循环流化床掺烧生活垃圾实验研究.pdf

第 ３ ２ 卷第 １ 期 ２ ０ ０ ２ 年 １ 月 东 南 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ） Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ ＦＳ Ｏ Ｕ Ｔ Ｈ Ｅ Ａ Ｓ ＴＵ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） Ｖ ｏ ｌ  ３ ２ Ｎ ｏ  １ Ｊ ａ ｎ ．２ ０ ０ ２ 循环流化床掺烧生活垃圾实验研究 董长青金保升仲兆平兰计香周山明李锋 （ 东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ） 摘要在 ０ ． ２ ３ ｍ ０ ． ２ ３ ｍ燃煤循环流化床上进行了掺烧城市生活垃圾的实验， 研究了掺烧垃 圾过程中气体污染物的排放规律． 实验结果表明， 随垃圾加入量的增加， 飞灰中含碳量减少， 燃 烧效率增加， Ｈ Ｃ ｌ 排放浓度增加，Ｎ Ｏ ， Ｓ Ｏ ２排放量减少， Ｎ２Ｏ排放浓度先降低后增加， 灰渣中二 恶英含量随垃圾加入量的增加而增加． 关键词循环流化床；掺烧；生活垃圾 中图分类号Ｘ ７ ０ ５文献标识码Ａ 文章编号１ ０ ０ １ － ０ ５ ０ ５ （ ２ ０ ０ ２ ） ０ １  ０ ０ ９ ５  ０ ５ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙｏ ｎｔ ｈ ｅｃ ｏ  ｆ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇｏ ｆ ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｒ ｅ ｆ ｕ ｓ ｅ ｉ ｎａｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄ Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇＪ ｉ ｎＢ ａ ｏ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｚ ｈ ａ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｎＪ ｉ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ Ｚ ｈ ｏ ｕＳ ｈ ａ ｎ ｍ ｉ ｎ ｇＬ ｉ Ｆ ｅ ｎ ｇ （ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎＭ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｎＣ ｌ ｅ ａ ｎＣ ｏ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＣ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ  ｆ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄｗ ａ ｓ ｔ ｅ （ Ｍ Ｓ Ｗ）ａ ｎ ｄｃ ｏ ａ ｌ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｄｉ ｎａ ０ ． ２ ３ ｍ ０ ． ２ ３ ｍｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｅ ｄ （ Ｃ Ｆ Ｂ ） ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ Ｍ Ｓ Ｗｔ ｏ ｃ ｏ ａ ｌ ｏ ｎｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｓ Ｏ ２，Ｈ Ｃ ｌ ，Ｎ Ｏ ，Ｎ２Ｏａ ｎ ｄｄ ｉ ｏ ｘ ｉ ｎｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ． Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｉ  ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄＨ Ｃ ｌ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗ ｈ ｅ ｎＭ Ｓ Ｗａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｄｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｆ Ｂ ． Ｓ Ｏ ２ａ ｎ ｄＮ Ｏｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ Ｍ Ｓ Ｗ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ Ｍ Ｓ Ｗｔ ｏ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ，ｔ ｈ ｅ Ｎ ２Ｏｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｗ ｌ ｙ ． Ｄ ｉ ｏ ｘ ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｙ ａ ｓ ｈａ ｎ ｄｓ ｌ ａ ｇ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｒ ｅ ｆ ｕ ｓ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ． Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄ（ Ｃ Ｆ Ｂ ） ；ｃ ｏ  ｆ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ；ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｒ ｅ ｆ ｕ ｓ ｅ 收稿日期２ ０ ０ １  ０ ４  １ ０ ． 基金项目国家教育部科学技术研究重点项目， 高等学校重点实 验室访问学者基金， 国家教育部 跨世纪优秀人才计 划 基金， 以及江苏省教育厅“ 青蓝工程” 基金资助． 作者简介董长青（ １ ９ ７ ３ ） ，男，博士生；金保升（ 联系人） ， 男，教授，博士生导师，ｂ ｓ ｊ ｉ ｎ ＠ｓ ｅ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ． 城市生活垃圾是一个长期存在的污染源， 未经 处理或处理不善的城市生活垃圾会造成严重的大 气污染、 地下水污染、 土壤污染． 垃圾堆放或填埋会 占用大量土地， 破坏自然景观， 甚至危及人类的生 存． 垃圾焚烧可实现垃圾处理的无害化、 减容化和 资源化， 因此在发达国家得到快速发展． 德国目前 已有 ５ ０ 余座从垃圾中提取能量的装置及 １ ０多家 垃圾发电厂， 并且用于热电联产， 有效地对城市供 暖或提供工业用汽． 法国共有垃圾焚烧炉约 ３ ０ ０ 台， 可以处理 ４ ０ ％以上城市垃圾． 美国从 ２ ０世纪 ８ ０ 年代起， 政府投资 ７ ０ 亿美元， 兴建 ９ ０ 座垃圾焚 烧厂， 年处理能力 ３ ０ ０ ０万 ｔ ． 日本有垃圾电站 １ ０ ０ 余座． 瑞典、 丹麦等国也有类似的焚烧发电厂． 现已 投入运行的垃圾锅炉焚烧方式主要有 多级阶梯链 条炉排， 倾斜往复式炉排和反送式的马丁炉排等炉 排炉； 旋转式燃烧回转炉； 流化床焚烧炉． 与炉排炉 和回转窑相比流化床操作方便、 运行稳定； 垃圾的 干燥、 着火、 燃烧与燃尽几乎同时进行； 负荷变化范 围宽； 燃烧温度低， 可减轻结渣、 结焦和 Ｃ ｌ 的高温 腐蚀的威胁， 同时降低 Ｎ Ｏ ｘ等污染物的排放量； 炉 内没有机械运动部件， 使用寿命长； 可采用防二次 污染的措施， 对焚烧时产生的有害物质进行脱除等 处理； 炉内燃烧强度和传热强度高． 我国城市垃圾 成份复杂， 热值低， 采用流化床掺烧生活垃圾， 既可 保证稳定燃烧， 又可获得较高的燃烧效率． 许多学者［ １ ～ ４ ］对循环流化床（ Ｃ Ｆ Ｂ ） 掺烧生物质 进行了研究， 发现随生物质比例的增加， 燃烧效率 提高， 环境污染程度降低． Ｄ ｅ ｓ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｓ  Ｄ ｕ ｃ ａ ｒ ｎ ｅ                                                              等人的 研究［ ５ ］也显示城市生活垃圾与煤混烧是可行的． 本文在燃煤循环流化床上进行了掺烧生活垃 圾的实验， 实验结果显示， 随垃圾加入量的增加， 燃 烧效率增加， 飞灰含碳量减少， Ｈ Ｃ ｌ 排放浓度增加， Ｎ Ｏ ， Ｓ Ｏ ２排放量减少， 而 Ｎ２Ｏ先降低后增加， 灰渣 中二恶英的含量随掺烧比例的增加而增加． １ 实验物料 城市生活垃圾成份复杂， 随着经济、 地域、 季节 和生活习惯的不同有很大差异． 由美国 １ ９ ９ ０年到 ２ ０ ０ ０ 年垃圾组份的变化［ ６ ］可见， 垃圾中塑料、 橡 胶、 皮革、 织物和木材比例逐年增加， 垃圾热值也相 应提高． 与发达国家相比， 我国垃圾热值较低， 这主 要是由于我国垃圾中纸和塑料含量较少， 垃圾中有 机物又以厨余物为主， 导致垃圾热值较低， 一般在 ４ ３ ０ ０ ～ ６ ５ ６ ０ ｋ Ｊ ｋ ｇ （ 北京） ［ ７ ］之间． 随着经济的发展， 垃圾热值将逐步升高． 其组成成份主要有 １ ９ 种， 干 燥并研磨为平均直径为 ５ｍ ｍ的颗粒． 所有的组份 根据我国典型的城市生活垃圾组成［ ７ ］混合， 获得固 定组份的实验用生活垃圾． 实验用煤为徐州烟煤． 燃料组成和热值见表 １ ． 表 １ 煤和城市生活垃圾特性 燃料种类 质量分数／ ％（ 工业分析， 应用基） 水分灰分挥发分 质量分数／ ％（ 元素分析， 可燃基） ＣＨＯＮＳＣ ｌＣ ａ Ｃ ａ 与（ Ｓ ＋ ０ ． ５ Ｃ ｌ ） 的摩尔比 低位热值／ （ ｋ Ｊ ｋ ｇ － １） 徐州烟煤８ ． ４ ２１ ６ ． ７ ５３ １ ． ４ ２８ １ ． ９ ５ ． ６ ８ ９ ． ６ ７ １ ． ４ ４ １ ． １ ６ ０ ． １ ２０ ． １０ ． ０ ９ ７２ ３ ３ ６ ２ 生活垃圾４ ３ ． ７３ ７ ． ５９ ２ ． ２５ ４ ． ７ ６ ． ８ ９ ３ ４ ． ７ １ ． ３ ８ ０ ． ２ ７１１ ． ０ ２１ ． ７４ １ ９ ７ ２ 实验装置及步骤 循环流化床实验装置由循环流化床本体、 煤和 垃圾添加系统、 物料循环系统、 尾气净化系统等组 成（ 如图 １ 所示） ， 本体内截面为 ２ ３ ０ ｍ ｍ２ ３ ０ ｍ ｍ ， 图 １ 循环流化床试验装置系统简图 冷空气由风机送至空气预热器与烟气换热升温， 预 热后空气通过布风板进入床层， 作为一次风， 流化 床料并提供燃烧所需的主要氧气． 床内有 ６ 根活动 式埋管， 用来调节炉温． 炉膛出口布置旋风分离器， 分离灰由回料器加入床层， 在炉内循环燃烧， 减少 飞灰中碳含量， 提高燃烧效率． 旋风出口烟气进入 空气预热器， 预热冷空气， 然后进入布袋除尘器， 去 除烟气中细小飞灰， 最后进入烟囱排空． 燃煤由螺 旋加料器送至正压给料口进入床层， 城市生活垃圾 由星形加料器从负压给料口加入床内． 在星形加料 器下料通道密封端加入吹扫二次风， 既可加强炉内 混合并提供进一步燃烬所需的过量空气， 又可防止 垃圾在下料通道内堆存． 沿炉高和烟道布置热电偶 及压力测点． 旋风出口设置气体采样口和飞灰采样 口． 实验启动时用电子打火器点燃油气混合物． 调 节供油量和一次风量， 控制启动燃烧室烟温在 １ １ ０ ０℃， 送入二次风使烟温降到 ７ ０ ０～８ ０ ０℃， 加 热和流化床料， 当床温升至 ５ ０ ０℃时， 开始少量加 入实验用烟煤， 待床温快速上升后， 逐渐减少启动 燃烧室加油量， 床温达 ８ ０ ０℃后切断油路， 改为全 部烧煤， 结束启动过程． 经过约 ４ ｈ 的燃煤， 循环流 化床本体高温区基本达到热稳定条件， 按实验工况 要求的速率加入垃圾， 并逐步减少加煤量至要求 值， 改变传热面积使床温达到所需温度． 当以上各 项条件均满足后， 即可认为进入某实验工况， 稳定 １ ～ ２ ｈ 后即可采集实验数据和气固样品． ３ 采样分析 沿 Ｃ Ｆ Ｂ炉膛高度和烟气通道布置采样口， 连 续测量温度和压降． 烟气分析采用德国罗斯蒙特公 司生产 Ｎ Ｇ Ａ ２ ０ ０ ０型（ Ｒ ｏ ｓ ｅ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ  ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ  ｅ ｒ ） 多功能气体分析仪测定． 该仪器可在线测量 Ｎ Ｏ ２， Ｎ Ｏ ， Ｎ２Ｏ ， Ｓ Ｏ２， Ｃ Ｏ ， Ｃ Ｏ２ ， Ｏ ２的体积分数， 并将各 烟气组份的体积分数换算到 １ １ ％Ｏ ２的质量浓度， 以此为基准进行比较． 对 Ｈ Ｃ ｌ 采用抽气泵采样系 统． 飞灰采样使用东南大学热能工程研究所自行设 计制造的采样装置， 同时收集布袋除尘器飞灰． 氯 化氢（ Ｈ Ｃ ｌ ） 的分析采用硝酸银容量法． 二恶英分析 测试参考美国环保局 Ｍ Ｅ Ｔ Ｈ Ｏ Ｄ ８ ２ ８ ０方法， Ｐ Ｃ Ｄ Ｄ Ｆ ｓ 标样和 １ ３ Ｃ标记 Ｐ Ｃ Ｄ Ｄ Ｆ ｓ 标样均来自美国 Ｃ ａ ｍ  ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ 同位素实验室． 采用 Ａ ｇ ｉ ｌ ｅ ｎ ｔ ６ ８ ９ ０Ｇ Ｃ ５ ９ ７ ３ Ｎ Ｍ Ｓ Ｄ色谱 质谱仪（ 美国安捷伦公司） 分析． ６９东南大学学报（ 自然科学版）第 ３ ２ 卷 ４ 实验结果与分析 ４ ． １ 垃圾与煤掺烧比例 Ｒ对燃烧的影响 ４ ． １ ． １ 炉膛温度分布 如图 ２ 所示（ 图中相对高度指测点距布风板高 度与炉顶距布风板高度之比） ， 当垃圾与煤掺烧比 例 Ｒ增大时， 床温沿炉高增加， 掺烧时悬浮段温度 比单独烧煤要高 １ ０ ０ ～３ ０ ０℃， 这是由于垃圾中挥 发分较高， 悬浮空间燃烧份额较大， 挥发分在悬浮 空间继续燃烧， 导致床温升高． ４ ． １ ． ２ 飞灰残碳量 Ｃ ｆ ｈ和机械不完全燃烧热损失 ｑ４ 当垃圾与煤掺烧比例 Ｒ增大时， 飞灰残碳量 Ｃ ｆ ｈ在开始加入垃圾时下降迅速， 然后随垃圾加入 量的增加飞灰含碳量缓慢降低（ 见图 ３ ） ， 这是由于 垃圾中挥发分份额较大， 燃烧初期挥发分快速逸 出， 固体颗粒孔隙急剧增加， 加快了气体扩散速度， 使颗粒中碳的反应速度加快， 导致飞灰含碳量降 低． 另外由于采用了飞灰回燃装置， 使大颗粒飞灰 被除尘器脱除并返回床层再燃， 增加了颗粒在床内 停留时间使飞灰含碳量降低． 图 ４ 为机械不完全燃 烧热损失 ｑ ４随垃圾与煤掺烧比 Ｒ的变化关系， 当 Ｒ增大时， 机械不完全燃烧热损失 ｑ ４逐渐降低， 由 于垃圾中挥发分含量高， 随垃圾加入量的增加， 炉 内颗粒浓度降低， 导致底渣中含碳量降低． ４ ． １ ． ３ 化学不完全燃烧热损失 ｑ ３ 如图 ５ 所示， 随垃圾加入量的增多， 化学不完全 燃烧热损失减少， 这是因为垃圾比例提高后， 悬浮空 间燃烧份额较大， 使悬浮空间燃烧温度增加， 烟气中 可燃气体燃烧充分， 因此化学不完全燃烧损失减少． ４ ． １ ． ４ 燃烧效率η 如图 ６ 所示， 垃圾与煤比例 Ｒ增加时， 燃烧效 率增加， 主要是由于垃圾中挥发分含量高， 使得机 械和化学不完全燃烧热损失减少． ４ ． ２ 垃圾与煤掺烧比例 Ｒ对污染物排放的影响 ４ ． ２ ． １ Ｓ Ｏ ２的排放 由表 １ 元素分析可知， 硫主要来源于煤． 实验 研究表明（ 如图 ７ 所示） ， 掺烧比 Ｒ增大时， Ｓ Ｏ ２排 放浓度降低． 随 Ｒ比率增加， 混合燃料中总含硫比 率降低， 同时垃圾中含有较高的钙含量以及在生物 质中的钾、 钠也可充当吸收剂， 有利于酸性气体的 脱除［ ８ ， ９ ］， 因此导致 Ｓ Ｏ ２排放浓度的降低． ４ ． ２ ． ２ Ｈ Ｃ ｌ 的排放 Ｈ Ｃ ｌ 对人体的危害很严重， 能腐蚀皮肤和粘 膜， 致使声音沙哑， 鼻粘膜溃疡， 眼角膜混浊， 咳嗽 直至咳血， 严重者出现水肿以致死亡． 对于植物， Ｈ Ｃ ｌ 会导致叶子褪绿， 进而变黄、 棕、 红至黑色的坏 死现象． 在锅炉中由于 Ｈ Ｃ ｌ 的存在可能会腐蚀管 ７９第 １ 期董长青等 循环流化床掺烧生活垃圾实验研究 壁， 除了对铁及其氧化物腐蚀外， 氯与氯化物还可 能在高温条件下对 Ｃ ｒ ２Ｏ３保护膜造成腐蚀． 垃圾焚 烧过程中 Ｈ Ｃ ｌ 主要来源于垃圾中的食盐、 Ｐ Ｖ Ｃ等含 氯废物． 以 Ｎ ａ Ｃ ｌ 为例， 以下反应可生成 Ｈ Ｃ ｌ Ｎ ａ Ｃ ｌ ＋Ｈ ２→ ＯＮ ａ Ｏ Ｈ＋Ｈ Ｃ ｌ ２ Ｎ ａ Ｃ ｌ ＋Ｈ ２Ｏ＋Ｓ Ｏ→２ Ｎ ａ ２Ｓ Ｏ３＋ ２ Ｈ Ｃ ｌ ２ Ｎ ａ Ｃ ｌ ＋Ｈ ２Ｏ＋Ｓ Ｏ→３ Ｎ ａ ２Ｓ Ｏ３＋ ２ Ｈ Ｃ ｌ ２ Ｎ ａ Ｃ ｌ ＋Ｈ ２Ｏ＋Ｓ ｉ Ｏ→２ Ｎ ａ ２Ｓ ｉ Ｏ３＋ ２ Ｈ Ｃ ｌ 由 Ｎ ａ Ｃ ｌ 反应生成 Ｈ Ｃ ｌ 的机理可见， 当氯化物 和硫化物共存时， 借助于 Ｏ ２和 Ｈ２Ｏ ， 可加速 Ｈ Ｃ ｌ 的 生成． 实验结果显示（ 见图 ８ ） ， 随掺烧比 Ｒ增大， Ｈ Ｃ ｌ 排放增加， 这是由于混合燃料中 Ｈ ２Ｏ和 Ｃ ｌ 含 量增加以及由于与硫化物共存引起的． 图 ８ Ｈ Ｃ ｌ 的质量浓度与 Ｒ的关系 ４ ． ２ ． ３ Ｎ Ｏ和 Ｎ ２Ｏ排放 城市生活垃圾加入循环流化床后， 挥发分 Ｎ 和燃料 Ｎ在燃烧过程中首先转化为 Ｈ Ｃ Ｎ和 Ｎ Ｈ ３， Ｈ Ｃ Ｎ和 Ｎ Ｈ ３通过一系列氧化和还原反应生成 Ｎ Ｏ 和 Ｎ ２Ｏ等氮的氧化物 ［ １ ０ ］． 从多相和均相反应机理 可知， Ｎ Ｏ ｘ ， Ｎ ２Ｏ的形成和分解反应是相互竞争的 过程． Ｎ Ｏ ｘ主要由 Ｎ Ｏ和 Ｎ Ｏ２组成， 并且 Ｎ Ｏ的质量 分数超过 ９ ０ ％［ １ ０ ， １ １ ］． 由图 ９ 和图 １ ０ 可见， 开始加入垃圾时， Ｎ Ｏ和 Ｎ ２Ｏ的浓度迅速降低， 随 Ｒ的增加， Ｎ２Ｏ不仅不进 一步降低， 反而略微增加． 生活垃圾中挥发分含量 高， 当垃圾加入 Ｃ Ｆ Ｂ中之后， 挥发分迅速释放， 在 颗粒周围产生火焰， 形成还原性环境， 使 Ｎ Ｏ和 Ｎ ２Ｏ的还原作用加强， 浓度降低． 随 Ｒ的进一步增 加， 可能在颗粒周围形成局部低温区， 使得 Ｎ ２Ｏ生 成反应加强， 因而略微增大． ４ ． ２ ． ４ 二恶英的排放 二恶英主要来源于废弃物的焚烧过程和有机 化学药品制造过程， 包括 ２ 个系列的化合物， 即多 氯代二苯并二恶英（ Ｐ Ｃ Ｄ Ｄ ｓ ） ， 和多氯代苯并呋喃 （ Ｐ Ｃ Ｄ Ｆ ｓ ） ， 它们分别有 ７ ５个和 １ ３ ５个同族体． 毒性 和氯原子取代位置密切相关， 只有那些 ２ ３ ７ ８ ， ４ 个共平面取代位置上都有氯原子的二恶英同 族体是有毒的（ 共 １ ７ 个） ， ２ ３ ７ ８ Ｔ Ｃ Ｄ Ｄ被公 认为最毒的也是研究得最多的． 根据美国环境保护 署（ Ｅ Ｐ Ａ ） １ ９ ９ ４年 ９月的报告， 它是迄今为止， 人类 所发现的毒性最强的物质， 其毒性相当于氰化钾 （ Ｋ Ｃ Ｎ ） 的 １ ０ ０ ０ 倍． 各同族体的毒性都可用 ２ ３ ７ ８ Ｔ Ｃ Ｄ Ｄ毒性当量（ Ｔ Ｅ Ｑ ） 表示， 应用毒性当量因 子（ Ｔ Ｅ Ｆ ） 容易表达环境样品中二恶英的总毒性． Ｉ Ｔ Ｅ Ｆ 方法在 １ ９ ８ ８ 年提出后， 加拿大、 美国、 英国、 荷 兰和北欧的官方已采用． 到目前为止， 对二恶英焚 烧过程产生机理尚未完全清楚， 需要进一步研究． 飞灰上 Ｄ ｅＮ ｏ ｖ ｏ 合成反应和前驱物的异相催化反 应是目前较为学术界接受的 ２ 种生成机制． Ｎ Ｉ Ｔ Ｅ Ｐ （ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌｉ ｎ ｃ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ， ｃ ａ ｎ ａ ｄ ａ ， １ ９ ８ ７ ） 研究显示， 温度低于 １ ４ ０℃时， 足以使 稀有有机物如 Ｔ Ｃ Ｄ Ｄ Ｔ Ｃ Ｄ Ｆ等凝聚在颗粒表面． 实 验中采用对烟气骤冷降温的方法， 使二恶英凝聚或 吸附在飞灰上， 通过过滤装置将二恶英与飞灰一起 脱除下来． 表 ２ 给出了灰渣中二恶英的分布． 随掺 烧比 Ｒ的增大， 飞灰和底渣中二恶英毒性当量值 增加， 由图 ８ 可知， 随 Ｒ增加， Ｃ ｌ 的含量增加， 即增 加了二恶英形成的机会． 表 ２ 灰渣中二恶英的分布ｎ ｇ ／ ｇ 当量毒性 Ｒ＝ １Ｒ＝ ４ 底渣旋后飞灰底渣旋后飞灰 Ｉ Ｔ Ｅ Ｑ０ ． ０ ４０ ． ５ ６０ ． ０ ５１ ． ０ １ ５ 结论 在循环流化床中煤与垃圾混烧时， 随垃圾加入 ８９东南大学学报（ 自然科学版）第 ３ ２ 卷 量的增加 １ ）飞灰含碳量降低， 燃烧效率增加； ２ ）Ｈ Ｃ ｌ 排放浓度增加， Ｎ Ｏ ， Ｓ Ｏ ２排放量减少， Ｎ ２Ｏ先降低后增加， 灰渣中二恶英含量随垃圾加入 量的增加而增加． ３ ）考虑燃烧效率及污染排放限制， 最佳掺烧 比 Ｒ应在 ３ 到 ４ 之间． 参考文献 （ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ） ［ １ ］Ｌ ｙ ｎ ｇ ｆ ｅ ｌ ｔ Ａ ，Ｌ ｅ ｃ ｋ ｎ ｅ ｒ Ｂ ． Ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｗ ｏ ｏ ｄ  ｃ ｈ ｉ ｐ ｓ ｉ ｎｃ ｉ ｒ ｃ ｕ  ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ｓ  Ｎ Ｏａ ｎ ｄＣ Ｏｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅａ ｎ ｄａ ｉ ｒ  ｓ ｔ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ［ Ｊ ］ ．Ｆ ｕ ｅ ｌ ，１ ９ ９ ９ ， ７ ８ （ ９ ） １ ０ ６ ５ １ ０ ７ ２ ． ［ ２ ］Ｒ ｏ ｅ ｓ ｌ ｅ ｒ Ｊ Ｆ ，Ｙ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ＲＡ ，Ｄ ｒ ｙ ｅ ｒ ＦＬ ． Ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ Ｃ Ｏ ，Ｎ Ｏ ｘａ ｎ ｄＨ Ｃ ｌ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓｉ ｎｐ ｏ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｇ ａ ｓ ｅ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＦ ｌ ａ ｍ ｅ ，１ ９ ９ ５ ，１ ０ ０ （ ３ ） ４ ９ ５ ５ ０ ４ ． ［ ３ ］Ａ ｎ ｄ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｊ ，Ｖ ｅ ｒ ｌ ｏ ｏ ｐＭ ，Ｈ ｅ ｉ ｎＫ ．Ｃ ｏ  ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｏ ｍ ａ ｓ ｓ ｉ ｎａｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｉ ｎ ｇｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄ［ Ａ ］ ．Ｉ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓｏ ｆｔ ｈ ｅ１ ４ ｔ ｈＩ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌＣ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅｏ ｎＦ Ｂ Ｃ ［ Ｃ ］ ． Ｖ ａ ｎ ｃ ｏ ｕ ｖ ｅ ｒ ，Ｃ ａ ｎ ａ ｄ ａ ，１ ９ ９ ７ ． ３ １ ３ ３ ２ ０ ． ［ ４ ］Ａ ｒ ｍ ｅ ｓ ｔ ｏ Ｌ ，Ｃ ａ ｂ ａ ｎ ｉ ｌ ｌ ａ ｓ Ａ ，Ｂ ａ ｈ ｉ ｌ ｌ ｏＡ ．Ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｎ ｄｂ ｉ ｏ ｍ ａ ｓ ｓ ｃ ｏ  ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｎｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎｏ ｆ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ［ Ａ ］ ． Ｉ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ １ ４ ｔ ｈＩ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎＦ Ｂ Ｃ［ Ｃ ］ ．Ｖ ａ ｎ ｃ ｏ ｕ ｖ ｅ ｒ ， Ｃ ａ ｎ ａ ｄ ａ ，１ ９ ９ ７ ． ３ ０ １ ３ １ ２ ． ［ ５ ］Ｄ ｅ ｓ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｓ  Ｄ ｕ ｃ ａ ｒ ｎ ｅＥ ｓ ｔ ｅ ｌ ｌ ｅ ，Ｅ ｒ ｉ ｃＭ ａ ｒ ｔ ｙ ，Ｄ ｏ ｌ ｉ ｇ ｎ ｉ ｅ ｒ Ｊ ｃ ｈ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ  ｐ ｈ ｅ ，ｅ ｔ ａ ｌ ． Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｅ ｏ ｕ ｓ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ  ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｒ ｅ ｆ ｕ ｓ ｅ ［ Ｊ ］ ．Ｆ ｕ  ｅ ｌ ，１ ９ ９ ８ ， ７ ７ （ １ ２ ） １ ３ １ １ １ ３ １ ５ ． ［ ６ ］Ａ ｒ ｓ ｅ ｎＪ Ｄ ａ ｒ ｎ ａ ｒ ｙ ．Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ［ Ｍ ］ ． ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｄ ｅ ｔ ｒ ｏ ｉ ｔ Ｇ ａ ｌ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｃ ， １ ９ ９ ４ ． ４ ５ ５ ４ ８ ９ ． ［ ７ ］刘柏谦． 吉林市城市生活垃圾特性研究［ Ｊ ］ ． 东北电力 学院报， １ ９ ９ ９ ，１ ９ （ ３ ） １ ６ ２ ２ ． Ｌ ｉ ｕ Ｂ ａ ｉ ｑ ｉ ａ ｎ ． Ｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ ｃ ｉ ｔ ｙ ［ Ｊ ］ ．Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃＰ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，１ ９ ９ ９ ，１ ９ （ ３ ） １ ６ ２ ２ ． （ ｉ ｎＣ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ） ［ ８ ］Ｍ ａ ｔ ｓ ｕ ｋ ａＭ ，Ｔ ａ ｋ ｅ ｄ ａＫ ，Ｍ ｉ ｙ ａ ｔ ａ ｎ ｉ Ｔ ．Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ａ  ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｓ ｕ ｌ ｐ ｈ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｎ ｅ ｄｌ ｉ ｍ ｅ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ［ Ｊ ］ ．Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ  ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，１ ９ ９ ６ ，５ １ （ １ １ ） ２ ５ ２ ９ ２ ５ ３ ４ ． ［ ９ ］Ｎ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎＡ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ．Ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｒ ｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎａ ｓ ｈｗ ｈ ｅ ｎ ｃ ｏ  ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇ ｈｓ ｕ ｌ ｆ ｕ ｒ ｆ ｕ ｅ ｌ ｓ ａ ｎ ｄｂ ｉ ｏ ｍ ａ ｓ ｓ ｆ ｕ ｅ ｌ ｓ ｉ ｎａｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｓ ｃ ａ ｌ ｅｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄ［ Ｊ ］ ．Ｆ ｕ ｅ ｌ ，１ ９ ９ ５ ，７ ４ （ ４ ） ６ １ ５ ６ ２ ２ ． ［ １ ０ ］Ｌ ｉ ｓ ａ Ｋ ，Ｓ ａ ｌ ｏ ｋ ｏ ｓ ｋ ｉ Ｐ ，Ｈ ｕ ｐ ａ Ａ ． Ｈ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｕ ｓ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ［ Ａ ］ ． Ｉ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ１ １ ｔ ｈＩ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ  ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎＦ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄＢ ｅ ｄＣ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ［ Ｃ ］ ． Ｎ ｅ ｗＹ ｏ ｒ ｋ Ａ Ｓ Ｍ Ｅ ， １ ９ ９ １ ． １ ０ ２ ７ １ ０ ３ ３ ． ［ １ １ ］Ｋ ｉ ｌ ｐ ｉ ｎ ｅ ｎ Ｐ ，Ｈ ｕ ｐ ａ Ｍ． Ｈ ｏ ｍ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ Ｎ ２Ｏｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｔ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ  ｉ ｚ ｅ ｄｂ ｅ ｄｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ［ Ｊ ］ ．Ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＦ ｌ ａ ｍ ｅ ，１ ９ ９ １ ，８ ５ （ １ ） ９ ４ １ ０ ４ ． ９９第 １ 期董长青等 循环流化床掺烧生活垃圾实验研究