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摘要：对生活垃圾无害化燃烧处理，防止产生二次污染，在当前的节能减排时期是非常重要的或者说是最大限度地减少二次污染。本文通过阐述生活垃圾燃烧发电，对燃烧垃圾产生的二次污染进行分析，同时提出相应的政策建议，进而在一定程度上为探索垃圾燃烧发电，防止二次污染提供参考依据。
关键词：二次污染 垃圾发电 环境治理
随着我国经济与城市的高速发展，生活垃圾快速递增，采用垃圾燃烧处理是解决目前我国发达地区垃圾处理的有效途径之一。垃圾燃烧处理可减少填埋用地、降低污染、取得了能源效益，实现了生活垃圾减量化，无害化和资源化。推广和应用城市生活垃圾燃烧处理最关键是如何防止垃圾燃烧处理过程中的二次污染。
1 生活垃圾燃烧发电
燃烧是生活垃圾中的可燃成分与空气中的氧气在一定温度条件下的化合。根据不同可燃物质的种类，燃烧方式：①蒸发燃烧。②分解燃烧。③表面燃烧。生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合。焚烧炉水通过生活垃圾燃烧产生高温、高压蒸汽进入汽轮机发电。垃圾燃烧处理流程（垃圾焚烧发电厂）如图1所示：
■
图1 生活垃圾焚烧厂处理流程
2 垃圾燃烧产生二次污染
上海XX生活垃圾焚烧厂工程是引进法国INGEROP/
ALSTOM公司先进技术、先进工艺和主要设备建造的日均处理城市生活垃圾1000吨的现代化的生活垃圾焚烧发电厂，通过垃圾焚烧达到垃圾处理无害化，减量化、资源化的目标。主厂房的全部功能区分为垃圾卸料区、垃圾储存区、垃圾焚烧区、汽轮发电区、烟气净化区、烟囱、技术楼；本工程设置三条垃圾焚烧生产线，每条生产线主要由焚烧炉→余热锅炉→烟气处理反应塔→除尘器组成。
上海XX生活垃圾焚烧厂产生二次污染主要有以下几个方面：
①厂内焚烧区、技术楼区域、垃圾卸料区及其周围存在恶臭。这些恶臭主要来自于垃圾储料坑泄漏散发、焚烧炉、余热炉门孔泄漏及储料坑和焚烧炉垃圾渗沥水泄漏散发臭气。
②垃圾燃烧产生二恶英，从焚烧炉余热锅炉或出渣机等不密封处泄漏，烟气中二恶英未经净化吸收（设备发生故障）排入大气。
③垃圾燃烧过程中产生有害气体即酸性气体，其中包括氯化氢，氟化氢及硫氧化物，一氧化碳，氮氧化物及重金属和颗粒状污染物。
④废水，废渣，废灰处置不当也会产生二次污染。但由于废水有集中处理装置，废渣、废灰有外运处理，因此废水，废渣，废灰二次污染相对较少，防治简单，不作论述。本文从恶臭、二恶英、烟气三方面重点论述。
3 二次污染带来的危害
3.1 恶臭的危害
城市生活垃圾所产生的恶臭主要成分为硫化物、低级脂肪胺等，恶臭不仅影响到设备运行工作环境，而且随风向扩展传播到厂区及厂外周边环境。
3.2 二恶英的危害
二恶英的毒性、稳定性、不溶于水的特性，决定了此类物质对人类和周围环境存在直接和间接的巨大危害。
3.3 烟气飞灰的危害
生活垃圾燃烧过程中一些物质会产生有害烟气。烟气由两部分组成，一部分是颗粒很细的飞灰；另一部分是气态污染物。厂内烟灰泄漏产生恶臭，对人体健康产生危害，对设备产生腐蚀，排入大气对周围环境带来污染。
4 产生二次污染原因的分析
4.1 恶臭
①垃圾储料坑设计为负压，而实际运行中形成不了负压。如果遇到风向与垃圾进料口一致时，垃圾坑会变成正压，使恶臭从垃圾坑结构间隙中向外泄漏。②渗沥水排吸不畅。垃圾坑内积水过多，使垃圾恶臭加剧，渗沥水集水坑无密封、恶臭散发。③焚烧炉恶臭外泄。当焚烧炉出现正压运行时，焚烧炉门孔不严密，炉膛内臭气向外泄漏；垃圾含渗沥水越多，焚烧炉内恶臭就越重；垃圾未完全燃烧而进入出渣机，焚烧炉渗沥水管道闸门不严密，造成渗沥水外漏。④进厂物料中含有较多建筑垃圾，特别是砖块、混凝土及金属物件等造成出渣机卡死、绞笼堵死。
4.2 二恶英
①生活垃圾中本身含有微量的二恶英，由于二恶英具有热稳性，尽管大部分在高温燃烧时得以分解，但仍会有一部分在燃烧以后排放出来。②在燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英，前体物包括聚氯稀、氯代苯、五氯苯酚等，在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氧成其它分子反应等过程会生成二恶英，这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分解。③当因燃烧不充分时烟气中产生过多的未燃尽物质，并遇适合的触媒物质及300～500℃的温度环境，那么在高温燃烧中已经分解的二恶英将会重新生成。④垃圾含水率高，会给焚烧炉炉膛温度带来较大的波动，影响垃圾的完全燃烧，降低炉膛出口的烟气温度。⑤生活垃圾成分的影响，生活垃圾中某些重金属如铜、镍的存在，会促使二恶英的生成。
4.3 烟气中污染物
①氯化氢和氟化氢。氯化氢来源于生活垃圾中含氯废物的分解。产生氯化氢的化学总反应式为：
CXHYClZ+O2↑→CO2↑+H2O↑+HCl+不完全燃烧物
②硫氧化物。硫氧化物来源于含硫生活垃圾的高温氧化过程。以含硫有机物为例，SOX的产生机理可用下式表示：
CXHYOZSP+O2↑→CO2↑+H2O+SO2+不完全燃烧物
2SO2+O2↑？圮2SO3
③氮氧化物。在高温条件，氮氧化物来源于生活垃圾焚烧过程中的N2和O2的氧化反应。NOX中的NO所占比例高达95%，NO2仅占很少一部分。
NOX的产生机理可用下式表示：
2N2+3O2？圳2NO↑+2NO2↑
CXHYOZNW+O2→CO2↑+H2O↑+NO↑+NO2↑+不完全燃烧物
④金属类污染物。重金属类污染物源于焚烧过程中生活垃圾所含金属及其化合物的蒸发。该部分物质在高温下由固态为气态，一部分以气相的形式存于烟气中。另有相当一部分重金属分子进入烟气后被氧化，并凝聚成很细小的颗粒物。 ⑤烟气净化处理设备故障。烟气净化设备可靠性差，联动不配或匹配不好，易造成烟气净化设备故障，导致烟气净化效率低或烟气未经净化处理，直接排入大气中。
⑥烟气通道密封不严。焚烧炉、余热炉及烟气净化装置密封不严，特别是门孔、吹灰孔等不密封，在焚烧炉正压运行时，烟气向外泄漏。
5 防止产生二次污染的措施和途径
5.1 恶臭污染的控制与防治措施
①垃圾储料坑采用全密封、全封闭结构，特别是墙体与屋面结合处设计要密封，而且各门孔、包括垃圾卸料门也要考虑密封。②减少垃圾卸料门的数量。垃圾卸料门间隙要尽可能小，并可用橡皮密封条密封。③提高垃圾坑抽风量，使垃圾坑真正形成负压状态，使恶臭不外泄。④ 卸料大厅改单一门为双道卸料密封门。第一道为移动密封门，第二道为卸料密封门，二道门之间是卸料车停车卸料的地方。⑤垃圾储料坑内渗沥水排吸结构方法改进。要针对我国生活垃圾含水量较多等特点，设计有利于渗沥水流动、防止抽水泵吸口堵死多点集水坑。⑥焚烧炉渗沥水管道、插板门及门孔设备设计制造成钢性强、密封好的材料与结构。⑦焚烧炉渗沥水应回流到垃圾坑渗沥水集水坑内，不应该到出渣机。⑧焚烧炉控制较高燃烧温度，并控制推料器和炉排运动速度，使垃圾完全燃烧。
5.2 二恶英的控制与防治
①选用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧，通过烟气中一氧化碳的浓度进行燃烧调整，一氧化碳的浓度越低说明燃烧越充分。②控制焚烧炉炉膛温度不低于850℃，烟气在炉膛燃烧室内停留时间不小于2秒。③缩短烟气在处理和排放过程中处于300-500℃温度域的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃左右。④控制除尘器入口的烟气温度低于200℃，在进入袋式除尘器的烟道中加喷活性碳，进一步吸附二恶英。⑤选用先进、完善和可靠的自动控制系统及烟气综合分析系统，使垃圾燃烧和烟气净化工艺得以良好执行。⑥有条件的进行垃圾分类或预分拣，从而控制减少生活垃圾中氯和重金属含量高的物质。⑦垃圾的含水率高影响炉膛燃烧温度，通过加喷辅助燃料来维持和提高炉膛温度，确保垃圾完全燃烧。
5.3 烟气污染物的控制方法和途径
①利用焚烧炉自动控制系统进行燃烧调整，控制炉内较高燃烧温度，较高的温度有利于生活垃圾中有机物的完全燃烧，从而使烟气中一氧化碳和有机污染物的原始浓度降低。②根据炉内燃烧状况调整适当的空气过量系数。适当的空气过量系数有利于完全燃烧，可降低不完全燃烧类污染物的原始浓度。③延长烟气在生活垃圾炉高温区内的停留时间，烟气停留时间越长，燃烧效果越好，烟气中一氧化碳和有机污染物的原始浓度越低。④根据生活垃圾质量选择合适的垃圾焚烧炉型，良好的垃圾焚烧炉型可以减少烟气中飞灰的含量。⑤全密封检查。对焚烧炉、余热锅炉、烟道及烟气净化装置进行全密封检查，确保烟气无泄漏。⑥选用合适、可靠烟气净化装置、设备联动性能好。
6 改进实施效果
①建筑结构改进，垃圾储料坑吊物孔洞实行全封闭；通向垃圾储料坑门门隙加橡皮密封条；垃圾渗沥水砌筑砖墙封闭；焚烧炉渗沥水管法兰接口加橡皮垫片；技术楼通风口改进等，厂区内恶臭已明显减少。②焚烧炉、烟气净化装置调试完善，焚烧炉通过推料器、炉排、一、二次风量、一、二次风风温不断调整，使炉膛出口烟气温度达到850℃以上，最高达到960℃。烟气净化装置设备缺陷消除，石灰浆、喷雾反应塔、活性碳喷射、袋式除尘器已正常投入，烟气全部经过净化处理后排入大气。③运行操作水平不断提高，设备运行性能逐步掌握，设备运行误操作减少，设备运行自动控制系统不断调试投入，使焚烧炉进入连续正常运行，垃圾燃烧过程中产生二次污染不断减少。
7 结束语
生活垃圾燃烧处理的目的是无害化、减量化和资源化。无害化是第一位的，也是至关重要的。实现生活垃圾燃烧处理无害化，就是防止垃圾燃烧处理过程中产生二次污染，或者说是最大限度地减少二次污染。所以说，推广应用生活垃圾燃烧处理重在防止二次污染。
参考文献：
[1]韩国军.城市生活垃圾焚烧的环境保护可行性研究[D].东北师范大学，2006.
[2]张方杰.垃圾焚烧炉炉温控制策略及其研究[D].华北电力大学，2009.
[3]李卓.城市生活垃圾焚烧烟气中二恶英的大气预测模式研究[D].东北林业大学，2012.
作者简介：张耀庆（1956-），男，上海人，上海电力建设有限责任公司副总工程师，高级工程师，研究方向：热能动力。
关键词：二次污染 垃圾发电 环境治理
随着我国经济与城市的高速发展，生活垃圾快速递增，采用垃圾燃烧处理是解决目前我国发达地区垃圾处理的有效途径之一。垃圾燃烧处理可减少填埋用地、降低污染、取得了能源效益，实现了生活垃圾减量化，无害化和资源化。推广和应用城市生活垃圾燃烧处理最关键是如何防止垃圾燃烧处理过程中的二次污染。
1 生活垃圾燃烧发电
燃烧是生活垃圾中的可燃成分与空气中的氧气在一定温度条件下的化合。根据不同可燃物质的种类，燃烧方式：①蒸发燃烧。②分解燃烧。③表面燃烧。生活垃圾中含有多种有机成分，其燃烧是蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧的综合。焚烧炉水通过生活垃圾燃烧产生高温、高压蒸汽进入汽轮机发电。垃圾燃烧处理流程（垃圾焚烧发电厂）如图1所示：
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图1 生活垃圾焚烧厂处理流程
2 垃圾燃烧产生二次污染
上海XX生活垃圾焚烧厂工程是引进法国INGEROP/
ALSTOM公司先进技术、先进工艺和主要设备建造的日均处理城市生活垃圾1000吨的现代化的生活垃圾焚烧发电厂，通过垃圾焚烧达到垃圾处理无害化，减量化、资源化的目标。主厂房的全部功能区分为垃圾卸料区、垃圾储存区、垃圾焚烧区、汽轮发电区、烟气净化区、烟囱、技术楼；本工程设置三条垃圾焚烧生产线，每条生产线主要由焚烧炉→余热锅炉→烟气处理反应塔→除尘器组成。
上海XX生活垃圾焚烧厂产生二次污染主要有以下几个方面：
①厂内焚烧区、技术楼区域、垃圾卸料区及其周围存在恶臭。这些恶臭主要来自于垃圾储料坑泄漏散发、焚烧炉、余热炉门孔泄漏及储料坑和焚烧炉垃圾渗沥水泄漏散发臭气。
②垃圾燃烧产生二恶英，从焚烧炉余热锅炉或出渣机等不密封处泄漏，烟气中二恶英未经净化吸收（设备发生故障）排入大气。
③垃圾燃烧过程中产生有害气体即酸性气体，其中包括氯化氢，氟化氢及硫氧化物，一氧化碳，氮氧化物及重金属和颗粒状污染物。
④废水，废渣，废灰处置不当也会产生二次污染。但由于废水有集中处理装置，废渣、废灰有外运处理，因此废水，废渣，废灰二次污染相对较少，防治简单，不作论述。本文从恶臭、二恶英、烟气三方面重点论述。
3 二次污染带来的危害
3.1 恶臭的危害
城市生活垃圾所产生的恶臭主要成分为硫化物、低级脂肪胺等，恶臭不仅影响到设备运行工作环境，而且随风向扩展传播到厂区及厂外周边环境。
3.2 二恶英的危害
二恶英的毒性、稳定性、不溶于水的特性，决定了此类物质对人类和周围环境存在直接和间接的巨大危害。
3.3 烟气飞灰的危害
生活垃圾燃烧过程中一些物质会产生有害烟气。烟气由两部分组成，一部分是颗粒很细的飞灰；另一部分是气态污染物。厂内烟灰泄漏产生恶臭，对人体健康产生危害，对设备产生腐蚀，排入大气对周围环境带来污染。
4 产生二次污染原因的分析
4.1 恶臭
①垃圾储料坑设计为负压，而实际运行中形成不了负压。如果遇到风向与垃圾进料口一致时，垃圾坑会变成正压，使恶臭从垃圾坑结构间隙中向外泄漏。②渗沥水排吸不畅。垃圾坑内积水过多，使垃圾恶臭加剧，渗沥水集水坑无密封、恶臭散发。③焚烧炉恶臭外泄。当焚烧炉出现正压运行时，焚烧炉门孔不严密，炉膛内臭气向外泄漏；垃圾含渗沥水越多，焚烧炉内恶臭就越重；垃圾未完全燃烧而进入出渣机，焚烧炉渗沥水管道闸门不严密，造成渗沥水外漏。④进厂物料中含有较多建筑垃圾，特别是砖块、混凝土及金属物件等造成出渣机卡死、绞笼堵死。
4.2 二恶英
①生活垃圾中本身含有微量的二恶英，由于二恶英具有热稳性，尽管大部分在高温燃烧时得以分解，但仍会有一部分在燃烧以后排放出来。②在燃烧过程中由含氯前体物生成二恶英，前体物包括聚氯稀、氯代苯、五氯苯酚等，在燃烧中前体物分子通过重排、自由基缩合、脱氧成其它分子反应等过程会生成二恶英，这部分二恶英在高温燃烧条件下大部分也会被分解。③当因燃烧不充分时烟气中产生过多的未燃尽物质，并遇适合的触媒物质及300～500℃的温度环境，那么在高温燃烧中已经分解的二恶英将会重新生成。④垃圾含水率高，会给焚烧炉炉膛温度带来较大的波动，影响垃圾的完全燃烧，降低炉膛出口的烟气温度。⑤生活垃圾成分的影响，生活垃圾中某些重金属如铜、镍的存在，会促使二恶英的生成。
4.3 烟气中污染物
①氯化氢和氟化氢。氯化氢来源于生活垃圾中含氯废物的分解。产生氯化氢的化学总反应式为：
CXHYClZ+O2↑→CO2↑+H2O↑+HCl+不完全燃烧物
②硫氧化物。硫氧化物来源于含硫生活垃圾的高温氧化过程。以含硫有机物为例，SOX的产生机理可用下式表示：
CXHYOZSP+O2↑→CO2↑+H2O+SO2+不完全燃烧物
2SO2+O2↑？圮2SO3
③氮氧化物。在高温条件，氮氧化物来源于生活垃圾焚烧过程中的N2和O2的氧化反应。NOX中的NO所占比例高达95%，NO2仅占很少一部分。
NOX的产生机理可用下式表示：
2N2+3O2？圳2NO↑+2NO2↑
CXHYOZNW+O2→CO2↑+H2O↑+NO↑+NO2↑+不完全燃烧物
④金属类污染物。重金属类污染物源于焚烧过程中生活垃圾所含金属及其化合物的蒸发。该部分物质在高温下由固态为气态，一部分以气相的形式存于烟气中。另有相当一部分重金属分子进入烟气后被氧化，并凝聚成很细小的颗粒物。 ⑤烟气净化处理设备故障。烟气净化设备可靠性差，联动不配或匹配不好，易造成烟气净化设备故障，导致烟气净化效率低或烟气未经净化处理，直接排入大气中。
⑥烟气通道密封不严。焚烧炉、余热炉及烟气净化装置密封不严，特别是门孔、吹灰孔等不密封，在焚烧炉正压运行时，烟气向外泄漏。
5 防止产生二次污染的措施和途径
5.1 恶臭污染的控制与防治措施
①垃圾储料坑采用全密封、全封闭结构，特别是墙体与屋面结合处设计要密封，而且各门孔、包括垃圾卸料门也要考虑密封。②减少垃圾卸料门的数量。垃圾卸料门间隙要尽可能小，并可用橡皮密封条密封。③提高垃圾坑抽风量，使垃圾坑真正形成负压状态，使恶臭不外泄。④ 卸料大厅改单一门为双道卸料密封门。第一道为移动密封门，第二道为卸料密封门，二道门之间是卸料车停车卸料的地方。⑤垃圾储料坑内渗沥水排吸结构方法改进。要针对我国生活垃圾含水量较多等特点，设计有利于渗沥水流动、防止抽水泵吸口堵死多点集水坑。⑥焚烧炉渗沥水管道、插板门及门孔设备设计制造成钢性强、密封好的材料与结构。⑦焚烧炉渗沥水应回流到垃圾坑渗沥水集水坑内，不应该到出渣机。⑧焚烧炉控制较高燃烧温度，并控制推料器和炉排运动速度，使垃圾完全燃烧。
5.2 二恶英的控制与防治
①选用合适的炉膛和炉排结构，使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧，通过烟气中一氧化碳的浓度进行燃烧调整，一氧化碳的浓度越低说明燃烧越充分。②控制焚烧炉炉膛温度不低于850℃，烟气在炉膛燃烧室内停留时间不小于2秒。③缩短烟气在处理和排放过程中处于300-500℃温度域的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃左右。④控制除尘器入口的烟气温度低于200℃，在进入袋式除尘器的烟道中加喷活性碳，进一步吸附二恶英。⑤选用先进、完善和可靠的自动控制系统及烟气综合分析系统，使垃圾燃烧和烟气净化工艺得以良好执行。⑥有条件的进行垃圾分类或预分拣，从而控制减少生活垃圾中氯和重金属含量高的物质。⑦垃圾的含水率高影响炉膛燃烧温度，通过加喷辅助燃料来维持和提高炉膛温度，确保垃圾完全燃烧。
5.3 烟气污染物的控制方法和途径
①利用焚烧炉自动控制系统进行燃烧调整，控制炉内较高燃烧温度，较高的温度有利于生活垃圾中有机物的完全燃烧，从而使烟气中一氧化碳和有机污染物的原始浓度降低。②根据炉内燃烧状况调整适当的空气过量系数。适当的空气过量系数有利于完全燃烧，可降低不完全燃烧类污染物的原始浓度。③延长烟气在生活垃圾炉高温区内的停留时间，烟气停留时间越长，燃烧效果越好，烟气中一氧化碳和有机污染物的原始浓度越低。④根据生活垃圾质量选择合适的垃圾焚烧炉型，良好的垃圾焚烧炉型可以减少烟气中飞灰的含量。⑤全密封检查。对焚烧炉、余热锅炉、烟道及烟气净化装置进行全密封检查，确保烟气无泄漏。⑥选用合适、可靠烟气净化装置、设备联动性能好。
6 改进实施效果
①建筑结构改进，垃圾储料坑吊物孔洞实行全封闭；通向垃圾储料坑门门隙加橡皮密封条；垃圾渗沥水砌筑砖墙封闭；焚烧炉渗沥水管法兰接口加橡皮垫片；技术楼通风口改进等，厂区内恶臭已明显减少。②焚烧炉、烟气净化装置调试完善，焚烧炉通过推料器、炉排、一、二次风量、一、二次风风温不断调整，使炉膛出口烟气温度达到850℃以上，最高达到960℃。烟气净化装置设备缺陷消除，石灰浆、喷雾反应塔、活性碳喷射、袋式除尘器已正常投入，烟气全部经过净化处理后排入大气。③运行操作水平不断提高，设备运行性能逐步掌握，设备运行误操作减少，设备运行自动控制系统不断调试投入，使焚烧炉进入连续正常运行，垃圾燃烧过程中产生二次污染不断减少。
7 结束语
生活垃圾燃烧处理的目的是无害化、减量化和资源化。无害化是第一位的，也是至关重要的。实现生活垃圾燃烧处理无害化，就是防止垃圾燃烧处理过程中产生二次污染，或者说是最大限度地减少二次污染。所以说，推广应用生活垃圾燃烧处理重在防止二次污染。
参考文献：
[1]韩国军.城市生活垃圾焚烧的环境保护可行性研究[D].东北师范大学，2006.
[2]张方杰.垃圾焚烧炉炉温控制策略及其研究[D].华北电力大学，2009.
[3]李卓.城市生活垃圾焚烧烟气中二恶英的大气预测模式研究[D].东北林业大学，2012.
作者简介：张耀庆（1956-），男，上海人，上海电力建设有限责任公司副总工程师，高级工程师，研究方向：热能动力。