tme, s以上，使可燃物完全燃烧；优化焚烧锅炉的炉体设计，合理配风，高

烟气的湍流度 (ub ln e,提 T rue c )改善传热、传质效果：保证足够的炉膛空气供给量 (x e s ar过量的 E c s i, )氧气能够保证充分燃烧，但是过多的氧气会促进氯化氢转化为氯气，因此须保证适量的氧气含量，般控制在 7%。一~9 催化分解利用催化剂在一定温度下将二嚷英分解为小分子甚至 C和水，以彻底解决二I O2可秀英污染。 C S R法是处理烟气中 N Ox的一种方法，究者发现，法对烟气中的二嚼英类也有较好的处研该理效果。然而该催化剂通常的使用温度范围是 3 0— 4 O, 0 O℃而布袋后的烟气温度低于 1 O,这样的低温状态下，以实现利用 5℃在难常规的 S R装置降解二I英类。We e等人利用经过特殊处理过 C慝 br的催化过滤剂在 2 0 o℃时实现了对二唔英的分解，去除效率( E大 R)于 9%。G r 9 oe公司生产的 R ME I E DA催化过滤系统采用除尘催化

为保证锅炉焚烧温度的稳定，一般要求燃料中可燃成分要达分解一体化的设计思想，在除尘的同时催化分解了多环芳烃、二嚼到一定标准，燃料的投加须自动化，锅炉能够连续稳定运行。目前，英等痕量有机污染物【。尽管催化降解法可以彻底除去二嚼英， 1 3 1但我国垃圾焚烧所采用的锅炉工艺参差不齐，不少采用自制的简易是由于其工作条件苛刻，成本较高等原因，还未得到广泛应用。 3总结与展望锅炉，没有配备分析实验室、操作不自动化、分锅炉甚至间歇操部作，焚烧条件恶劣。目前国外普遍采用了炉排炉、化床焚烧炉以流随着我国环保标准的严格，人们环保意识的兴起，二唔英控制及斯托克焚烧炉等炉型，这些炉型保证了燃料的自动投加和充分技术必将得到进一步的发展。控制和减少垃圾焚烧炉烟气中二唔英燃烧，从而减少了二喏英的排放，是未来我国焚烧炉型发展的方的生成和排放，主要有以下几种措施：①在源头减少能产生二嗯英向。

的物质；②减少二嚼英在炉内的生成量；③避免燃烧后低温区二嚼

此外，多段燃烧也是一种控制二嗯英的手段，由于在 2 0—英的再合成； 5 ④使用有效技术去除已生成的二唔英。 参考文献： 50C温度范围内，二嗯英类会再次合成。一段燃烧处于缺氧还原 0￣【李海英. 1】张书廷，赵新华，城市生活垃圾焚

烧产物中二嗯英检测方法 . 区，度控制在 8 0C右，气继续送入二次燃烧室内彻底氧化温 5 o左烟 2 0 .() 3 9 3 4 p分解，二次燃烧室内温度较高，通常在 1 o℃以上。烟气经二次燃燃料化学学报，0 533:.7— 8 . O0【姜欣.本对二嚼英的研究现状 . 2】日皮革化工， 0 . () .— 2 2 62 5: 3 4 . 0 3 p9 烧室高温燃烧后，二喏英类物质已经基本被消除，研究表明，二嚼英【】 3曹青，吕永康，卫仁，鲍抑制焚烧衍生垃圾燃料过程中产生二嚆英的途去除率可达 9 . 9%I。 99 9 1 9”径.现代化工.0 62 (1:.7 6 . 2 0 .6 1 ) 6— 9 D 23燃烧后区域的控制措施二嚼英类合成的最适温度是烟 .气、灰烬冷却后的低温区( 2 oC~4 0,约 5o 5℃)占到总生成量的 9% o以上。在二嚷英合成前的燃烧后区域对其进行控制极为重要。烟气从二次燃烧窒出口进入控制设备时，利用急冷技术，通过热交换器【l 4黄益民邵敏，英污染及其在垃圾焚烧中的控制.上海环境科学二嗯2 0 . 96: .8— 8 . 0 0 1 ( ) 2 2 2 4 D

【1 5曹玉春等.垃圾焚烧炉中二嚼英生成机理的研究进展.热力发电，2 0 ( ) .5 2 . 0 59: 1— O p

将烟气温度迅速冷却至 9 0, 0—1℃快速越过易产生二唔英类的温 3

[] u e, R F r t n o p l hoi td db nua s (C s 6B s r H..o mai f oy lr ae i frn P DF ) o c n e

度区，而抑制其再次合成。从 a d db n o P do i ( C s r mt e y oy i o ho o e z n s n ie z i n P DF )f x s o h p rls f c l b n e e . s r 分子氯的产生对二噫英的形成具有重要影响，通过加入某些物 Ch emos h e 7 6:. -4 . p er 1 9. p41 9 5 24[] k UGa p ae omain p twa s n me h ns o 7Aki, s h s fr t ah y a d, o ca i ms f质来改变气相产物的组成以消除氯。有文献报道，焚烧后的烟气在 olc o ia e db nz do is n db n o uan .9, o ga n 中喷入氨、氧化钙、 OH N O都对二嚷英

有抑制效果。 K、 aC。高温条件 p y hlrn t d ie o P ixn a d ie z f r s1 98Ge r i I— t u e f e n lg t下，氯与碱性化合物生成的氯酸盐还可以氧化破坏已经生成的二嚼 s i t o T ch oo y.【】 8曹青，明举，赵谢克昌. .城市垃圾焚烧过程中二嗯英形成机理.煤炭转英污染物。此外碱性化合物还可以毒化催化剂，从而可以阻止该二化，0 21:.9 9 . 2 0 () 8— 3 p嚼英的生成。一些碱性化合物如 C O、 a O。可以在焚烧前与垃 a CC还【l 9陶华，圾焚烧过程中二嚯英类生成原理.垃环境卫生工程， 2 o .4 O 61 圾等掺烧。但是，性化合物可能会与 S 碱 O反应，从而降低硫化物

抑制二噫英的效果。 【0黄汝广等， 1】二嗯英污染及其防控措施的研究进展.安徽农业科学 . 氨气、素及一些胺类可以与金属催化剂形成稳定的配合物， 尿减 2 0 .53 ) .6 0 9 7,6 8 0 73 (0: 9 7— 6 19 9 . p少其催化能力，同样对二噫英的形成具有抑制作用。实验过程观察的 I1王玮等， 1】 火化过程中二嗯英类污染物减排技术研究 .环境污染与防

( ) .7 4 . 2: 4 - 9 p

这类物质一般是含有未成对电子的氨基化合物，如乙醇胺、三乙醇治，0 62 (0:.8— 8,9 . 2 0 .8 1 ) 7 6 7 77 5 p 胺、二氨基乙醇、乙二胺四乙酸(D A、 E T )次氮基三乙酸(T ) N A等。【】 1胡红伟， 2刘彪，二噫英在垃圾焚烧过程中的产生与控制.安徽化工， 锅炉及管道上的残碳会存留较长时间，部分可能为二嚼英的合 20 6.4 p.8—5 0 1 0: 5 9成提供碳源，因此，定期除灰可以减少这一碳源。 【3陈彤， 1l城市生活垃圾焚烧过程中二嗯英的形成机理及控制技术研 ( . 0, 2杭州..6 . 24焚烧后尾气中二唔英的脱除与降解焚烧后的烟气必须究，博士论文 ) 0 6浙江大学： P1 2 .经过严格的处理，标后才能向大气排放，尾气净化是二嚅英排达而13 9