[科普中国]-气态酸性污染物

成分

焚烧产生的酸性气态污染物主要包括N0x、SO2、HCl、HF、HBr、HI等。1其中，NOx来源于焚烧炉内高温条件下空气中的N2与O2反应，以及废物中有机氮化物的燃烧；SO2一部分来源于生活垃圾焚烧，另一部分来源于焚烧炉的停炉点火过程使用的轻质柴油；HCl主要来源于有机和无机含氯物质的焚烧，HF来源于有机氟化物的燃烧，如氟塑料废弃物、含氟涂料等，形成机理与HCI相似。一般，HCl浓度最高，SO2和HF的浓度相对较低。

净化技术HCl、HF、SO2的净化HCl、HF、SO2的去除机理是酸碱中和反应。在不同的净化系统中，碱性吸收剂(如NaOH、Ca(OH)2)以液态(湿法)、液/固态(半干法)或固态(干法)的形式与以上污染物发生化学反应，涉及的主要反应如下:2

HCl+NaOH=NaCl+H20

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H20

HF+NaOH=NaF+H20

2HF+Ca(OH)2=CaF2+2H20

S02+2NaOH=Na2S03+H20

S02+Ca(OH)2=CaS03+H20

从理论上讲，强碱性吸收剂与酸|生污染物的反应在极短的时间内就可以完成，但由于该反应涉及“气一液”或“气．固”物理传质过程，使得污染物的去除效率决定于传质效果。二相之间的传质分为三步，即:被吸收成分从气相主体到“气一液”或“气一固”界面的传质过程、界面上的溶解平衡过程、从界面到“液”或“固”相主体的扩散过程。可将以上三步归纳为:

NA=KPA×S×(CGA—CSA)=KGA×S×(PGA—PSA)

式中NA——单位时间、单位面积上传质的A组分的量；

KPA，KGA——分别以浓度和分压表示的A组分的传质系数；

S——吸收传质表面积。

括号中两个数值的差反映了传质推动力的大小。NA越大，则A组分污染物的去除效率越高，而NA的大小决定于传质系数、传质表面积和传质推动力。传质系数反映了传质阻力的大小，阻力越大，相应的系数越小。因“气一液”传质系数大于“气一固”传质系数，所以，在其他条件相同的条件下，湿法的净化效率明显高于干法，半干法的净化效率居中。另外，增加吸收剂的比表面积和“吸收剂/污染物”的当量比也可使净化效率增加。然而，在实际操作过程中，更重要的是通过足够的停留时间来保证污染物的高效去除。

NOx的净化技术NOx的净化是最困难且费用最昂贵的技术3。这是由于NO的惰性(不易发生化学反应)和难溶于水的性质决定的。垃圾焚烧烟气中的NOx以NO为主，其含量高达95%或更多，利用净化HCl、HF及SOx等酸性气体的常规化学吸收法很难达到有效去除。

目前常用的NOx净化方法有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)以及氧化吸收法等多种形式。SCR法是在催化剂存在的条件下，NOx被还原剂(一般为氨)还原为对环境无害的氮气。由于催化剂的存在，该反应在不高于400℃的条件下即可完成。SNCR法是在高温(800～1000℃)条件下，利用还原剂氨或碳酰胺(尿素)将NOx还原为氮气的方法。与SCR法不同的是，SNCR法不需要催化剂，其还原反应所需的温度比SNCR法高得多。因此，SNCR法的还原反应一般是在垃圾焚烧炉膛内完成的，而SCR法的还原反应是则是在垃圾焚烧炉的后续设备中完成。

氧化吸收法和吸收还原法都是与湿法净化工艺结合在一起共同使用的。氧化吸收法是在湿法净化系统的吸收剂中加入强氧化剂如NaCl02，将烟气中的NO氧化为N02，N02再被钠碱溶液吸收去除。吸收还原法是在湿法系统中加入Fe，Fe将NO包围，形成EDTA化合物，EDTA再与吸收溶液中的HSO和SO3反应，最终放出N2和SO4作为最终产物。据国外资料报道，吸收还原法的化学添加剂费用低于氧化吸收法。

注意事项固体焚烧废物产生的酸性气态污染物及颗粒物，对焚烧炉炉体会产生腐蚀作用，设计不合理的焚烧炉，几个月内碳钢炉壳就会被腐蚀掉。因此，炉体的防护非常重要，其主要措施有:

①控制温度，避免HCl露点腐蚀。采用水墙式炉壁，即在炉壁四周装配水管墙吸收辐射

热，控制炉壁温度在HCl露点以上至HCl直接与Fe反应的温度以下(108～400℃)。

②提高灰分熔点。由于积灰加快了高温腐蚀速度，因此可向锅炉中投入高温防腐剂(Ca、

Mg、A1的氧化物)。

③选用耐腐蚀性强的钢材做炉壳，根据耐火材料的耐腐蚀特性分段选用，如

在焚烧炉内，低温部分宜用黏土砖，而高温部位宜用高铝矾土砖。N0x的控制优

先考虑采用低氮燃烧技术，减少氮氧化物的产生量，烟气脱硝可采用选择性非催

化还原法(SNCR)或选择性催化还原法(SCR)。SO2、HCl和HF等酸性气态污染物，

采用适宜的碱性物质中和去除，可采用半干法、干法或湿法处理工艺。