CN103423749A

CN103423749A - 使用新型s-n阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法

Info

Publication number: CN103423749A
Application number: CN2013103156197A
Authority: CN
Inventors: 李晓东; 陆胜勇; 陈彤; 严建华; 蒋旭光; 林晓青; 付建英
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明涉及焚烧法处置固体废弃物过程中二恶英排放控制技术，旨在提供使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法。该方法的具体步骤为：将新型S-N阻滞剂和垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧，或者先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制。本发明开发的新型S-N阻滞剂能更高效地抑制二恶英的生成，且不会对焚烧系统及尾部烟气其它常规污染物排放造成负面影响；本发明开发的新型S-N阻滞剂，来源广泛，价格低廉，对于解决废弃物焚烧过程中二恶英的排放问题具有重要的应用价值。

Description

使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法

技术领域

本发明是关于焚烧法处置固体废弃物过程中二恶英排放控制技术，特别涉及使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法。

背景技术

固体废弃物焚烧处置方法因其减量化、无害化和资源化等优势，逐渐成为固体废弃物处置的主要方式。随着我国经济的飞速发展，垃圾产量日益增加，土地资源日见紧缺，垃圾的无害化处置显得尤其重要。然而目前我国垃圾的无害化处置率并不高，特别是焚烧处置。因此，国家政府部门高度重视垃圾的无害化处置，“十二五”规划中明确指出：“到2015年，城市生活垃圾无害化处理率达到90%以上，全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上，其中东部地区达到48%以上。”然而，在废弃物焚烧处置中会产生二恶英类持久性有机污染物。为避免二次污染，彻底实现无害化处置，如何控制焚烧过程中二恶英类持久性有机污染物的生成及排放成为了相关学者和专家致力于解决的问题。

目前，关于减少焚烧过程中二恶英排放的控制技术主要有：1、燃烧前的控制：主要是通过对废弃物进行分类，将高含氯类垃圾以及重金属分拣出来，对垃圾进行破碎、干燥；2、燃烧中的控制：通过添加含硫、氮类物质或碱性氧化物与废弃物混烧，以取得很好的抑制效果，同时遵循“3T+E”原则即高温、高湍流度、长停留时间以及稍过量氧的工况控制；3、燃烧后的控制：对于已生成的二恶英通过使用活性炭吸附或催化降解控制二恶英的环境排放。活性炭吸附结合布袋除尘技术是在焚烧炉尾部实施二恶英控制的重要技术，但该技术并不能降低二恶英的生成总量，而只是将气相中二恶英通过活性炭吸附转移到了固相中。混有活性炭的飞灰富集了高浓度的二恶英，对环境的潜在危害很大，仍需要进一步无害化处置。

垃圾焚烧中添加阻滞剂以其低成本、高效益等优势逐渐成为抑制二恶英排放的重要技术之一，并被推荐作为一级控制措施（Goldfarb etal., Chemosphere,1989）。研究表明，添加阻滞剂能有效地减少垃圾焚烧过程中二恶英的生成，包括含硫类阻滞剂及含氮类阻滞剂尿素、氨气等，特别是含硫的煤作为辅助燃料焚烧生活垃圾体现出很好的二恶英抑制效果，但随着煤价的提高及煤资源的紧缺，垃圾焚烧中辅助煤用量逐渐减少。如果能同时发挥含硫类阻滞剂和含氮类阻滞剂的抑制作用，就能弥补以上不足，但目前同时含有硫和氮元素阻滞剂的开发及应用几乎没有。因此，开发一种既含硫又含氮的新型阻滞剂显得很有必要，使能更高效地抑制二恶英类有机污染物的生成，对控制垃圾焚烧过程中二恶英排放有很大的工业应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能高效控制垃圾焚烧过程中二恶英生成，且操作简单、运行成本低的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法，包括将垃圾投入焚烧炉中燃烧，所述垃圾是含氯类垃圾，包括城市生活垃圾、医疗废物或工业危险废物，所述使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法的具体步骤为：将新型S-N阻滞剂和垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧，或者先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制；所述新型S-N阻滞剂是含硫氮元素阻滞剂，含硫氮元素阻滞剂是指硫脲、硫酰胺、氨基磺酸、硫酸铵、硫酸肼、硫代硫酸铵和过硫酸铵中的任意一种。

作为进一步的改进，新型S-N阻滞剂与垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.9~1.5之间。

作为进一步的改进，先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制时，所述烟道区域为温度范围为300~1000℃的烟道区域。

作为进一步的改进，先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.8~1.5之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明开发的新型S-N阻滞剂，兼具了硫类阻滞剂和氮类阻滞剂的抑制功能，能更高效地抑制二恶英的生成；

2、本发明提供的二恶英抑制方法操作方便，工艺简单，不需要对焚烧炉及烟气处理系统进行改动；

3、本发明能高效抑制垃圾焚烧过程中二恶英生成的同时，不会对焚烧系统及尾部烟气其它常规污染物排放造成负面影响；

4、本发明开发的新型S-N阻滞剂，来源广泛，价格低廉，显著降低垃圾焚烧厂的运行成本，对于解决废弃物焚烧过程中二恶英的排放问题具有重要的应用价值。

5、与含硫类阻滞剂和含氮类阻滞剂的组合使用方法相比，本发明的优势在于使用更少的量，就能达到更高的抑制效率，并更适用于工业的应用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法的具体步骤为：将新型S-N阻滞剂和垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧，或者先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的温度范围为300~1000℃的烟道中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制。在新型S-N阻滞剂与垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.9~1.5之间。在先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.8~1.5之间。新型S-N阻滞剂在垃圾焚烧中受热析出硫氧化物和氨基等物质，从而高效地抑制二恶英的生成。

垃圾是含氯类垃圾，包括城市生活垃圾、医疗垃圾或工业危险废物。

新型S-N阻滞剂是含硫氮元素阻滞剂，含硫氮元素阻滞剂是指硫脲、硫酰胺、氨基磺酸、硫酸铵、硫酸肼、硫代硫酸铵和过硫酸铵中的任意一种。该新型S-N阻滞剂在高温环境下会同时释放SO₂和NH₃等抑制气体，以实现废弃物焚烧过程中PCDFs和PCDDs的协同高效抑制，从而高效地抑制二恶英的生成。

以下实施例以生活垃圾为处理对象，在日处理量为800吨的城市生活垃圾焚烧炉中进行。

实施例1：

将垃圾直接投入到焚烧炉中，燃烧过后，二恶英的排放浓度为5.7 ng I-TEQ/g。

实施例2：

新型S-N阻滞剂为硫脲，且在与垃圾混合后，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是0.9，并将混合后的新型S-N阻滞剂和垃圾共同投入到焚烧炉中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.46 ng I-TEQ/g，抑制率达到了91.9%。

实施例3：

新型S-N阻滞剂为硫脲，且在与垃圾混合后，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是1.2，并将混合后的新型S-N阻滞剂和垃圾共同投入到焚烧炉中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.13 ng I-TEQ/g，抑制率达到了97.7%。

实施例4：

新型S-N阻滞剂为硫酰胺，且在与垃圾混合后，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是1.5，并将混合后的新型S-N阻滞剂和垃圾共同投入到焚烧炉中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.01 ng I-TEQ/g，抑制率达到了99.8%。

实施例5：

新型S-N阻滞剂为氨基磺酸，且新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是0.8。先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，然后将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的温度范围为300~1000℃的烟道区域中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.5 ngI-TEQ/g，抑制率达到了91.2%。

实施例6：

新型S-N阻滞剂为硫酸铵，且新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是1.15。先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，然后将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的温度范围为300~1000℃的烟道区域中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.22 ngI-TEQ/g，抑制率达到了96.1%。本实施例中的硫酸铵也可以使用硫酸肼替代，其抑制率可达96.2%。

实施例7：

新型S-N阻滞剂为硫代硫酸铵，且新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl是1.5。先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，然后将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的温度范围为300~1000℃的烟道区域中，这里的垃圾投入量与实施例1中的垃圾投入量相同。燃烧过后，与实施例1作对比，二恶英的排放浓度下降为0.02 ng I-TEQ/g，抑制率达到了99.6%。本实施例中的硫代硫酸铵也可以使用过硫酸铵替代，其抑制率可达99.5%。

可见，采用该新型S-N阻滞剂技术及其方法，操作简单、二恶英抑制效率高且运行成本低，在未来的废弃物焚烧处置中有极大的应用价值。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法，包括将垃圾投入焚烧炉中燃烧，所述垃圾是含氯类垃圾，包括城市生活垃圾、医疗废物或工业危险废物，其特征在于，所述使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法的具体步骤为：将新型S-N阻滞剂和垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧，或者先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制；所述新型S-N阻滞剂是含硫氮元素阻滞剂，含硫氮元素阻滞剂是指硫脲、硫酰胺、氨基磺酸、硫酸铵、硫酸肼、硫代硫酸铵和过硫酸铵中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法，其特征在于，新型S-N阻滞剂与垃圾混合投入到焚烧炉中燃烧时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.9~1.5之间。

3.根据权利要求1所述的使用新型S-N阻滞剂控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法，其特征在于，先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制时，所述烟道区域为温度范围为300~1000℃的烟道区域。

4.根据权利要求3所述的控制垃圾焚烧中二恶英生成的方法，其特征在于，先将垃圾投入到焚烧炉中燃烧，再将新型S-N阻滞剂直接喷射到焚烧炉的烟道区域中，对燃烧中的垃圾进行二恶英生成的抑制时，新型S-N阻滞剂中硫元素和氮元素与垃圾中氯元素的摩尔比，即（S+N）/Cl在0.8~1.5之间。