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大连化物所“焚烧烟气源头端多污染物协同减排技术”的小型生活垃圾焚烧设施实现污染物的超低排放

中国科学院大连化学物理研究所 2024-07-05
近日,中国科学院大连化学物理研究所仪器分析化学研究室生态环境评价与分析研究组(103组)张海军研究员和陈吉平研究员团队开发的“焚烧烟气源头端多污染物协同减排技术”,成功应用在贵州清风环保科技(集团)有限责任公司建设运营的云南省保山市昌宁县120t/d生活垃圾焚烧设施上,实现了焚烧烟气二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和二噁英等污染物的同时超低排放。
 
  截至目前,该生活垃圾焚烧设施已稳定运行5个月,烟气污染物排放在线监测数据实时上传至云南省重点污染源自动监控中心,通过了云南省生态环境厅的环保验收。结果显示,该设施的SO2排放浓度小于10 mg/Nm3(小时均值),良好状态小于5mg/Nm3;NOx排放浓度小于60mg/Nm3(小时均值),良好状态小于35mg/Nm3;氯化氢(HCl)排放浓度小于40mg/Nm3(小时均值),良好状态小于20mg/Nm3;一氧化碳(CO)小于20mg/Nm3(小时均值),良好状态小于5mg/Nm3,此外,烟气二噁英排放浓度在无活性炭吸附情况下接近0.05ng TEQ/Nm3。
 

  就近焚烧处理是我国县级地区生活垃圾无害化处置的最佳方式,然而,一直以来小型生活垃圾焚烧设施存在运行不稳定和排放难达标等技术难题,严重制约着县域地区生活垃圾的焚烧处置。至今,绝大部分已建小型垃圾焚烧设施处于废弃或亟需技改状态。为进一步规范小型垃圾焚烧设施运行,国家发展改革委等部门印发《环境基础设施建设水平提升行动(2023-2025年)》,文件要求“探索建设一批工艺成熟、运行稳定、排放达标的小型生活垃圾焚烧处理设施”。



张海军和陈吉平研究团队长期从事固废焚烧烟气的二噁英监测和减排技术研究。团队发现,对生活垃圾焚烧烟气的源头端进行多污染物协同减排,相比传统的末端综合治理效率更高。本工作中,团队在深入研究焚烧源二噁英生成机制和减排技术原理基础之上,开发了“焚烧烟气源头端多污染物协同减排技术”,即在高温烟气中,顺序脱除SO2和HCl,并协同阻滞二噁英生成技术。团队将该技术应用于云南昌宁县小型炉排炉生活垃圾焚烧设施,通过优化炉膛结构和焚烧工艺、建设高温反应塔和喷射高温烟气净化剂,实现了焚烧烟气中小分子气态污染物(SO2、NOx、HCl和CO)在500至1000℃降温阶段的高效脱除,同时阻滞了二噁英类污染物的气相均相生成和催化生成。该设施的主要大气污染物排放浓度均大幅低于现行国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定的限值要求。其中,SO2排放浓度、良好状态下NOx排放浓度达到了燃煤发电行业规定的超低排放标准限值要求。
 
  “焚烧烟气源头端多污染物协同减排技术”不仅可缩减焚烧烟气净化处理的工艺流程,节省烟气净化设备建设费用,使系统运行更稳定,而且可节省环保耗材消耗约50%,并使飞灰的产率下降20%以上,降低了飞灰无害化处理费用。该技术的实施同时解决了小型生活垃圾焚烧设施运行不稳定和排放难达标两大技术难题,为县级地区小型垃圾焚烧设施的快速大规模推广奠定了技术基础。
 
  该工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、我所创新基金等项目,以及企业合作项目的资助
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