[科普中國]-氣態(tài)酸性污染物

成分

焚燒產(chǎn)生的酸性氣態(tài)污染物主要包括N0x、SO2、HCl、HF、HBr、HI等。1其中，NOx來源于焚燒爐內(nèi)高溫條件下空氣中的N2與O2反應(yīng)，以及廢物中有機氮化物的燃燒；SO2一部分來源于生活垃圾焚燒，另一部分來源于焚燒爐的停爐點火過程使用的輕質(zhì)柴油；HCl主要來源于有機和無機含氯物質(zhì)的焚燒，HF來源于有機氟化物的燃燒，如氟塑料廢棄物、含氟涂料等，形成機理與HCI相似。一般，HCl濃度最高，SO2和HF的濃度相對較低。

凈化技術(shù)HCl、HF、SO2的凈化HCl、HF、SO2的去除機理是酸堿中和反應(yīng)。在不同的凈化系統(tǒng)中，堿性吸收劑(如NaOH、Ca(OH)2)以液態(tài)(濕法)、液/固態(tài)(半干法)或固態(tài)(干法)的形式與以上污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，涉及的主要反應(yīng)如下:2

HCl+NaOH=NaCl+H20

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H20

HF+NaOH=NaF+H20

2HF+Ca(OH)2=CaF2+2H20

S02+2NaOH=Na2S03+H20

S02+Ca(OH)2=CaS03+H20

從理論上講，強堿性吸收劑與酸|生污染物的反應(yīng)在極短的時間內(nèi)就可以完成，但由于該反應(yīng)涉及“氣一液”或“氣．固”物理傳質(zhì)過程，使得污染物的去除效率決定于傳質(zhì)效果。二相之間的傳質(zhì)分為三步，即:被吸收成分從氣相主體到“氣一液”或“氣一固”界面的傳質(zhì)過程、界面上的溶解平衡過程、從界面到“液”或“固”相主體的擴散過程?？蓪⒁陨先綒w納為:

NA=KPA×S×(CGA—CSA)=KGA×S×(PGA—PSA)

式中NA——單位時間、單位面積上傳質(zhì)的A組分的量；

KPA，KGA——分別以濃度和分壓表示的A組分的傳質(zhì)系數(shù)；

S——吸收傳質(zhì)表面積。

括號中兩個數(shù)值的差反映了傳質(zhì)推動力的大小。NA越大，則A組分污染物的去除效率越高，而NA的大小決定于傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)表面積和傳質(zhì)推動力。傳質(zhì)系數(shù)反映了傳質(zhì)阻力的大小，阻力越大，相應(yīng)的系數(shù)越小。因“氣一液”傳質(zhì)系數(shù)大于“氣一固”傳質(zhì)系數(shù)，所以，在其他條件相同的條件下，濕法的凈化效率明顯高于干法，半干法的凈化效率居中。另外，增加吸收劑的比表面積和“吸收劑/污染物”的當量比也可使凈化效率增加。然而，在實際操作過程中，更重要的是通過足夠的停留時間來保證污染物的高效去除。

NOx的凈化技術(shù)NOx的凈化是最困難且費用最昂貴的技術(shù)3。這是由于NO的惰性(不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng))和難溶于水的性質(zhì)決定的。垃圾焚燒煙氣中的NOx以NO為主，其含量高達95%或更多，利用凈化HCl、HF及SOx等酸性氣體的常規(guī)化學(xué)吸收法很難達到有效去除。

目前常用的NOx凈化方法有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)以及氧化吸收法等多種形式。SCR法是在催化劑存在的條件下，NOx被還原劑(一般為氨)還原為對環(huán)境無害的氮氣。由于催化劑的存在，該反應(yīng)在不高于400℃的條件下即可完成。SNCR法是在高溫(800～1000℃)條件下，利用還原劑氨或碳酰胺(尿素)將NOx還原為氮氣的方法。與SCR法不同的是，SNCR法不需要催化劑，其還原反應(yīng)所需的溫度比SNCR法高得多。因此，SNCR法的還原反應(yīng)一般是在垃圾焚燒爐膛內(nèi)完成的，而SCR法的還原反應(yīng)是則是在垃圾焚燒爐的后續(xù)設(shè)備中完成。

氧化吸收法和吸收還原法都是與濕法凈化工藝結(jié)合在一起共同使用的。氧化吸收法是在濕法凈化系統(tǒng)的吸收劑中加入強氧化劑如NaCl02，將煙氣中的NO氧化為N02，N02再被鈉堿溶液吸收去除。吸收還原法是在濕法系統(tǒng)中加入Fe，F(xiàn)e將NO包圍，形成EDTA化合物，EDTA再與吸收溶液中的HSO和SO3反應(yīng)，最終放出N2和SO4作為最終產(chǎn)物。據(jù)國外資料報道，吸收還原法的化學(xué)添加劑費用低于氧化吸收法。

注意事項固體焚燒廢物產(chǎn)生的酸性氣態(tài)污染物及顆粒物，對焚燒爐爐體會產(chǎn)生腐蝕作用，設(shè)計不合理的焚燒爐，幾個月內(nèi)碳鋼爐殼就會被腐蝕掉。因此，爐體的防護非常重要，其主要措施有:

①控制溫度，避免HCl露點腐蝕。采用水墻式爐壁，即在爐壁四周裝配水管墻吸收輻射

熱，控制爐壁溫度在HCl露點以上至HCl直接與Fe反應(yīng)的溫度以下(108～400℃)。

②提高灰分熔點。由于積灰加快了高溫腐蝕速度，因此可向鍋爐中投入高溫防腐劑(Ca、

Mg、A1的氧化物)。

③選用耐腐蝕性強的鋼材做爐殼，根據(jù)耐火材料的耐腐蝕特性分段選用，如

在焚燒爐內(nèi)，低溫部分宜用黏土磚，而高溫部位宜用高鋁礬土磚。N0x的控制優(yōu)

先考慮采用低氮燃燒技術(shù)，減少氮氧化物的產(chǎn)生量，煙氣脫硝可采用選擇性非催

化還原法(SNCR)或選擇性催化還原法(SCR)。SO2、HCl和HF等酸性氣態(tài)污染物，

采用適宜的堿性物質(zhì)中和去除，可采用半干法、干法或濕法處理工藝。