循環流化床技術在垃圾焚燒二噁英控制方面的優勢
來源：北京中科通用能源環保有限責任公司 閱讀：2951 更新時間：2011-01-25 14:57循環流化床焚燒爐的主要特征是爐膛內始終存有大量的粒度適宜的惰性床料，垃圾和惰性床料在爐膛內流化風的作用下呈充分流化狀態，垃圾送入爐膛后在處于流化狀態的床料裹挾下，迅速分散、快速升溫，很快地完成燃燒前的升溫階段，實現持續的穩定燃燒，大量的物料被煙氣帶到爐膛上部燃燒，經過不同的途徑再循環返回爐膛下部。這包括布置在爐膛出口的氣固分離器，將被煙氣帶出爐膛的物料中的絕大部分從煙氣中分離出來，并經過返料系統將物料回送至床內；更有很大量的物料通過中間上升和邊壁下降的內部通道實現循環。這樣的物料循環，一方面實現了爐膛內溫度的均勻化，另一方面保證了垃圾的充分燃燒。循環流化床具有很大的熱容量和良好的物料混合速率，所以對燃料的適應性強，床內強烈的湍流和物料循環，增加了垃圾的燃燒速率，均勻的爐內溫度既保證了燃燒煙氣在高溫區的停留時間，又可以防止局部高溫的問題。因此，氣體燃燒充分、毒性物質分解徹底，垃圾燃盡率高。
垃圾焚燒作為一種固體廢物污染的處理技術，不可避免的涉及到二次污染的問題。而二惡英類物質的排放，是其中最重要也是最受關注的。目前我國對垃圾焚燒二惡英類物質排放的要求僅限于煙氣，從更廣義的二惡英排放范圍考量，垃圾焚燒二惡英的排放應該還包括飛灰、鍋爐灰、爐渣和廢水。
當前控制垃圾焚燒過程二惡英類物質排放有3種最主要的技術手段。一是源頭控制，即破壞原生垃圾中存在的二惡英，并且減少二惡英類物質的原始生成量；二是末端吸附，即將已經產生的二惡英類物質通過吸附等手段捕捉到飛灰中，防止其排放到大氣；三是末端消減，在一定的條件下，通過催化反應器，使煙氣中的二惡英類物質反應生成相對無害的低分子化合物。末端吸附的局限性在于，僅僅是將煙氣中的二惡英類物質通過活性炭等吸附后轉移到飛灰中，雖然可以實現煙氣的達標排放，但是卻增加了飛灰中的二惡英含量。因此末端吸附只是二惡英的轉移，并非減量。末端消減雖然達到了煙氣中二惡英類物質的減量，但是對于飛灰中含有的更大量的二惡英卻沒有作用。而且催化反應器對溫度、煙塵、催化劑等條件的苛刻要求使得其應用范圍和效果大打折扣。
綜上所述，只有采取源頭控制才是最根本的減少二惡英類物質產生和排放的手段，也是唯一符合廣義范圍的二惡英減排的技術手段。
使垃圾在焚燒爐內得以充分燃燒是源頭控制的最根本內容，“3T+E”控制法是國際上普遍采用的措施，即保證焚燒爐出口煙氣的足夠溫度（Temperature）、煙氣在燃燒室內停留足夠的時間（Time）、燃燒過程中適當的湍流（Turbulence）、過量的空氣（Excess Air）。而循環流化床垃圾焚燒技術是這一控制法的最佳體現，可以說將“3T+E” 控制法發揮到了極致。循環流化床垃圾焚燒工藝一般控制煙氣在進入余熱鍋爐前溫度不低于850℃，煙氣在爐膛的停留時間為3-4秒，O2濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風量、溫度和注入位置，爐膛內部溫度場非常均勻，不產生燃燒死區，保證垃圾充分燃燒。由于循環流化床垃圾焚燒工藝符合“3T+E”的燃燒特性，被公認為可以有效遏制二噁英類物質產生的垃圾焚燒工藝，國內已建的循環流化床垃圾焚燒項目的焚燒尾氣中二噁英類物質的排放濃度均遠遠低于國家《生活垃圾焚燒處理污染物排放限值》（GB18485—2001）中的相關規定。
循環流化床垃圾焚燒工藝除了廣為稱道的“3T+E”控制法，其控制二噁英類物質生成還有以下措施：
1、采用了技術成熟可靠的爐膛和布風結構，使垃圾在焚燒爐中得以充分燃燒。工藝中通過調整空氣流量、速度和注入位置，減少了煙氣中攜帶的不完全燃燒產物，如CO、殘炭、二噁英及其前體類物質。由于進入尾部煙道的不完全燃燒產物的減少，相應的也大大降低了焚燒煙氣在尾部降溫過程中再次合成二惡英類物質的可能。
2、由于循環流化床內部大量高溫惰性循環物料的存在，垃圾燃料進入焚燒爐膛后瞬間被干燥、引燃，與循環物料發生劇烈摻混，垃圾焚燒處理過程中迅速通過容易產生二噁英類物質及其前驅物的350~500℃溫度區間，減少了爐膛內二噁英的產生量。
3、循環流化床采用爐內加碳酸鈣對垃圾焚燒過程中產生的SO2等酸性氣體進行脫除，有研究表明CaO、Ca(OH)2及其鹽型產物CaCl2，CaSO4及Ca(NO3)2對二噁英前生體PCP及HCB生成PCDD/Fs具有阻滯效果，結果表明，堿性的CaO，Ca(OH)2對該兩類前生體生成PCDD/Fs具有顯著的阻滯效果，可以遏制垃圾焚燒過程中二噁英類物質的生成。
4、大量研究表明，硫的存在對于燃燒過程產生二惡英類物質具有很明顯的抑制作用，主要通過以下三個途徑：硫的存在減少Cl2（二惡英類生成的主要氯源）的形成；使二惡英合成反應的最主要催化劑Cu/CuO中毒，降低其催化活性；磺化酚類前驅物，抑制氯化反應以及Ullmann反應；由于循環流化床焚燒處理垃圾時，添加了一定比例的輔助燃煤，燃煤中含有的S元素燃燒生成SO2，根據以上作用原理，對二噁英類物質的生成產生遏制作用。
由于循環流化床垃圾焚燒工藝對二噁英類物質生成的遏制特性，垃圾焚燒過程產生的煙氣、飛灰以及爐渣中二噁英類物質的濃度較之其他垃圾焚燒工藝低很多，因此循環流化床技術在垃圾焚燒二噁英控制方面具有明顯優勢。
