陆胜勇-垃圾焚烧炉二恶英生成与控制.pptx

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1、陆胜勇博士/教授Tel：87953125；E-mail:能源清洁利用国家重点实验室浙江大学热能工程研究所2015年09月01日垃圾焚烧炉二恶英生成与控制目录1、二恶英的认识及来源2、二恶英的生成途径3、垃圾焚烧炉二恶英排放与控制4、先进的二恶英排放控制技术5、垃圾焚烧炉二恶英检测(简)1、二恶英的认识及来源CO，SO2，NOx,HCl，HF，PM2.5，VOCs重金属二恶英污染物浓度水平认识污染物浓度水平认识1 ppt1 ppt =1010-12-12g/g=pg/g g/g=pg/g=ng/kg=ng/kg(Nm3)(Nm3)1 1 杯茶溶解在水杯茶溶解在水杯茶溶解在水杯茶溶解在水库库中中中

2、中1/1000=101/1000=10-3-3g/gg/g =mg/g=g/kg=mg/g=g/kg 1 1 克克克克 酒精在酒精在酒精在酒精在 1 1 升血中升血中升血中升血中1 ppm=1 ppm=1010-6-6g/g=g/g=mg/kgg/g=g/g=mg/kg 1 1 个人在杭州个人在杭州个人在杭州个人在杭州1 ppb=1 ppb=1010-9-9g/g=ng/g=g/kgg/g=ng/g=g/kg1 1 个人在中国个人在中国个人在中国个人在中国1 ppq1 ppq =1010-15-15g/g=fg/g=pg/kg g/g=fg/g=pg/kg 1 1 根根根根头发头发与地球到太阳

3、距离之比与地球到太阳距离之比与地球到太阳距离之比与地球到太阳距离之比 1 ppqt 1 ppqt =10=10-18-18g/gg/g =ag/g=fg/kg=ag/g=fg/kg 1 1 滴酒精溶解在海洋中滴酒精溶解在海洋中滴酒精溶解在海洋中滴酒精溶解在海洋中PCDDsPCDDs75 75 种同系物种同系物PCDFsPCDFs135135种同系物种同系物主要研究对象：主要研究对象：十七种十七种2,3,7,8-2,3,7,8-位氯取代位氯取代的的有毒有毒PCDD/FsPCDD/Fs二恶英的结构二恶英是一些氯化多核芳香化合物的总称，分为多氯二苯并-对-二恶英（polychlorinated di

4、benzo-p-dioxins，简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofurans,简称PCDFs）。总的英文简写为PCDD/Fs。OO2387O2378氯原子数名称二恶英类(PCDDs)呋喃类(PCDFs)化学式相对分子质量异构体数化学式相对分子质量异构体数1一氯化物monochloro(M1)C12H7ClO22182C12H7ClO20242二氯化物dichloro(D2)C12H6Cl2O225210C12H6Cl2O236163三氯化物trichloro(T3)C12H5Cl3O228614C12H5Cl3O270284四氯化物tetrach

5、loro(T4)C12H4Cl4O232022C12H4Cl4O304385五氯化物pentachloro(P5)C12H3Cl5O235414C12H3Cl5O338286六氯化物hexachloro(H6)C12H2Cl6O238810C12H2Cl6O372167七氯化物heptachloro(H7)C12HCl7O24222C12HCl7O40648八氯化物octachloro(O8)C12Cl8O24561C12Cl8O4401计计75种种计计135种种 二恶英的异构体 二恶英的特性u常温下均为固体，熔点较高，没有极性，难溶于水;u化学稳定性强，易于在人体、动物体内积累，难以排除,环

6、境中能长时间存在；u随着氯化程度的增强，二恶英的溶解度和挥发性减小;u强烈的致癌性、致畸性、致突变性，氰化钾毒性的1000倍；图片来源:Schecter等,2006,Environ.Res.合成的二恶英，常温下为白色晶体合成的二恶英，常温下为白色晶体 二恶英二恶英二恶英常温下均为固体、熔点较高、没有极性、难溶于水二恶英常温下均为固体、熔点较高、没有极性、难溶于水;在强酸强碱中保持稳定，化学稳定性强，在环境中能长时间存在在强酸强碱中保持稳定，化学稳定性强，在环境中能长时间存在;随着氯化程度的增强，二恶英的溶解度和挥发性减小。随着氯化程度的增强，二恶英的溶解度和挥发性减小。指评估二恶英总毒性当量值

7、。二恶英毒性当量可以通过下式计算：TEQ=（二恶英毒性同类物浓度TEF）。其中，二恶英毒性当量因子(TEF)是二恶英毒性同类物与2,3,7,8-四氯代二苯并对二恶英对Ah受体的亲和性能之比。二恶英的毒性当量因子（I-TEF）二恶英的毒性当量换算举例2,3,7,8-TetraCDD1,2,3,7,8-PentaCDD1,2,3,4,7,8-HexaCDD1,2,3,6,7,8-HexaCDD1,2,3,7,8,9-HexaCDD1,2,3,4,6,7,8-HeptaCDDOctaCDD2,3,7,8-TetraCDF1,2,3,7,8-PentaCDF2,3,4,7,8-PentaCDF1,2,

8、3,4,7,8-HexaCDF1,2,3,6,7,8-HexaCDF1,2,3,7,8,9-HexaCDF2,3,4,6,7,8-HexaCDF1,2,3,4,6,7,8-HeptaCDF1,2,3,4,7,8,9-HeptaCDFOctaCDFng/kg ash69308447951586105001840070570497224002060493307015200311020800TEFTEF10,50,10,10,10,010,001 0,10,050,50,10,10,10,10,010,010,001ng TE/kg ash69,0154,044,795,158,6105,018,4

9、 70,535,2486,0240,0206,049,3307,0152,031,120,8-毒性当量值 I-TEQ2142,7 ng I-TEQ/kg*二恶英的毒性当量环境中二恶英的来源 来源主要包括两大类:1、来自自然界:森林和灌木起火2000年，美国环境内约80的二恶英来源于森林、灌木火灾和填埋场垃圾的露天焚烧（Gullett,2004)2、来源于人们的生产活动A、农药及化工产品生产过程B、以元素氯或可生成氯元素的化学品作为漂白剂的纸浆漂白过程C、燃烧过程二恶英是任何燃烧过程的副产物，城市垃圾、工业化学废弃物、金属冶炼和汽车燃料油及家庭用煤和香烟的燃烧都会产生PCDD/Fs。中国环境科学

10、出版社，2008年2004年，我国二恶英排放总量为10.236 kg I-TEQ；其中废物焚烧行业排放量为1.758kg，生活垃圾焚烧排放量为0.338 kg I-TEQ，占总排放量的3.3%，位列第5位，远低于铁矿石烧结、电弧炉烧结、再生有色金属行业，也远低于医疗废物焚烧炉排放量。(NIP，2007)2008年，我国主要行业二恶英排放总量为6.45 kg I-TEQ,其中再生有色金属、电弧炉炼钢、废弃物焚烧和铁矿石烧结等4个行业排放量为5.31 kg I-TEQ，占总排放量的81.4%，是二恶英排放重点行业。我国二恶英排放统计13全国POPs调查范围I.废弃物焚烧，铁矿石烧结，炼钢生产，再生

11、有色金属（铜，铝，铅，锌）生产II.焦炭生产，铸铁生产，制浆造纸，水泥生产，遗体火化III.镀锌钢生产，镁生产，黄铜和青铜生产，2,4-滴类产品生产，三氯苯酚生产，四氯苯醌生产，氯苯生产，聚氯乙稀生产为履行POPs公约,执行NIP,摸清POPs污染源现状，为二恶英排放源管理和削减控制服务筛选了17类排放源，从2006年开始开展了全国POPs调查14二恶英的重点监管排放源类别共计约6.5 kgTEQ 前4个类别占81.1%前9个类别占98.7%15二恶英排放重点区域p排放源企业分布受各省经济和工业状况影响较大p主要集中在我国东部和南部省份，京津冀、长三角、珠三角等区域全国平均单位面积二恶英类排放

12、量0.68 mg TEQ/km2单位面积排放量前10位：上海、天津、浙江、江苏、山东、江西、广东、河北、山西和重庆，排放量占全国67.5%欧盟二恶英排放统计PCDD/Fs(g I-TEQ)国家19901995200020052010比利时5484811155343捷克共和国12521135744179129法国1745168451519298德国7472291526970意大利458442362283228荷兰74369303830波兰529515264265273罗马尼亚307320631053174147英国1038670238208188EU-2711196809140822025167

13、9从1990年到2010年，EU-27的 PCDD/Fs的排放减少了85%钢铁生产制造业和建筑行业：其它制造业和建筑行业：钢铁垃圾焚烧其余：固定工厂等（副轴）欧盟二恶英排放统计相比于1990年，欧盟二恶英的排放有了大幅度的降低，降幅最大的来自垃圾焚烧，达到87.8%，制造业和建筑行业的钢铁其二恶英排放降幅也达到78.3%。从总的比例来看，废弃物行业产生的二恶英占总量的16%左右。日本二恶英排放统计PCDD/Fs(g I-TEQ)排放源19972000200320062010生活垃圾焚烧50001019715433工业垃圾焚烧1505558756329电炉炼钢22913180.339.530.1

14、钢铁行业烧结炉13569.835.721.210.9制铝行业31.022.217.412.98.7其它工业26.517.99.910.28.5总和81352527400317160从1997年到2010年,日本的PCDD/Fs的排放减少了98%，生活垃圾焚烧排放二恶英降幅达到99.3%。美国二恶英排放统计从1987年到2002年，美国二恶英的减排达到92%，生活垃圾焚烧排放二恶英降幅达99.8%。开放式焚烧其它PCDD/Fs(g I-TEQ WHO)二恶英排放源（气相）198719952002生活垃圾焚烧8877.01250.012.0开放式焚烧604.0628.0628.0医疗垃圾焚烧259

15、0.0488.07.0二次铜冶炼983.0271.05.0水泥窑（危废共处置）117.8156.17.7总和1399532521106开放式焚烧排放的二恶英所占比例越来越高，从4.3%上升至56.8%，已超过其它所有排放源总和。开放式焚烧在许多农村地区，固体废弃物的处置方式采用焚烧桶或类似装置进行露天焚烧开放式焚烧容易引起火灾，会释放有毒有害物质，对人体健康产生影响，如颗粒物，二氧化硫，PAHs和Dioxin等在许多国家开放式焚烧是非法的！开放式焚烧的二恶英排放和配备有现代化烟气净化系统的焚烧炉相比较，2-40个家庭进行露天焚烧一天产生的二恶英相当于日处理量200吨的垃圾焚烧厂。（PaulLe

16、mieux,EST2000)BrianGullett等人(AtmosphericEnvironment,2013)利用中国的生活垃圾进行露天焚烧研究发现TEQ排放因子在2ngTEQ/kgand31ngTEQ/kg，该值远远大于先进焚烧炉0.5ngTEQ/kg。(Toolkit2005)东南亚国家垃圾填埋场露天焚烧引起的土壤二恶英污染世界各国焚烧烟气中二恶英排放标准国家排放标准(ngTEQ/m3)Reference澳大利亚0.1(O211%)1995比利时0.11995加拿大0.14(O211%)1995中国1.0(O211%)0.1(O211%)20012014丹麦0.1(O210%)1995

17、欧盟0.1(O27%)2000法国0.11995德国0.1(O211%)1995匈牙利0.11995我国生活垃圾焚烧炉污染排放标准的比较序号序号污染物名称染物名称单位位GBl8485-GBl8485-200120011 1GB18485-2014GB18485-2014欧盟欧盟2000/76/EC2000/76/EC日均值小时平均 日均值半小时100%97%1 1烟尘mg/Nm38020301030102 2HClmg/Nm37550601060103 3HFmg/Nm31424 4SOxmg/Nm32608010050200505 5NOxmg/Nm34002503002004002006

18、6COmg/Nm3150801005010015037 7TOCmg/Nm31020108 8Hgmg/Nm30.20.050.059 9Cdmg/Nm30.1Cd+Tl0.10.051010Pbmg/Nm31.6Pb+Cr等 其 他重金属1.00.51111烟气黑度2林格曼级111212二恶英类ng TEQ/Nm31.00.10.14注：1.本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。2.烟气最高黑度时间，在任何负荷1h内累计不得超过5min。3.为全部测量数据95%10min平均值。4.取样周期6h，最大8h。*为征求意见稿。二恶英排放面临新挑战p2010年11

19、月，国家九部委联合发布了关于加强二恶英污染防治的指导意见，到2015年将建立比较完善的二恶英污染防治体系和长效监管机制，重点行业二恶英排放强度降低10%，基本控制二恶英排放增长趋势。p2012年11月，环保部同国家发改委等14个相关部委联合印发了全国主要行业持久性有机污染物防治“十二五”规划，确立减排目标和项目规划。“推进建设高标准集中处置设施减少二恶英排放，配备主要工艺指标和硫氧化物、氮氧化物、氯化氢等污染因子在线监测”；“鼓励探索二恶英、氮氧化物与二氧化硫等多种污染物的综合减排示范技术，鼓励开展选择性催化还原等技术示范”。p2014年5月，生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2014已

20、将垃圾焚烧厂的二恶英排放标准提升至0.1ngTEQ/Nm3。p一次检测不达标往往代表着多次检测难以达标？多种有效技术的采用失效？2、二恶英的生成途径 焚烧炉二恶英的质量平衡炉膛炉膛余热锅炉余热锅炉除尘器尾气排放布袋灰烟道灰炉渣生活垃圾0,03ng TEQ/g夏天夏天冬天冬天0,04mg TEQ/h0,250,33夏天夏天冬天冬天n.i.n.i.n.i.n.i.ng TEQ/gmg TEQ/h夏天夏天冬天冬天ng TEQ/gmg TEQ/hn.i.n.i.n.i.n.i.夏天夏天冬天冬天7,03ng TEQ/Nm6,930,60mg TEQ/h0,55夏天夏天冬天冬天2,14ng TEQ/g2,

21、130,92mg TEQ/h0,66mg TEQ/h夏天夏天冬天冬天0,250,33输入输入mg TEQ/h夏天夏天冬天冬天1,521,21输出输出排放二恶英主要来源于焚烧炉锅炉烟气处理系统以典型生活垃圾焚烧炉为例1.原生垃圾中的二恶英2.燃烧过程中的高温气相反应生成3.烟气冷却过程中的低温异相催化反应生成其中低温异相催化反应又可分为前驱物反应和de novo反应两种。焚烧炉中二恶英的生成途径 二恶英的生成途径火焰火焰 +Cl+Cl2 2炭黑氯酚氯酚 +氯苯氯苯二恶英高温气相生成自由基低温前驱物异相催化低温从头合成1 12 22 21 1主要生成途径前驱物：氯酚、氯苯等 二恶英的生成机理由氯酚

22、等前驱物反应生成二恶英的过程OOClClClClOHClClClHOClClCl-+高温气相生成（500800）低温异相催化生成（250650）二恶英的生成机理前驱物：PAH、氯酚等催化剂：铜、铁氯化物等CuCl2催化催化燃烧不完全极易产生这一反应低温从头合成（250400）二恶英的生成机理反应元素：碳源、氯源、氧源等 催化剂：铜、铁氯化物等OOClClClCl+2 Cl+2 Cl2 2+O+O2-炭黑的氧氯化反应二恶英低温从头合成温度温度Cng/g 气相气相ng/g 固相固相15025035045002000400060008000100001200014000160001800020000

23、0200400600800100012001400160018002000飞灰低温合成total PCDD 气相气相total PCDF 气相气相total PCDD 固相固相total PCDF 固相固相p二恶英生成温度区间集中在300附近，低于200几乎不生成；p越多的未燃烬颗粒将导致二恶英在低温段大量生成。pPCDFs生成量大于PCDDs的生成量；p生成二恶英主要分布在气相中。举例：从垃圾焚烧飞举例：从垃圾焚烧飞灰灰中二恶英的含量特征中二恶英的含量特征推断生成途径推断生成途径（PCDDs :PCDFs）编号编号炉型炉型处理量处理量燃料组份燃料组份烟气净化装置类型烟气净化装置类型FA-1国

24、内某厂SITY2000倾斜往复式机械炉排365吨/天全垃圾（油助燃）半干法，喷雾干燥布袋除尘FA-2国内某厂异重介质循环流化床300吨/天煤/垃圾=20/80FA-5国内某厂液压自控电顺推阶梯式机械炉排350吨/天全垃圾（油助燃）FA-6法国某厂，Noel炉排350吨/天全垃圾（油助燃）静电除尘布袋除尘飞灰中二恶英含量、毒性当量二恶英含量二恶英含量FA-1FA-2FA-5FA-6PCDD/Fs（ng/g飞灰）飞灰）167.569.3258.83192.03PCDDs:PCDFs 1.300.291.371.07I-TEQ（ng/g飞灰）飞灰）5.160.240.796.833、垃圾焚烧炉二恶英

25、排放与控制焚烧炉二恶英排放控制技术（1）控制来源采用分选与破碎等预处理技术，减少氯源和金属催化剂等进入炉内，保证垃圾在炉内能充分、稳定地燃烧。（2）减少炉内高温生成焚烧炉燃烧室应满足垃圾完全燃烧的条件：3TE（燃烧温度不低于850、气体停留时间不小于2秒、保持充分的气固湍动程度以及过量的空气量，使烟气中O2的浓度处于612%)，使废物中原有二恶英在炉内充分分解，同时避免氯苯及氯酚等二恶英前驱物的生成。炉内流场、分级送风、物料混合（3）降低燃后区低温再生成改善焚烧工艺减少生成二恶英类物质的前驱体物质，减少飞灰在设备表面的沉积从而减少二恶英类物质生成所需要的催化剂载体等。（4）提高尾气净化效率二恶

26、英主要以颗粒状态存在于烟气中或者吸附在飞灰颗粒上，必须严格控制粉尘的排放量，提高尾气净化效率。布袋除尘器对1m以上粉尘的去除效率达99%以上；通过喷射活性炭粉末加强对超超细粉尘及其吸附的二恶英的捕集效率。焚烧炉二恶英排放控制技术 目前国内垃圾焚烧厂的烟气净化系统主要是采用目前国内垃圾焚烧厂的烟气净化系统主要是采用“半干式半干式反应塔反应塔-活性炭吸附活性炭吸附-布袋除尘器布袋除尘器”和和“干式反应塔干式反应塔-活性活性炭吸附炭吸附-布袋除尘器布袋除尘器”的工艺。的工艺。垃圾焚烧厂两种典型流程图中国生活垃圾焚烧烟气净化系统目前国内垃圾焚烧厂的烟气净化系统主要是采用“半干/干式反应塔-活性炭吸附-

27、布袋除尘器”的工艺。焚烧炉烟气净化系统u在洗涤塔和袋式除尘器之间可喷入活性炭或者其他多孔吸附剂。u活性炭及其他吸附剂的功能应兼顾去除重金属的功能。u活 性 炭 使 用 量 为50300mg/Nm3；比 表 面 积 为8001000m2/g。夹带区过滤区活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效率模型夹带流吸附效率夹带流吸附效率布袋滤饼吸附效率布袋滤饼吸附效率ACI+BF系统对气相二恶英的脱除效率系统对气相二恶英的脱除效率 gACI+BF系统对气固相二恶英的总脱除效率系统对气固相二恶英的总脱除效率 活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效果的影响因素分析u温度温度 ，g 。垃圾焚烧炉尾气温度范围（

28、垃圾焚烧炉尾气温度范围（150 200）g 非常快。非常快。uAC=50 mg/Nm3时，时，150 200，g:98.2%61.6%。u应应尽量降低尽量降低吸附段运行温度。必须保证其高于吸附段运行温度。必须保证其高于酸性气体的露点温度酸性气体的露点温度及及CaCl2的潮解温度的潮解温度。（大约。（大约130）。）。温温温温度度度度活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效果的影响因素分析u0 65 mg/Nm3 g线性线性u 150 mg/Nm3 g增加不再明显增加不再明显u200 mg/Nm3，g 100%:AC浓度的浓度的最大限制最大限制，继续增加便会，继续增加便会浪费浪费。活性炭喷入量活

29、性炭喷入量活性炭喷入量活性炭喷入量与与Chang et al.,2009的实验结果一致的实验结果一致活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效果的影响因素分析u比表面积比表面积 ，g微弱微弱 ，二者关系为：，二者关系为：斜率很低的直线斜率很低的直线。u温度温度 ，直线的斜率，直线的斜率 。u比表面积的增加对于比表面积的增加对于 g的提高作用在较高的操作温度下比较低的操作温度的提高作用在较高的操作温度下比较低的操作温度 下更下更显著显著。活性炭活性炭活性炭活性炭比表面积比表面积比表面积比表面积活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效果的影响因素分析u停留时间停留时间 ，t 。u0 s开始，开始，t

30、线性线性 。u停留时间继续停留时间继续 ，t的增加开始变的缓慢，并逐渐趋于稳定。的增加开始变的缓慢，并逐渐趋于稳定。u温度温度 ，最佳停留时间，最佳停留时间 。u应该根据应该根据操作温度、活性炭喷入浓度及焚烧厂空间要求操作温度、活性炭喷入浓度及焚烧厂空间要求来选择来选择合适的停留时间。合适的停留时间。夹带流夹带流夹带流夹带流停留时间停留时间停留时间停留时间活性炭喷射联合布袋除尘系统对二恶英脱除效果的影响因素分析u 吸附段温度水平较低吸附段温度水平较低 飞灰含量飞灰含量较大较大 飞飞飞飞灰量灰量灰量灰量飞灰对二恶英吸附作用明显飞灰对二恶英吸附作用明显“膜面”孔隙度“布面”孔隙度“横截面”孔隙度u

31、一次膜附着层及二次附着层的过滤作用比滤布更为重要。u较细颗粒物能同时穿透滤料的“布面”及“横截面”，从布袋除尘器泄露出去。氯源控制二恶英实用控制技术简析随着烟气中HCl浓度的增加，二恶英生成量也逐渐升高。需要对垃圾进行分选预处理，尽量减少塑料、电子产品等高含氯垃圾入炉。要点：1、降低入炉垃圾中氯含量，可以降低二恶英排放 2、入炉垃圾中氯含量的增加，不会大幅增加二恶英排放二恶英实用控制技术简析完全燃烧CxHyO2CO2H2O+-CxHyO2CH2O+-+COH2O+-H2O+-CxHyOz不完全燃烧未燃烬颗粒(PIC)+垃圾未完全燃烧是导致二恶英生成的重要原因，以CO作为指示物判断垃圾是否燃烧充

32、分。共识：“垃圾完全燃烧是控制二恶英排放的最关键手段”。减少炉内高温生成p焚烧炉运行过程中，必须满足“3T+E”原则，保证垃圾充分、完全燃烧，减少未燃烬颗粒及二恶英前驱物生成。p运行过程中还要保证垃圾投料均匀，床温稳定，不超负荷运行，合理调节一、二次风。p垃圾热值低时，可考虑掺煤燃烧。CO易于监控CO是燃烧质量好坏的重要评判依据，越低越好但是：CO的高与低，不能直接用于评判痕量有机物排放高低l低CO，并不意味着二恶英排放就低l高CO，并不意味着二恶英排放就高CO控制（燃烧控制）二恶英实用控制技术简析二恶英实用控制技术简析减少炉内高温生成p燃烧温度升高能保证垃圾燃烧更充分，减少二恶英生成前驱物和

33、未燃烬颗粒的产生，降低烟气中二恶英的生成和排放。p适当提高燃烧温度能克服旧焚烧炉因腐蚀产生的燃烧温度分布不均匀现象，从而降低二恶英产生。不同燃烧温度的影响二恶英实用控制技术简析垃圾与煤混烧p实现垃圾充分燃烧，降低了不完全燃烧产物，减少二恶英生成；p煤中硫元素能够钝化金属催化剂，抑制二恶英生成；加煤比例5%16%PCDD/Fs (ng/g)5864.21020.6抑制率%(PCDD/Fs)72.495.2抑制率%(I-TEQ)73.094.2S/Cl摩尔比大于1时，能效抑制二恶英的生成 垃圾Cl:12%；S:0.1%S/Cl=0.1煤Cl:0.050.15%;S：0.51%S/Cl=1050二恶

34、英实用控制技术简析降低燃后区低温再生成p随着换热器积灰越多，二恶英生成量剧增。二恶英实用控制技术简析降低燃后区低温再生成受热面未积灰受热面积灰二恶英生成区域二恶英生成区域p随着受热器积灰，烟气温降速率变慢，会延长二恶英生成的活跃区间。二恶英生成温度区间二恶英生成温度区间二恶英实用控制技术简析降低燃后区低温再生成干净表面 积灰表面 p受热器积灰后，二恶英生成活跃区间长度增加了3倍。p应及时对燃后区域受热面及烟道进行清灰，提高换热器换热效率，缩短了二恶英生成活跃区间长度，防止二恶英大量生成。二恶英实用控制技术简析降低燃后区低温再生成受热器清灰后，表面无粉尘。清灰清灰清灰清灰清灰清灰二恶英实用控制技

35、术简析降低燃后区低温再生成受热器清灰期间二恶英排放情况清灰期间，二恶英大量排放。清灰期间，必须开启烟气净化系统。二恶英实用控制技术简析选择高效除尘设备由于静电除尘器运行温度区间正好二恶英从头合成的活跃区间，而且飞灰在除尘器中的停留时间长，该除尘系统会促进二恶英的再生成。旋风除尘系统虽然能减少飞灰在活跃区间的停留时间，但除尘效率差，一般不选用。二恶英实用控制技术简析选择高效除尘设备烟气出口过滤飞灰烟气进口活性炭袋式除尘器p除尘效率高，大于99.9%；p喷射活性炭能有效吸附气相二恶英，并将二恶英从气相转移到固相。优点：p优化布袋单元，促使气流分布均匀；p控制活性炭喷射量；p优化运行温度；p选用质量

36、好的布袋。优化措施：p布袋压降、布袋滤层厚度、布袋温度、吸附性材质、布袋破损、袋内气流均匀性。关键参数：二恶英实用控制技术简析布袋除尘器工作温度对烟气中二恶英吸附效率的影响比较适宜的工作温度区间选择高效除尘设备p活性炭喷射能有效吸附烟气中二恶英，特别是旧布袋（炉I1），而新布袋（炉I3）即使不添加活性炭，也能保证低的二恶英排放；p旧布袋焚烧炉需要添加一定量的活性炭来控制二恶英的排放，要定期的对烟道及布袋进行清灰，减少“记忆效应”的影响。旧布袋新布袋二恶英实用控制技术简析选择高效除尘设备二恶英实用控制技术简析选择高效除尘设备布袋布袋布袋布袋布袋布袋静电除尘器静电除尘器静电除尘器静电除尘器静电除尘

37、器静电除尘器有静电除尘器有静电除尘器有静电除尘器有静电除尘器无无无无 静电除尘器静电除尘器静电除尘器静电除尘器无无无无 静电除尘器静电除尘器静电除尘器静电除尘器 +活性炭活性炭活性炭活性炭11113 33 37 70,60,60,060,06二恶英在静电除尘器再生成二恶英在静电除尘器再生成二恶英在静电除尘器再生成二恶英在静电除尘器再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成二恶英没有再生成粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤粉尘被布袋过滤活性炭将气相二恶英活性

38、炭将气相二恶英活性炭将气相二恶英活性炭将气相二恶英转移到粉尘中转移到粉尘中转移到粉尘中转移到粉尘中气相气相气相气相粉尘粉尘粉尘粉尘PCDD/FPCDD/F气相气相气相气相粉尘粉尘粉尘粉尘PCDD/FPCDD/F气相气相气相气相粉尘粉尘粉尘粉尘PCDD/FPCDD/F36%80%98%二恶英实用控制技术简析粉尘浓度控制10 50 20 33 100 ng I-TEQ/g50 ng I-TEQ/g30 ng I-TEQ/g20 ng I-TEQ/g12,5 ng I-TEQ/g80 粉尘二恶英含量越高，允许最大排放浓度越低。当二恶英含量为12.5ngI-TEQ/g时，允许粉尘排放浓度80mg/m3

39、。粉尘二恶英含量将影响尾部烟气二恶英排放，需要保证布袋的质量，有效过滤粉尘，控制二恶英排放。对于老化的布袋要及时更换。0.1？3 ng I-TEQ/g二恶英实用控制技术简析湿法除尘系统原始烟气原始烟气干净烟气干净烟气废水废水100%PCDD/Fs1-5%20-30%湿法除尘器湿法除尘器65-80%富集富集该系统会大量的富集二恶英，并在一定温度条件下解析回烟气中，导致烟气二恶英浓度的升高，实际运行中不选用该除尘系统。p选用吸附性能差的填充材料；p及时更换填充材料，并定期清洗除尘器内表面；p尽量维持温度不变。优化措施：焚烧炉起停过程的控制（个案举例）二恶英实用控制技术简析起炉过程暖炉过程燃油过程投

40、料过程稳定后运行all concentrations in ng I-TEQ/Nm 11%O2200倍2000倍350倍研究发现，一次起炉过程中，二恶英排放量占到全年二恶英排放量的30%以上。p起炉过程中，二恶英剧增，特别是燃油阶段，排放量是正常下的200倍以上。p炉子稳定运行一段时间后，二恶英排放量才会降下来。焚烧炉起停过程的控制二恶英实用控制技术简析正常运行3周后，烟囱二恶英排放才趋于稳定。焚烧炉起停过程的控制二恶英实用控制技术简析炭黑颗粒吸附在受热面表面受热面升温二恶英前驱物生成燃油过程产生炭黑颗粒二恶英生成过程p优化燃油器，减少炭黑颗粒的产生；p减少一次风，控制CO到最低浓度水平；p起

41、炉过程启用烟气净化系统；p有计划进行起停炉，人工起炉，严格按照标准执行。“焚烧炉每年启动、停炉过程排放污染物的持续时间以及发生故障或事故关闭焚烧炉排放污染物持续时间累计不应超过60小时。”相关措施：锅炉布袋除尘器炉膛湿法洗涤“记忆效应”的控制二恶英实用控制技术简析记忆效应：富含二恶英的飞灰沉积在烟道中，当烟气中二恶英浓度变低时能持续解吸附析出至烟气中。记忆效应保证垃圾充分、完全燃烧，防止未燃烬颗粒的富集。及时对烟道及换热器进行清灰，防止飞灰富集。布袋定期清灰，更换旧布袋；起炉过程，喷射活性炭，防止布袋受污染。及时更换填充材料；维持温度不变。相关措施：68normalnormalnormalno

42、rmalnon-normalnon-normalnon-normalnon-normal非正常工况的“记忆效应”69normalnormalnon-normalnon-normalnon-normalnon-normal起炉和非正常工况的“记忆效应”5、先进实用的二恶英排放控制技术燃燃烧前控制前控制燃燃烧中控制中控制燃燃烧后控制后控制u垃圾预处理垃圾预处理u垃圾预热垃圾预热u3T+Eu抑制剂添加抑制剂添加u高温空气强化燃烧高温空气强化燃烧u催化降解催化降解u高效吸附活性炭开发高效吸附活性炭开发u双布袋双布袋+活性炭循环活性炭循环u飞灰无害化处置飞灰无害化处置在线监测反馈控制反馈控制先进的二恶英

43、耦合控制理念浙江大学研制开发了适用于低热值混合垃圾的高温空气强化燃烧技术，炉内形成了强混多重复合循环燃烧系统，在不掺煤情况下可实现纯烧生活垃圾量800t/d。系统图u炉内形成了强混多重复合循环燃烧系统，烟气停留时间长（5s）。u增设U型锅炉燃烬室，提高烟气的燃烬度，分离部分飞灰，防止锅炉尾部受热面的积灰。u前置高温空气预热器，提高了一次风温度（450-500），防止过热器高温腐蚀。u过热器和空预器交叉布置，大节距排列，有效防止受热面积灰。U型燃烬室前置空预器多重循环燃烧系统燃烧中高温空气强化燃烧技术抑制剂被认为是控制二恶英生成和排放的重要技术之一，具有低成本、高效益的优势，在国外被推荐作为一级

44、控制措施。该技术操作简单，可以直接将抑制剂和垃圾混合焚烧，或者将其喷入烟道中。研究开发了多种复合新型抑制剂，对二恶英抑制率高达99%以上！燃烧中抑制剂添加技术在 实 际 垃 圾 焚 烧 炉（800t/d）中，添加新型复合剂抑制剂后（占垃圾处理量0.2%），二恶英减排率达85%以上。减排率，%低浓度区2.05ngI-TEQ/Nm3较高浓度区4.57ngI-TEQ/Nm3高浓度区12.03ngI-TEQ/Nm392%99%81%93%91%98%De(催化+活性分子)De(催化)反应温度220，臭氧浓度1000mg/Nm3，二恶英初始浓度2.05ngI-TEQ/Nm3时尾气中二恶英浓度仅为0.00

45、8ngI-TEQ/Nm3降解效率活性分子自身强氧化性氧化分解二恶英分解产生氧自由基具有强氧化性加快催化剂中V5+OX与V4+OX的转化速率，提升催化剂活性促进二恶英的彻底矿化成无机小分子0.01燃烧后活性分子耦合催化降解技术处理前烟气催化降解反应干净烟气催化剂燃烧后SCR催化降解技术针对中国垃圾焚烧烟气高尘、高湿的特点：p应对催化剂进行加温至300左右，发挥催化剂的最佳催化性能；p尽量选用耐尘、耐毒、反应面积大的SCR催化剂；通常布置在除尘系统后；p当烟气中NOx的浓度较大时，SCR催化剂前应喷射铵液对NOx进行去除。焚烧烟气用活性炭的技术指标总孔隙表面积：在900/g以上活性炭颗粒粒径：平均

46、为20m左右p活性炭吸附效果最佳：活性炭孔直径与吸附质分子直径的最佳比值为1.73；p2378-TCDD长轴1.3688nm，短轴0.7348nm，厚度0.35nm；23,8-TCDF长轴1.3074nm，短轴0.7386nm，厚度0.35nm。因此，活性炭孔径为2.34.1nm时对二恶英的吸附效果最好。燃烧后高效吸附活性炭平均孔隙直径：在2.0-5.0nm范围内比孔容积（孔隙体积/活性炭颗粒体积）：在0.2ml/g以上燃烧后多布袋+活性炭循环系统多布袋和活性炭循环系统流程图pPCDD/Fs脱除效率：多布袋系统Rtotal一级布袋Rfbf二级布袋Rsbf；p在一定范围内，活性炭喷入量的增加可提

47、高二恶英脱除效率，但降低了活性炭使用效率；活性炭循环，可提高活性炭的吸附量，降低活性炭的消耗，大大降低DBF的活性炭运行成本；p与单布袋系统相比，多布袋提高了建设投资成本，但能使烟气二恶英最低降至0.1ngI-TEQ/Nm3以下。系统工艺简单，实现容易，可满足日益严格的烟气排放标准。多布袋系统活性炭脱除二恶英的使用效率多途径耦合集成技术系统多途径耦合二恶英近零排放源头阻滞过程阻滞脱除降解抑制再合成彻底降解和脱除减少生成监测反馈反馈控制燃烧前燃烧中燃烧后整个系统4、垃圾焚烧炉二恶英排放检测（简要）等速采样原理指将采样嘴平面正对排气气流，使进入采样嘴的气流速度与测定点的排气流速相等。u喷嘴处气流速

48、度过大，喷嘴外侧气流会被吸入喷嘴，气流中大颗粒物仍然保持原来运动轨迹，会使采得样品颗粒物含量降低。u喷嘴处气流速度过小，喷嘴内侧气流会被流出喷嘴，气流中大颗粒物仍然保持原来运动轨迹，会使采得样品颗粒物含量增高。超速采样低速采样采样系统图等速采样原理连接线采样枪加热箱收集装置等速采样原理u采样位置应优先选择在垂直管段。应避开烟道急剧变化的部位。应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不少于6倍直径，和距上述部件上游方向不少于3倍直径处。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/(A+B)，式中A、B为边长。(采样孔孔径大于60mm)u采样平台为检测人员采样设置，应有足够的工作面积使工作人员安全，方便地操作，

49、平台面积应不小于1.5m2，并设有1.1m高的护栏，采样孔距平台面约为1.21.3m。u在焚烧炉不同位置（炉膛出口、高过出口、低过出口、省煤器出口、半干入口、布袋出口）设置采样口和采样平台，对有效诊断二恶英问题很重要。在焚烧炉设计、改造时应加以考虑。采样重要事项二恶英检测技术结果气体样品(3小时)送检样品纯化GC/MS离线分析方法单个样品耗费时间:几周标准样品垃圾焚烧炉传统方法:p二恶英离线采样分析耗时、高成本，同时限制了监测次数并不能真实反映焚烧炉二恶英排放水平和运行情况。不足:结果气体采样(1-3hours)实验室样品处理GC/MSl借助离线分析l采用分析总用时:几星期校准焚烧厂准在线监测

50、反馈控制和优化校准计算机运算除尘浓缩可视化及监控离线检测在线检测与优化减排二恶英在线检测系统p由于直接在线检测对技术和设备的分辨率和响应性都很高，所以目前采用间接在线检测技术。即检测指示物，通过关联模型换算得到二恶英浓度。获得二恶英排放值的总时间：提升至小时/分钟级浙江大学持久性有机污染物研究中心浙江大学持久性有机污染物研究中心（二恶英实验室）（二恶英实验室）l被列入联合国保护署全球持久性有机污染物分被列入联合国保护署全球持久性有机污染物分析检测实验室目录。析检测实验室目录。l2005年年12通过国家计量认证评审，通过国家计量认证评审，2006年年2月月获国家计量认证获国家计量认证证书（证书（