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生活垃圾焚烧发电厂二噁英近零排放技术研究

北极星环保网来源:环境科学与管理 赵菲菲2017/9/12 16:15:08我要投稿
所属行业: 固废处理  关键词:垃圾焚烧发电 二噁英 SCR

北极星环保网讯:随着生活垃圾焚烧发电厂的逐渐增多,二噁英首当其冲成为反对呼声的靶子,因此探讨二噁英的防治对策进展显得更为重要。二噁英近零排放控制技术目前主要有两种:选择性催化还原法和热解气化技术。选择性催化还原(SCR)系统一般是用来去除NOx,实际上采用合适的催化剂后,二噁英去除效率能高于90%。

垃圾焚烧发电

热解气化技术被称为第三代焚烧技术,一方面一燃室里垃圾热分解,削弱了二噁英的生成环境;另一方面,二燃室里气体燃烧,温度在1000℃以上,烟气停留时间2s以上,保证了二噁英的充分分解。

关键词:生活垃圾焚烧;二噁英;近零排放;选择性催化还原法;热解气化技术

由于人们环保意识的增加和土地资源的稀缺,垃圾焚烧技术凭借减量化(体积减少约90%、重量减少约70%)、无害化与资源化的优势,在中国大中型城市得到广泛的应用。然而,采用焚烧处理生活垃圾将不可避免地产生微量二噁英。

1876年全世界第一台垃圾焚烧炉在英国问世以来的100多年后,荷兰学者Olie等于1977年首次在垃圾焚烧炉烟道及飞灰中发现了二噁英类物质,其剧毒性、生物累积性和高熔点、高沸点导致的不易降解等特性,引起了环境保护界的震惊。

二噁英控制已成为推广垃圾焚烧处置技术的最大制约因素之一。而且,据中科院报道,19个调查的垃圾焚烧发电厂中仅有6个的二噁英排放浓度控制到了0.1ngTEQ/m3以下。因此,进一步探讨二噁英减排技术就显得非常重要。已有报道将二噁英排放浓度低于0.01ngTEQ/m3称为二噁英近零排放,并作为二噁英更高水平的控制目标。

二噁英近零排放控制技术目前主要有两种:选择性催化还原法和热解气化技术。

1选择性催化还原法

选择性催化还原(SCR)系统一般是用来去除NOx,但20世纪80年代末,发现SCR也可以用来脱除垃圾焚烧厂中的二噁英,同时这种方法也可以用来去除PCDD/Fs以及其他有机物,通过催化氧化降解产生的二噁英。

1.1SCR降解二噁英的原理

SCR降解二噁英的反应产物为CO2、H2O和HCl,通常反应温度为250℃~300℃,二噁英去除效率高达95%~99%。这已经在很多工业应用中得到了验证。SCR降解二噁英的主要反应方程式如下:

垃圾焚烧发电

值得注意的是,在垃圾焚烧中,多数PCDD/Fs是附着在灰尘上的,在气相中的PCDD/Fs的量较少。因此,除尘技术能去除灰尘中的二噁英,而SCR能破坏气相中的二噁英,那么除尘技术结合SCR技术就可以使排放气体中的PCDD/Fs达到最低的总排放量。

1.2实验室研究

吴西宁等以载钒型催化剂分解垃圾焚烧烟气(国内某大型垃圾焚烧厂内除尘后的烟道气)中的二噁英类的工业测流试验,在反应温度为240℃~320℃的工艺条件下,二噁英类分解率可达95%~99%。张文睿等[1]筛选出新型V2O5/VOSO4催化剂并评估催化分解二噁英模型物邻二氯苯的性能。

结果发现,V2O5/VOSO4催化剂的催化活性随着V2O5含量的增加而增大,说明V2O5是活性物质。经优化工艺后,制备得到的V2O5/VOSO4-TiO2-BaSO4负载型催化剂,350℃时对邻二氯苯的去除率可达97%。Goemans等发现同步脱硝和除二噁英的催化装置在取得90%脱硝效果的同时可将二噁英处理到0.001ngTEQ/m3。

SCR通常安装在洗涤塔和布袋除尘器之后,SCR催化剂多由Ti、V和W的氧化物组成。也有研究利用Pt作催化剂开展实验,但都没有成功,这主要是因为二噁英在Pt催化剂催化作用下会发生再合成反应[2]。Ti、V和W的氧化物组成的催化剂能在300℃~400℃的温度条件下,把二噁英氧化成CO2、H2O和HCl。

而布袋后的烟气温度通常低于150℃,在此温度下二噁英难以被催化降解,所以存在对烟气进行再次加热的问题[3]。不断有研究者开发出新的低温催化技术,Weber等采用商用同时降解NOx和二噁英的V2O5/WO3-TiO2催化剂对二噁英进行了低温降解测试,发现150℃去除率也高于98%。

延伸阅读:

浅析垃圾发电厂脱硝控制系统

某垃圾焚烧发电厂烟气净化系统优化方案比较

火力发电厂烟气超净排放技术研究

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