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一、小型焚烧炉烟气二恶英排放必须达标
垃圾焚烧是环境二恶英类的主要污染来源之一。焚烧炉烟气中的二恶英类主要以两种状态存在：蒸气状态（气相）和吸附在飞灰颗粒上（固相），在两相的分布比例与烟气条件有很大关系。所以尽可能减少二恶英类在气相中的比例，同时提高飞灰的去除效率是控制烟气二恶英类排放浓度的重要手段。焚烧烟气中和固相吸附在飞灰颗粒上的二恶英类所占比例取决于焚烧炉燃烧工况、烟气冷却速率，以及焚烧飞灰表面是否存在促使二恶英类合成的金属催化剂等。200℃烟气在进入布袋除尘器前气相和固相的二恶英类大约各占50％。本文通过在两种焚烧炉上设计五种除尘组合方案对烟气中二恶英类的去除进行了实验研究。
二、LFW210型卧式炉排炉组合试验
在一座处理能力5t/d的卧式炉排炉上（属直燃式过量空气焚烧炉）进行了三组实验，分别采用布袋除尘器和活性炭滤布的不同组合去除烟气中的二恶英类：
实验时焚烧对象为工业废物（90%）和生活垃圾（10%）组成的混合垃圾，平均低位热值约为2×104kJ/kg。焚烧炉出口烟气温度控制在850～900℃。烟气经高效旋风除尘器预处理后，通过热交换器将温度降到200℃左右，再进入后续处理系统。
焚烧烟气处理系统采用了布袋除尘器和活性炭滤布的不同组合。布袋除尘器材料采用美国杜邦公司生产的“P-84+玻璃纤维”复合材料；活性炭滤布是采用5～20微米的活性炭纤维制成。
实验分别对热交换器出口和烟囱入口的烟气进行监测，研究不同烟气处理组合方案对焚烧烟气中二恶英类的去除效率的贡献和影响。典型焚烧实验参数见表1。
表1焚烧实验参数
2001年10月国家环境分析测试中心对烟气二恶英类的采样分析采用日本设备和标准方法进行测试。实验结果以二恶英类毒性当量表示，可以计算出各种实验组合的去除效率（表2）。
表2二恶英类去除效率实验结果（已换算到O2＝11％）
由表2可以看出：
1.布袋除尘器在除尘的同时对二恶英类也有一定的去除作用，但效率较低，只有40％。这可能是由于布袋除尘器去除烟气中二恶英类的主要机理是去除吸附在飞灰上的二恶英类，对气态二恶英类去除效果很差。这个结果也基本印证了二恶英类在飞灰颗粒上和气态分布的比例约为50％的观点。因此，对于小型焚烧炉，仅使用布袋除尘器作为焚烧烟气处理设备很难有效控制焚烧烟气中的二恶英类。
2.活性炭滤布不但具有吸附有机污染物的功能，而且其截留颗粒物的能力也很强，所以它对二恶英类的去除机理既包括吸附气相二恶英类，也可以截留飞灰颗粒吸附的二恶英类，对二恶英类的去除效率达62%，不但比单独采用布袋除尘器时的去除效率高，而且也大于烟气中气相二恶英所占的比例。
本系统采用特种新型活性炭纤维可有效除臭、除酸、除二恶英。活性炭纤维是超越于颗粒活性炭的高效吸附材料，由于具有高度发达的微孔结构，因此具有比表面积大，吸附容量高，吸、脱附速度快，净化效果好，在简单条件下可完全脱附的特点。并耐酸、耐碱、耐高低温、易加工成毡、丝、布等形状、成型性好，不易粉化，在振动下不会产生装填松动和过分密实现象。活性炭纤维对气相和液相中的有机物质及无机杂质有优良的吸附作用，吸附容量大、浓度范围广，可处理高浓度及微量、痕量的被吸附物。活性炭纤维对含氯有机物有极强吸附作用，对消除二恶英作用显著。同时可去除臭味及芳香烃等有致癌作用的有机物质，还可吸附氯化氢、硫化氢及二氧化硫等酸性物质，有明显的除酸作用。特种活性炭纤维技术性能和吸附容量见表3和表4。
表3特种活性炭纤维技术性能
表4活性炭纤维吸附容量测试结果
这进一步说明了仅靠除尘机制对二恶英类的去除还难以满足要求，通过吸附机制去除气相二恶英类对于控制垃圾焚烧烟气中二恶英类的排放是非常重要的。
3.“布袋除尘器+活性炭滤布”组合方式对焚烧烟气中二恶英类的去除率可以达到93％，不但高于单独使用布袋除尘器或活性炭滤布时的去除率，而且也比两者串联使用的理论去除率（77％）要高得多。这显然是因为单独使用活性炭滤布时，活性炭表层积累的飞灰影响了活性炭的吸附率，导致其对气相二恶英类的吸附率降低。所以当“布袋除尘器.活性炭滤布”组合使用时，布袋除尘器首先去除了大量的飞灰，进入活性炭滤布的烟气中飞灰浓度很低，使活性炭层能够充分发挥其吸附作用，提高了对气相二恶英类的吸附去除率。本实验成果已由福建省丰泉集团公司申报专利，2002年8月28日经中国专利局批准授权，专利号为ZL01254371.3。
三种实验组合的实验结果，只有组合3的二恶英类排放浓度（0.41TEQng/m3）达到了国家焚烧生活垃圾排放标准的要求（1.0TEQng/m3）。
三、LFRY-5型医疗垃圾热解焚烧炉组合试验
我国“医疗废物焚烧炉技术要求”国家标准GB19218-2003规定医疗废物焚烧炉大气污染排放限值中二恶英最高允许排放浓度限值为0.5TEQng/m3。比焚烧生活垃圾限值1.0TEQng/m3要严格。因此我们在处置医疗废物时研究了热解焚烧炉如何进一步降低二恶英在烟气中排放量。
近几年，随着国内针对废物焚烧烟气排放标准越来越严格，人们开始探索低污染、节约运行费用的热解焚化处置技术。尤其在处置医疗废物和危险废物领域，热解技术成为各国的首选技术。这是一种与传统过量空气焚烧炉焚烧机理完全不同的新技术。传统过量空气焚烧炉焚烧过程主要是放热反应，而热解焚化炉主要是吸热反应。
热解炉在一燃室供给少量的助燃空气，使在一定温度（200～700℃）进行裂解。其中可燃物质于高温缺氧下分解为短链的有机气体及微量氢气和碳氢化合物。但由于缺氧，这些有机气体将流入二燃室焚化，而留在一燃室的为固定碳及灰分。实践表明：热解炉设计的单位炉床热负荷少（仅为传统过量空气焚烧炉的1/5），且从底部供气，使固定碳有良好的燃烧反应环境，故有较佳的灰分品质及减量效果。实践表明，热解炉在系统末端烧掉的是气体而不是固体，因而热解法的烟气中烟尘量比传统过量空气焚烧炉要低得多，二恶英排放量要少得多。
LFRY-5属一次性集中投料、间隙式气旋热解焚烧炉，日处理医疗废物5t，热解炉内一次性装进医疗废物2.5t/炉（2炉/天）。测试时焚烧对象为医疗废物，平均低位热值为3000kcal/kg。焚烧炉二燃室出口中心的温度控制在850～900℃，实测含氧量11％（干烟气）。烟气经急冷塔快速冷却至200℃以下再进入后续处理系统。在LFRY-5型热解炉上分两种组合进行测试：
2004年8月，中国科学院水生生物研究所二恶英检测实验室对烟气二恶英类的采样分析采用德国设备和标准方法进行测试，测试结果见表5。
表5二恶英类实测毒性当量
表5显示，组合1和组合2相比，二恶英毒性当量从0.031降至0.011主要是活性炭纤维毡发挥了作用。采用喷活性炭粉的措施来吸附二恶英有一定作用，但活性炭粉粒间有较大的间隙，影响了吸附效果。增加活性炭纤维吸附装置就增加了对二恶英的吸附效率。
四、结论
1.小型废物焚烧炉只要除尘方案科学、合理，烟气二恶英类的排放就能达标。
2.热解炉是缺氧裂解，其排放的烟气浓度和二恶英类排放浓度比直燃式炉排炉要低得多。因此小型焚烧炉在处置医疗废物时应首选热解炉，这也符合国家的技术政策。
3.活性炭纤维毡与布袋除尘器的组合方式能有效去除烟气中的飞灰和气相二恶英类。采用活性炭纤维毡吸附二恶英类具有去除率高、维护方便等特点。
参考文献：（略）
