生活垃圾焚燒煙氣中的污染物包含以下四類(lèi)：

（1）煤煙、顆粒物及飄塵；

（2）酸性氣體：HCI、HF、SO2、NOx；

（3）有毒重金屬：Pb、Cd、Hg、As、Cr等；

（4）二噁英類(lèi)等鹵代化合物：PCDDs (二噁英)、PCDFs (呋喃)。

（1）粉塵（顆粒物）控制技術(shù)

焚燒尾氣中粉塵的主要成分為惰性無(wú)機(jī)物，如灰分、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、可凝結(jié)的氣體污染物質(zhì)及有害的重金屬氧化物，其含量在450~225500 mg/m3之間，視運(yùn)轉(zhuǎn)條件、廢物種類(lèi)及焚燒爐型式而異。一般來(lái)說(shuō)，固體廢物中灰分含量高時(shí)，所產(chǎn)生的粉塵量多。

粉塵顆粒大小的分布亦廣，直徑有的大至100μm以上，也有小至1μm以下。除塵設(shè)備的種類(lèi)主要有：重力沉降室、旋風(fēng)（離心）除塵器、噴淋塔、文式洗滌器、靜電除塵器及布袋除塵器等。重力沉降室、旋風(fēng)除塵器和噴淋塔等無(wú)法有效去除直徑為5~10μm的粉塵，只能視為除塵的前處理設(shè)備。

靜電集塵器、文式洗滌器及布袋除塵器等三類(lèi)為垃圾焚燒尾氣凈化系統(tǒng)中最主要的除塵設(shè)備。文式洗滌器多用于危險(xiǎn)廢物焚燒處理。由于ESP具有促進(jìn)二噁英生成的環(huán)境，目前國(guó)外在生活垃圾焚燒尾氣凈化系統(tǒng)中普遍采用布袋除塵器，美國(guó)、歐盟和加拿大環(huán)保局均推薦采用布袋除塵器收集粉塵。

（2）NOx污染控制技術(shù)

NOx是NO和NO2 的統(tǒng)稱(chēng)，依據(jù)氮氧化物生成機(jī)理，可分為熱力型、燃料型和快速型NOx三類(lèi)，其中快速型NOx 生成量很少，可以忽略不計(jì)。

熱力型NOx：是指當(dāng)爐膛溫度在1500 ℃以上時(shí)，空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卤谎趸蒒Ox 。隨著溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律。當(dāng)T<1500℃時(shí)，NO的生成量很少，而當(dāng)T>1500℃時(shí)，T每增加100℃，反應(yīng)速率增大6-7倍。

燃料型NOx：指的是燃料中的有機(jī)氮化物在燃燒過(guò)程中生成的NOx ，其生成量主要取決于空氣燃料的混合比。由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600－800℃時(shí)就會(huì)生成燃料型，它在煤粉燃燒NOx產(chǎn)物中占60－80％。

快速型NOx：指燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)(CH)等反應(yīng)而生成NOx。在這3種途徑中，快速型NOx 所占的比例不到5%。

在溫度低于1300 ℃時(shí)，幾乎沒(méi)有熱力型NOx。對(duì)常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx 主要通過(guò)燃料型生成途徑而產(chǎn)生。

在生活垃圾焚燒過(guò)程中，NOx主要有三個(gè)來(lái)源：

1）垃圾自身具有的有機(jī)和無(wú)機(jī)含氮化合物在焚燒過(guò)程中與O2發(fā)生反應(yīng)生成NOx；

2）助燃空氣中的N2在高溫條件下被氧化生成NOx；

3）助燃燃料（如煤、天然氣、油品等）燃燒生成NOx。

通過(guò)加強(qiáng)控制手段抑制NOx的形成或者將已經(jīng)生成的NOx還原成為N2分子，是減少焚燒爐尾氣NOx排放最為有效的手段。目前應(yīng)用非常廣泛的控制技術(shù)主要包括三類(lèi)：焚燒控制、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）、選擇性催化還原技術(shù)（SCR）。

焚燒控制

通過(guò)控制焚燒過(guò)程的工藝參數(shù)降低NOx的煙氣排放濃度。主要有：

1）降低焚燒區(qū)域的溫度。 在1400℃以上，空氣中的N2即與O2反應(yīng)生成NOx。通過(guò)控制焚燒區(qū)域的最高溫度低于1400℃，并且減少“局部過(guò)度燃燒”的情況發(fā)生，即可控制這部分NOx的生成。由于垃圾中某些高熱值燃料（如塑料、皮革等）集中在某一區(qū)域燃燒造成該區(qū)域的局部溫度可能超過(guò)1400℃，從而增加NOx的生成量，一般將垃圾坑中的垃圾混合均勻就可避免此類(lèi)情形發(fā)生。

2）降低O2濃度。通過(guò)調(diào)節(jié)助燃空氣分布方式，降低高溫區(qū)O2濃度，從而有效減少N2和O2的高溫反應(yīng)。這是一種非常經(jīng)濟(jì)有效的方式。熱解氣化焚燒爐即是采用此機(jī)理。

3）創(chuàng)造反應(yīng)條件使NOx還原為N2。

以上三類(lèi)控制技術(shù)，在垃圾焚燒系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)時(shí)有以下幾種形式：

a）低空氣比。降低焚燒爐的空氣過(guò)剩系數(shù)，使得O2的量足以用于固廢焚燒需要但不足以生成大量的NOx和CO。已有研究成果表明：在過(guò)?？諝獗葹?.2時(shí)，熱解氣化焚燒爐煙氣中NOx含量只有過(guò)剩空氣比為2.0時(shí)的NOx含量的1/4~1/5。

b）調(diào)整助燃空氣布?xì)饪孜恢谩⒉糠种伎諝庥蔂t排下供風(fēng)轉(zhuǎn)移到爐排上面供風(fēng)，使得離開(kāi)主反應(yīng)區(qū)后未被焚毀的污染物與由爐排上方供應(yīng)的空氣混合后繼續(xù)反應(yīng)。

c）分階段燃燒。通過(guò)設(shè)置燃料和助燃空氣的入口，實(shí)現(xiàn)垃圾分階段焚燒的目的，其作用與2）相同，逐步焚毀離開(kāi)前面反應(yīng)區(qū)時(shí)未被焚毀的污染物。

d）煙氣循環(huán)。將煙氣循環(huán)回到高溫焚燒區(qū)域，稀釋空氣中的O2濃度，降低焚燒溫度。

e）氣體再燃燒。在焚燒系統(tǒng)的后燃燒區(qū)引入燃料氣體燃燒，生成各種類(lèi)型的CH自由基，使得在主燃燒區(qū)生成的NOx在后燃燒區(qū)被還原為N2分子。

很多情況下，燃料或者空氣的分階段供應(yīng)可以通過(guò)“低氮燃燒器”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。日本Mitsubishi提供的MACT技術(shù)包是目前最先進(jìn)的焚燒控制系統(tǒng)之一，它包括一個(gè)污染最小化燃燒器和一個(gè)氣體再燃裝置。

選擇性非催化反應(yīng)（SNCR）

在焚燒爐內(nèi)注射化學(xué)物質(zhì)，如氨和尿素，在焚燒溫度為1800°F至2000°F（750℃~900℃）的區(qū)域，NOx與氨或尿素反應(yīng)被還原為N2。尿素分解成為NH3后參與反應(yīng)，沒(méi)有反應(yīng)完全的NH3與煙氣中的HCl反應(yīng)生成NH4Cl，煙氣中殘留的NH3一般小于10ppm。

選擇性催化反應(yīng)（SCR）

這是一種后燃燒控制技術(shù)。在催化劑作用下，通過(guò)注射氨或尿素（NH3/NO=1：1，摩爾比），使NOx被催化還原為N2。催化劑一般為T(mén)iO2-V2O5，當(dāng)溫度低于300℃時(shí)，催化劑活性不夠，而當(dāng)溫度高于450℃時(shí)NH3就會(huì)被分解；因此催化反應(yīng)的溫度一般控制300~400℃之間。

幾種NOx控制技術(shù)比較

就NOx的去除效果而言，SCR對(duì)NOx的去除率達(dá)到了90%以上，在300~400℃條件下TiO2-V2O5的脫硝率甚至可以達(dá)到100%；先進(jìn)的焚燒控制技術(shù)可以達(dá)到60~70%的去除率；而SNCR對(duì)NOx的去除率也可達(dá)到50%左右。

就成本-效率分析，SCR和先進(jìn)的焚燒控制系統(tǒng)（如日本Mitsubishi提供的MACT技術(shù)包）基本相當(dāng)，明顯比SNCR技術(shù)昂貴。

就副產(chǎn)物和其他污染物而言，SNCR和SCR均產(chǎn)生NH3污染問(wèn)題。SCR釋放的NH3（大約10 ppm）要低于SNCR系統(tǒng)。而且，SCR系統(tǒng)要求對(duì)排放出來(lái)的煙氣（150℃左右）進(jìn)行再次升溫（300~400℃），消耗更多的能量，增加CO2的排放量；最終，當(dāng)SCR系統(tǒng)的催化劑失活以后就成為了需要進(jìn)行特殊處理的危險(xiǎn)廢物。

綜合考慮各項(xiàng)脫硝技術(shù)的成本和效率，目前在焚燒煙氣凈化系統(tǒng)中SNCR的應(yīng)用作為廣泛，美國(guó)環(huán)保局、歐盟均推薦采用SNCR作為固體廢物焚燒煙氣脫硝工藝。

（3）酸性氣體控制技術(shù)

用于控制焚燒廠(chǎng)尾氣中酸性氣體的技術(shù)有濕法、半干法及干法等三種脫酸方法。以下分別說(shuō)明。

濕式洗氣法

焚燒尾氣處理系統(tǒng)中最常用的濕式洗氣塔是對(duì)流操作的填料吸收塔，經(jīng)靜電除塵器或布袋除塵器去除顆粒物的尾氣降到飽和溫度，再與向下流動(dòng)的堿性溶液不斷地在填料空隙及表面接觸、反應(yīng)，使尾氣中的污染氣體被有效吸收。填料對(duì)吸收效率影響很大，要盡量選用耐久性與防腐性好、比表面積大、對(duì)空氣流動(dòng)阻力小以及單位體積質(zhì)量輕和價(jià)格便宜的填料。

由于一般的濕式洗氣塔采用填料吸收塔的方式設(shè)計(jì)，故其對(duì)粒狀物質(zhì)的去除能力幾乎可被忽略。濕式洗氣塔的最大優(yōu)點(diǎn)為酸性氣體的去除效率高，對(duì)HCl去除率為98%，SOx去除率為90%以上，并附帶有去除高揮發(fā)性重金屬物質(zhì)（如汞）的潛力；其缺點(diǎn)為造價(jià)較高，用電量及用水量亦較高，此外為避免尾氣排放后產(chǎn)生白煙現(xiàn)象需另加裝廢氣再熱器，廢水亦需加以妥善處理。

干式洗氣法

干式洗氣法是用壓縮空氣法將堿性固體粉末（石灰或碳酸氫鈉）直接噴入煙管或煙管上某段反應(yīng)器內(nèi)，使堿性消石灰粉與酸性廢氣充分接觸和反應(yīng)，從而去除酸性氣體。為了提高反應(yīng)速率，實(shí)際堿性固體的用量約為反應(yīng)需求量的3~4倍 ，固體停留時(shí)間至少需ls以上。

干式洗氣塔結(jié)合布袋除塵器組成的干式洗氣工藝是尾氣凈化系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的組合工藝，設(shè)備簡(jiǎn)單，維修容易，造價(jià)便宜，消石灰輸送管線(xiàn)不易阻塞，但由于固體與氣體的接觸時(shí)間有限且傳質(zhì)效果不佳，常須超量加藥，藥劑的消耗量大，同其他兩種方法相比，干法的整體去除效率也較低，產(chǎn)生的反應(yīng)物及未反應(yīng)物量亦較多，最終需要妥善處置。

半干式洗氣法

半干式洗氣塔實(shí)際上是一個(gè)噴霧干燥系統(tǒng)，利用高效霧化器將消石灰漿液從塔底向上或從塔頂向下噴入噴霧干燥塔中。尾氣與噴入的石灰漿成同向流或逆向流的方式充分接觸，并產(chǎn)生酸堿中和反應(yīng)。

由于霧化效果佳（液滴的直徑可低至30μm左右），氣、液接觸面大，不僅可以有效降低氣體的溫度，中和酸性氣體，并且石灰漿中的水分可在噴霧干燥塔內(nèi)完全蒸發(fā)，不產(chǎn)生廢水。這種系統(tǒng)最主要的設(shè)備為霧化器，目前使用的霧化器為旋轉(zhuǎn)霧化器及雙流體噴嘴。

半干式洗氣法的典型流程包含一個(gè)冷卻氣體及中和酸性氣體的噴霧干燥塔及除塵用的布袋除塵器室。氣體的停留時(shí)間為10~15s。單獨(dú)使用石灰漿時(shí)對(duì)酸性氣體去除效率約在90%左右，但利用反應(yīng)藥劑（石灰乳）在布袋除塵器濾布表面進(jìn)行的二次反應(yīng)，可提高整個(gè)系統(tǒng)對(duì)酸性氣體的去除效率（HCl：98%；SO2：90%以上）。

本法最大的特性是結(jié)合了干式法與濕式法的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，投資低，壓差小，能源消耗少，液體使用量遠(yuǎn)較濕系統(tǒng)低；較干式法的去除效率高，也免除了濕式法產(chǎn)生經(jīng)過(guò)多廢水的問(wèn)題；操作溫度高于氣體飽和溫度，尾氣不產(chǎn)生霧狀水蒸汽團(tuán)。但是噴嘴易堵塞，塔內(nèi)壁容易為固體化學(xué)物質(zhì)附著及堆積，設(shè)計(jì)和操作中要很好控制加水量。

目前，噴霧干燥塔結(jié)合布袋除塵器的脫酸除塵組合工藝是國(guó)內(nèi)外最為廣泛采用的工藝技術(shù)，美國(guó)環(huán)保局和歐盟均推薦采用此脫酸除塵工藝。

（4）重金屬控制技術(shù)

焚燒廠(chǎng)排放尾氣中重金屬濃度的高低，與廢物組成、性質(zhì)、重金屬存在形式、焚燒爐的操作及空氣污染控制方式等有密切關(guān)系。煙氣中重金屬主要以氣態(tài)或吸附態(tài)形式存在。

氣化溫度較高的重金屬及其化合物在煙氣處理系統(tǒng)降溫過(guò)程中凝結(jié)成粒狀物質(zhì)，然后被除塵設(shè)備收集去除；氣化溫度較低的重金屬元素?zé)o法充分凝結(jié)，但飛灰表面的催化作用可能使其轉(zhuǎn)化成氣化溫度較高、較易凝結(jié)的金屬氧化物或氯化物，從而被除塵設(shè)備收集去除；仍以氣態(tài)存在的重金屬物質(zhì)，將被吸附于飛灰上或被噴入的活性炭粉末吸附而被除塵設(shè)備一并收集去除。

活性炭粉末不僅可以吸附煙氣中呈氣態(tài)的重金屬元素及其化合物，而且可以吸附一部分布袋除塵器無(wú)法捕集的超細(xì)粉塵以及吸附在這些粉塵上的重金屬而被除塵設(shè)備一并收集去除。但是，揮發(fā)性較高的鉛、鎘和汞等少數(shù)重金屬則不易被完全去除。

工廠(chǎng)已有的運(yùn)行結(jié)果表明：布袋除塵器與半干式洗氣塔并用時(shí)，除了汞之外，對(duì)其它重金屬的去除效果均非常好，且進(jìn)入除塵器的尾氣溫度愈低，去除效果愈好。

但為了維持布袋除塵器的正常操作，廢氣溫度不得降至露點(diǎn)以下，以免引起酸霧凝結(jié)，造成濾袋腐蝕，或因水汽凝結(jié)而使整個(gè)濾袋阻塞。

汞由于其飽和蒸氣壓較高，不易凝結(jié)，只能靠布袋上的飛灰層對(duì)氣態(tài)汞的吸附作用而去除一部分，其凈化效果與尾氣中飛灰含量及布袋中飛灰層厚度有直接關(guān)系。

為了進(jìn)一步降低汞的排放濃度，在半干法工藝中于布袋除塵器前噴入活性炭粉末或于尾氣處理流程末端使用活性炭濾床加強(qiáng)對(duì)汞的吸附作用，或在布袋除塵器前噴入能與汞反應(yīng)的化學(xué)藥劑，如噴入Na2S粉末，使其與汞作用生成HgS顆粒而被除塵系統(tǒng)去除，可達(dá)到50％~70％的去除效果。

由于活性炭吸附結(jié)合布袋除塵器除塵的組合技術(shù)可以起到很好的重金屬去除作用，1995年美國(guó)環(huán)保局把它作為重金屬控制的首選技術(shù)列入新建焚燒爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)之中。

（5）二噁英類(lèi)控制技術(shù)

控制焚燒廠(chǎng)煙氣中二噁英類(lèi)的排放，可從控制來(lái)源、減少爐內(nèi)形成、避免爐外低溫區(qū)再合成以及提高尾氣凈化效率四個(gè)方面著手。

1）控制來(lái)源。避免含二噁英類(lèi)物質(zhì)（如多氯聯(lián)苯）以及含有機(jī)氯（PVC）高的廢物（如醫(yī)療廢物、農(nóng)用地膜）進(jìn)入焚燒爐。

2）減少爐內(nèi)合成。通常采用的是“3T+E”工藝，即焚燒溫度850℃；停留時(shí)間2.0秒；保持充分的氣固湍動(dòng)程度；以及過(guò)量的空氣量，使煙氣中O2的濃度處于6~11%。

3）減少爐外低溫再合成。爐外低溫再合成現(xiàn)象多發(fā)生在鍋爐內(nèi)（尤其在節(jié)熱器的部位）以及粒狀污染物控制設(shè)備之前。

已有研究指出，二噁英爐外低溫再合成的最佳溫度區(qū)間為200℃~400℃，主要生成機(jī)制為銅或鐵的化合物在飛灰的表面催化了二噁英類(lèi)的前驅(qū)體物質(zhì)（如苯、氯苯、酚類(lèi)、烴類(lèi)等）而合成二噁英類(lèi)。

在工程上采取各種措施減少二噁英的爐外再次合成，如減少煙氣在200℃~400℃之間的停留時(shí)間，改善焚燒工藝減少生成二噁英的前驅(qū)體物質(zhì)，減少飛灰在設(shè)備內(nèi)表面的沉積從而減少二噁英生成所需要的催化劑載體，等等。

4）提高尾氣凈化效率。二噁英主要以顆粒狀態(tài)存在于煙氣中或者吸附在飛灰顆粒上，因此為了降低煙氣中二噁英的排放量，就必須嚴(yán)格控制粉塵的排放量。

布袋除塵器對(duì)1μm以上粉塵的去除效率達(dá)到99%以上，但是對(duì)超細(xì)粉塵的去除效果不是十分理想，但活性炭粉末的強(qiáng)吸附能力可以彌補(bǔ)這項(xiàng)缺陷，通過(guò)噴射活性炭粉末加強(qiáng)對(duì)超細(xì)粉塵及其吸附的二噁英的捕集效率。

生活垃圾焚燒煙氣系統(tǒng)由除塵、除酸、除二噁英和重金屬等各獨(dú)立單元優(yōu)化組合而成。組合的原則和目的，是使整個(gè)煙氣處理系統(tǒng)能有效的、最大化地處理去除存在于煙氣中的各種污染物，并在經(jīng)濟(jì)可行。

目前世界上垃圾焚燒采用的煙氣凈化工藝有總計(jì)408種不同的組合體系，但在發(fā)達(dá)國(guó)家常用的是下列五種典型工藝：

1）“半干法除酸＋活性炭噴射吸附二噁英＋布袋除塵”工藝；

2）“SNCR脫硝＋半干法除酸＋活性炭噴射吸附二噁英＋布袋除塵”工藝；

3）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋SCR脫硝”工藝；

4）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋濕法除酸＋SCR脫硝”工藝；

5）“半干法除酸＋活性炭粉末噴射吸附二噁英＋布袋除塵＋濕法除酸＋活性炭床除二噁英”工藝。

上述各種煙氣處理工藝分別適于不同的煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，第一種組合工藝目前在世界上應(yīng)用較廣（2001年占75％），適應(yīng)我國(guó)煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，且煙塵和二噁英可分別達(dá)到歐盟1992和歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)的要求。歐洲對(duì)SO2、NO2等酸性氣體排放要求較高，所以近年來(lái)增加了濕法除酸和選擇性催化脫硝裝置。

研究和實(shí)踐均表明，“3T+E”工藝+活性炭噴射+布袋除塵器是去除煙氣中二噁英類(lèi)物質(zhì)的有效途徑，“3T+E”焚燒工藝+SNCR脫硝+半干法脫酸+布袋除塵器除塵+活性炭噴射”的組合技術(shù)為目前最優(yōu)化的煙氣污染控制技術(shù)，可以同時(shí)滿(mǎn)足脫氮、脫酸、除塵、去除重金屬和二噁英的要求，實(shí)現(xiàn)煙氣凈化的目的。該組合工藝與美國(guó)環(huán)保局1995年推薦的組合工藝是完全一致的。

我國(guó)大型生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)基本上采用“半干法脫酸+活性炭噴射吸附二噁英+布袋除塵器除塵”的煙氣組合處理工藝工藝，其特點(diǎn)是僅可以達(dá)到較高的凈化效率，而且具有投資和運(yùn)行費(fèi)用低、流程簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生廢水等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的半干法煙氣脫酸工藝主要有以下三種技術(shù)：

— 噴霧干燥法煙氣凈化技術(shù)；

— 循環(huán)懸浮法煙氣凈化技術(shù)；

— 多組分有毒廢氣治理技術(shù)（MHGT）。