垃圾焚烧锅炉二噁英控制

垃圾焚烧锅炉二噁英控制需通过源头削减、过程优化、末端治理及智能管理实现全流程防控，具体措施如下：

一、源头控制：减少二噁英生成前驱物

1. 垃圾分类与预处理

• 分选技术：通过磁选、涡电流分选等去除入炉垃圾中的铜、铁、镍等重金属（催化剂）及含氯塑料（如PVC），降低氯源和催化活性。例如，某生活垃圾焚烧厂通过分选使入炉垃圾中PVC含量从3%降至0.5%，二噁英排放浓度降低50%。

• 燃料配伍：混合高热值与低热值垃圾，避免局部缺氧燃烧，减少未燃尽物质生成。

• 预干燥技术：将垃圾含水率从50%降至30%，提升燃烧效率，减少不完全燃烧产物。

2. 原料热解预处理

• 对高氯含量废物（如医疗废物）进行低温热解（300-500℃），分解含氯有机物，减少二噁英前驱物。例如，某医疗废物处置项目采用两段式热解炉，使二噁英生成量减少70%。

二、过程优化：破坏二噁英生成条件

1. “3T+E”燃烧控制法

• 温度（Temperature）：保持炉膛温度≥850℃，高温段（如1100℃）停留时间≥2秒，分解99.9%的二噁英前驱物。

• 时间（Time）：设置后燃室使烟气在高温区停留≥2秒，确保完全燃烧。

• 湍流（Turbulence）：通过二次风扰动使燃烧区雷诺数>5000，促进燃料与空气充分混合。

• 过量空气（Excess Air）：维持炉膛出口氧浓度6-8%，避免缺氧燃烧。

2. 后燃烧区域控制

• 避免烟气在250-600℃（二噁英再合成活跃区）停留时间>2秒。采用急冷技术（如双流体喷嘴急冷塔），使500℃烟气在1秒内降至200℃以下，淬火速率达500-1000℃/s，抑制从头合成反应。

3. 抑制剂喷射技术

• 含硫化合物：喷射SO₂或Na₂SO₃，使Cl₂转化为HCl，降低催化活性。

• 含氮化合物：喷入NH₃与Cu²⁺形成稳定络合物，抑制催化反应。

• 硫脲：实验表明可使飞灰中PCDD/Fs浓度降低77.8-82.6%。

三、末端治理：高效去除烟气中二噁英

1. 活性炭吸附

• 在布袋除尘器前喷入比表面积>1200m²/g的椰壳活性炭，吸附气相二噁英，吸附效率较煤质活性炭提升30%。例如，某生活垃圾焚烧厂采用此工艺后，二噁英排放浓度从0.2 ng TEQ/m³降至0.03 ng TEQ/m³。

2. 催化分解技术

• SCR催化剂：采用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，在200-300℃下分解二噁英，效率可达85%。

• 催化滤袋：将催化剂负载于PTFE滤料表面，实现除尘与催化分解一体化，出口浓度<0.05 ng TEQ/m³。

• 光催化氧化：利用UV-LED照射TiO₂光催化剂，降解效率达69%。

3. 等离子体技术

• 电子束照射：通过1MeV电子束使二噁英分子解离，降解率>90%。

• 介质阻挡放电：在常压下产生低温等离子体，能耗较电子束法降低40%。

四、智能管理与技术创新

1. 智能控制系统

• 通过数字孪生技术构建焚烧炉虚拟模型，实时优化风煤比与燃烧器功率。例如，西门子MindSphere平台可提前12小时预测二噁英超标风险，准确率达92%。

2. 新型催化剂研发

• 开发低温高效催化剂（活性温度<150℃）、抗中毒催化剂（如分子筛负载技术）及自修复催化剂（核壳结构），降低能耗并提高稳定性。

3. 资源化利用技术

• 飞灰制陶粒：利用高温烧结技术将飞灰转化为轻质骨料。

• 二噁英能源化：通过超临界水氧化技术将二噁英转化为H₂和CO₂。

• 碳捕集利用：回收烟气中CO₂制备甲醇等化学品。

五、典型工程案例

• 上海市某垃圾焚烧厂超低排放改造：增设SCR脱硝塔和催化滤袋除尘器，采用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，出口二噁英浓度稳定<0.05 ng TEQ/m³。

• 深圳市某垃圾焚烧厂新技术应用：采用“急冷+活性炭喷射+催化滤袋+湿式电除尘”组合工艺，二噁英排放浓度<0.02 ng TEQ/m³，达到欧盟2010标准。