1 前言
我国城镇生活垃圾年产生量过亿吨，占世界垃圾总产生量的26.5%，且每年以8%－9%的速度增长。今后30至50年是我国人口和城市化的高峰期，日益增多的城市生活垃圾将对我国可持续发展提出严峻挑战。堆肥、焚烧、卫生填埋是城市垃圾处理的几种主要方式。 其中，垃圾焚烧处理技术是目前世界上较常用的现代化大规模垃圾处理技术之一。
2 二噁英减排的重要性
垃圾在燃烧过程中产生的二噁英，随焚烧烟气排放，经空气散播进入食物链，它能严重影响人体的免疫系统、生殖系统以及干扰荷尔蒙分泌、诱发各种癌症等。
随着社会的发展，公众对二噁英减排的呼声渐高。相信不久的将来，国标对二噁英的排放控制要求，将从1TEQ ng/Nm3提高到0.1 TEQ ng/Nm3（欧盟标准）。近年，新上的垃圾焚烧项目，特别是在大城市和部分中等城市建设的垃圾焚烧厂，对二噁英排放的要求均低于0.1TEQ ng/Nm3。
3 二噁英的排放控制
垃圾焚烧排放的二噁英，与垃圾组分及燃烧过程控制有关，并与尾气净化工艺相关性大。为此，国家颁布了一系列规范及标准对该污染物进行严格的控制。《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》对烟气处理有很明确的论述，净化系统应优先采用“半干法烟气净化”的工艺。
3.1投加活性炭
垃圾焚烧烟气净化系统由脱酸系统与后置的布袋除尘器组成。为了减少二噁英的排放，通常将活性炭从除尘前的烟道中喷入尾气净化系统中。增加活性炭的投放量可显著减少二噁英的排放浓度。
美国的统计数据表明：二噁英排放低于0.2TEQ ng/Nm3，则尾气净化中二噁英的去除率要高于95%，活性炭的投放量则达到每立方标准干烟气100毫克左右。另外，在德国KASSEL与瑞士苏里世城市垃圾焚烧厂和危废处理厂，在烟温135度时，活性炭投入量从每立方标准干烟气25毫克增加到137毫克，二噁英的去除率从78%提高到98%；显而易见，增加活性炭的投放量，可提高二噁英的去除率。但二噁英去除率的提高是以增加数以倍计的活性炭投入量为代价的。
众所周知：符合尾气净化要求的活性炭很贵，每吨价格6000元以上。每年正常的活性炭投入的成本占整个尾气净化系统运行成本的一半。因此，实际应用时，增加数以倍计的活性炭投入量以降低的二噁英排放，不是经济的工业解决方案。
3.2减少粉尘排放浓度
另一种二噁英减排的方案是：控制较低的粉尘（特别是微细粉尘）排放，从而减少二噁英的排放。这是一种低成本的二噁英控制方法。一些研究表明，粉尘排放与二噁英排放具有一定的正相关性。
表一：几个国家垃圾炉大气污染物排放限值
指标 烟尘
(mg/Nm3) HCL
(mg/Nm3) SO2
(mg/Nm3) NO2
(mg/Nm3) 二噁英
(ng TEQ/Nm3)
中国 80 75 260 400 1
德国 10 10 50 200 0.1
美国 26 15 50 200 0.14-021
瑞士 10 30 500 500 0.01
注：本标规定的各项标准限值，均以标准状态下含11％O2的干烟气为参考值换算

从表一可以看出，要减排二噁英，粉尘排放浓度要控制在较低的水平。
另外，我们再看一下三个国内垃圾焚烧尾气净化系统的实际检测结果。上海浦东新区御桥：2002年投产，粉尘排放为10mg/m3，二噁英排放为0.07TEQ ng/Nm3；陕西某危废：2005年调试，当粉尘排放为70mg/m3，二噁英排放为0.9TEQ ng/Nm3；南海某垃圾焚烧厂：2006年改造后，粉尘排放26mg/m3，二噁英排放为0.09TEQ ng/Nm3；
其中, 南海某垃圾焚烧厂原采用干法循环灰的脱酸工艺。2006年我们对原有工艺系统的故障设备和不合理设备进行了维修、更换。针对该项目酸性气体含量低的特点，取消了（原工艺）布袋除尘器的循环灰功能，仅保留了机械预分离部分的灰循环，使布袋除尘器入口灰浓度大幅降低至15g/m3以下；同时将活性炭的投入量增加到12kg/h（正常投放量为3-6 kg/h），用于吸附烟气中的二噁英及重金属。最终，烟尘排放浓度为26mg/m3，二噁英浓度0.094ng/Nm3（低于欧盟标准），达到客户要求。通过不同标准间的比较和工程实例，可清晰地看到：粉尘排放与二噁英的排放具有正相关性；同时证实部分专家的观点：只有粉尘排放浓度低于（或接近）30mg/Nm3，二噁英的排放才可能低于0.1TEQ ng/Nm3。
4 脱酸工艺的选择
粉尘排放低于30mg/Nm3，对除尘器特别是除尘器所选用的过滤材料提出了较高的要求。这就对除尘器前端的脱酸工艺设备提出了明确的要求：脱酸后粉尘不能超过30g/Nm3。脱酸工艺是将烟气中的HCL、SO2、HF等酸性气体去除。在垃圾焚烧烟气中应用的脱酸技术可分为干法、半干法及湿法三种工艺。
4.1 干法工艺
干法工艺是将消石灰粉直接通过压缩空气或其它输送设备喷入烟管或反应器内，使碱性消石灰粉与酸性气体充分接触反应而达到去除酸性气体的目的。在气固反应的同时，喷入冷却水（或通过增湿循环灰）将烟气降至适宜的反应温度。
由于干法工艺脱酸反应的效率较差，通常需要2.5-4的钙硫比, 造成运行成本太高; 或提高投资成本, 加大除尘器的过滤面积，以提高脱酸效率。即便如此，脱酸效果也难以令人满意。为此各种提高脱酸效率的技术应运而生。其中，把布袋除尘器收集下来的飞灰不断循环到反应器参加反应的工艺最具代表性。如NID技术、循环流化床技术、或类似循环流化床技术。灰的循环次数由几十倍至近百倍, 从而提高了反应当量比，获得较高的酸性气体去除率（最高可达95%）。
当焚烧炉采用粉尘排放较低的炉排炉时，脱酸系统入口粉尘浓度2-10g/Nm3，以30倍循环量计算，则离开脱酸塔进入布袋除尘器的粉尘浓度是60-300g/Nm3; 即使在除尘器入口的气体分布处, 增加良好的机械分离，获的很高的分离效率40%，布袋面对的粉尘浓度依然高达36-180g/Nm3，高于滤料厂家为达到小于30mg/Nm3排放所要求的小于30g/Nm3粉尘入口浓度。因此，干式循环灰的工艺系统很难使系统二噁英的排放浓度低于0.1TEQ ng/Nm3（欧盟标准）。
4.2 半干法工艺
与干法工艺最大的不同在于喷入的吸收剂为乳浆状，而非干粉。喷入的方式是：在反应器中，利用机械雾化或压缩空气(借用喷嘴)雾化，烟气则与喷入的石灰浆同向或反向充分接触、反应。在酸性气体和石灰反应的同时，石灰浆的水分与热烟气进行热交换，在反应器中完全蒸发，故不会产生废水。
液态的吸收剂雾化后是直径30—80um的液滴，具有大的比表面积与好的中和反应条件，
不采用循环灰，其脱酸效率可高达98%，半干法工艺流程示意图如上图所示。
因此，半干法的脱酸工艺几乎没有增加尾气的粉尘浓度(因投入的石灰浆干燥成固体，实际粉尘浓度增加了约3g/Nm3)。当焚烧炉采用粉尘排放较低的炉排炉时，脱酸系统入口粉尘浓度2-10g/Nm3时，除尘器入口的粉尘浓度低于13g/Nm3，符合滤料厂家为达到小于30mg/Nm3排放所提的除尘器入口粉尘浓度低于30g/Nm3的要求。因此，半干式工艺系统在投入少量活性炭后，可使系统二噁英的排放浓度低于0.1TEQ ng/Nm3。这就是为什么国外垃圾焚烧尾气净化的主流工艺是（喷雾干燥）半干法工艺的原因。
4.3 湿法工艺
由于湿法工艺除尘在脱酸之前，除尘器要受严峻的考验；另外，脱酸后的危险废渣更难处理。这些使得湿法工艺在垃圾焚烧尾气净化中应用较少。
5 结论
5.1 干法循环灰脱酸工艺，在适当加大活性炭投入量时，可以满足目前的国标要求；但很难使系统二噁英的排放浓度低于0.1 TEQ ng/Nm3（欧盟标准要求）。
5.2 半干法最大的特点是反应条件好，脱酸效率高；系统出口粉尘与二噁英的排放浓度容易控制。投入适量的活性炭，二噁英的排放浓度可以达到低于0.1 TEQ ng/Nm3的要求（欧盟标准），是目前最经济的工业解决方案。
因此，从企业承担社会责任与经济的考虑，垃圾尾气净化装置宜遵从产业政策的引导，采用半干法的脱酸工艺。这充分说明了《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》的先进性与前瞻性。