生活垃圾焚烧飞灰在不同温度下的成分的研究-中国期刊网

生活垃圾焚烧飞灰在不同温度下的成分的研究

熊伟

成都易态科技有限公司，四川成都 610041

摘要：在生活垃圾焚烧烟气管道的不同温度段设置取样口，对焚烧飞灰进行取样并进行成分分析。

关键词：焚烧飞灰；二噁英；生活垃圾；危险废物

1 前言

焚烧是目前无害化最彻底、减容化最显著、可资源化利用程度最高的一种生活垃圾处理技术。生活垃圾焚烧会产生大量烟气，烟气成分非常复杂，其主要污染物有酸性气体、重金属、飞灰、二噁英等。

《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）要求生活垃圾焚烧飞灰与焚烧炉渣应分别收集、储存、运输和处置；要求生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物进行管理，如进入生活垃圾填埋场处置，应满足GB16889的要求；如进入水泥窑处置，应满足GB30485的要求。

《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）填埋废物入场要求6.3：

生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场填埋处理。

（1）含水率小于30%；

（2）二噁英含量低于3μg TEQ/Kg；

（3）按照HJ/T 300制备的浸出液中危害成分浓度低于表1规定的限值；

表1 浸出液污染物浓度限值
序号	污染物项目	浓度限值（mg/L）
1	汞	0.05
2	铜	40
3	锌	100
4	铅	0.25
5	镉	0.15
6	铍	0.02
7	钡	25
8	镍	0.5
9	砷	0.3
10	总铬	4.5
11	六价铬	1.5
12	硒	0.1

目前国内生活垃圾焚烧飞灰一般经过适当处置后进入危险废物填埋场进行最终处置，处理成本较高，但若经固化/稳定化处理后能进入生活垃圾填埋场进行处置，则处理成本大大降低。《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）对生活垃圾焚烧飞灰填埋入场要求直接与飞灰含水率、二噁英含量、重金属含量相关，而飞灰含水率、二噁英含量、重金属含量直接与飞灰温度相关，故对生活垃圾焚烧飞灰在不同温度下的成分的研究对飞灰固化/稳定化技术研究有指导作用，意义重大。

2、研究原理

2.1物化性质

水/重金属：温度越高，其饱和蒸汽压约高，更容易从飞灰中蒸发以气态形式存在于焚烧烟气中。

二噁英：一般为白色晶体，熔点302~305℃，500℃ 时开始分解，850℃以上2s内分解完全。二噁英生成机制非常复杂，迄今为止仍未能完全了解。学术界普遍认同的二噁英有四种来源。

（1）废物料中残存二噁英。德国科学家发现所有垃圾组分中都存有二噁英，同时表明垃圾焚烧中产生的二噁英量要远大于垃圾中残存的量；

（2）从头合成。在低温（250~450℃）条件下，大分子碳类与飞灰基质中的有机或无机氯在飞灰表面催化剂作用下生成二噁英；

（3）高温合成。有机前驱体氯苯或氯酚等在500~800℃下高温热解重排反应生成；

（4）前驱体合成。不完全燃烧和飞灰表面的非均相催化反应形成有机前驱体，再由这些有机前驱体反应生成二噁英类物质。许多研究证明二噁英也可从前驱体分子在飞灰颗粒表面过渡金属催化剂作用下（在相对高温（400~750℃）下合成。

2.2研究方式

在生活垃圾焚烧烟气管道的不同温度段设置取样口，对焚烧飞灰进行取样并进行成分分析。

3、过程及结果

本研究焚烧飞灰取样地为杭州萧山锦江绿色能源有限公司。在萧山垃圾焚烧电厂3号焚烧炉上开孔取高温生活垃圾焚烧烟气，于烟气温度~600℃、~420℃、~180℃管道处设置取样口，取得飞灰样品1、样品2、样品3，并对样品分别进行了粒径、密度、含水率、成分等分析。

表2 粒径、密度分析

样品名称	粒径分布						松装密度 g/cm³	备注
样品名称	D06	D10	D25	D50	D75	D90	松装密度 g/cm³	备注
样品1	5.243	10.06	23.08	48.29	143.3	255.4	0.71	手感颗粒较粗
样品2	1.359	2.183	5.586	14.86	29.59	46.9	0.43	颜色偏灰白、疏松
样品3	0.807	1.139	2.761	7.609	20.34	38.77	0.43	颜色偏灰，手感较轻

图1 样品2成分分析（XRF）图1 样品2物相分析（XRD）

注：（1）因XRF无法检测碳含量，后单独测量C含量为9.9%。从分析结果可见，灰样主体元素为C、O、Si、Mg、Al、Ca、Fe等。

（2）主要物相为CaCO3，少量的SiO2和少量的CaMg0.27Fe0.73(CO3)2。

表3 成分分析对比表（XRF）

指标名称	GB16889-2008	样品1 （~600℃）	样品2（~420℃）	样品3（~180℃）
汞（mg/L）	0.05	0.0002	0.0002	0.0002
铜（mg/L）	40	11.9	14.2	32.9
锌（mg/L）	100	249	207	196
铅（mg/L）	0.25	0.03	1.6	1.97
镉（mg/L）	0.15	1.04	2.86	2.6
铍（mg/L）	0.02	0.004	0.004	0.004
钡（mg/L）	25	0.459	1.43	1.28
镍（mg/L）	0.5	0.317	0.41	0.466
砷（mg/L）	0.3	0.0001	0.00305	0.0104
总铬（mg/L）	4.5	2.39	1.45	0.769
六价铬（mg/L）	1.5	0.004	0.004	0.004
硒（mg/L）	0.1	0.0001	0.0001	0.0001

H2O（wt.%）	＜30	/	0.385	0.095

二噁英(μg TEQ/kg)	＜3	/	0.012	1.6

腐蚀性	＞2或＜12.5	11.6	12	/

注：表3涂黄部分为超限制项目及数据。

4结论及应用

（1）成分分析表明，焚烧飞灰主要元素成分为Ca、Si、Fe、O、C、Cl等，XRD分析表明物质主要成分为碳酸盐、硅酸盐和氯化物等。

（2）通过三种样品成分分析得出，飞灰中二噁英含量均随温度升高而减小，各种重金属含量随温度变化无规律。

（3）通过成分分析并与GB16889-2008对标比较可知，飞灰样品腐蚀性、含水率、二噁英含量等都满足生活垃圾填埋场入场要求，重金属元素分析表明，除锌、铅、镉三种元素均略微超标外，其余重金属元素都满足生活垃圾填埋场入场要求。

（4）对生活垃圾焚烧烟气采用高温收尘装置（如以成都易态科技有限公司金属间化合物多孔/膜材料滤袋为核心元件的高温烟气飞灰脱除装置）能大大减少装置中飞灰二噁英的含量，再对飞灰中锌、镉等采取有效提取技术，使焚烧飞灰能满足生活垃圾填埋场入场要求，能大大降低飞灰无害化处理费用。

（5）高温收尘装置后的无尘烟气环境，能有效抑制二噁英的再次合成，二噁英产生总量大大减少；后端烟气余热利用装置磨损少，余热利用效果更高；后端烟气环保治理装置磨损少，投资运行费用低。节能减排效果明显。

主要参考文献：

[1] 《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）.

[2] 《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）

作者简介：熊伟（1982.10-），男，汉，四川达州。热能动力中级工程师，本科，单位：成都易态科技有限公司，研究方向：环保

4

生活垃圾焚烧飞灰在不同温度下的成分的研究