近年来中国越来越多的生活垃圾、危险废物以及医疗垃圾焚烧炉在不断投入运行。然而，在运行过程中的剧毒性物质二恶英的超标排放是所有焚烧炉所不能忽略的问题，而且引起了一系列的社会问题。本文针对现今焚烧炉运行过程中的问题进行研究，对生活垃圾、危险废物以及医疗垃圾焚烧炉的二恶英排放特性进行了调查研究，并针对性地通过相关控制方法探讨了降低二恶英排放的主要因素。另外，开发了针对飞灰和烟气中二恶英减排的新型设备和技术，通过相关的实验论证了设备的可行性和控制效果。研究的主要结果如下： (1)本文通过对典型的流化床生活垃圾焚烧炉二恶英排放特性进行调查分析，发现流化床在检测条件下当无活性炭喷射时其PCDD/Fs毒性浓度排放在0.073-14.8 ngI-TFEQ/Nm3之间，当有活性炭喷射时在0.064-4.70 ng I-TEQ/Nm3之间，飞灰的PCDD/Fs浓度在254-8200 ng I-TEQ/kg之间，新安装的布袋除尘器对PCDD/Fs的去除能力比旧布袋明显要高；烟气在锅炉中就存在异相催化生成的de novo反应，提高炉膛的燃烧温度对PCDD/Fs的生成有重要的作用，但不是影响PCDD/Fs排放的主要原因，烟气经净化设备的冷却过程是PCDD/Fs超标排放的主要原因；活性炭喷射能显著提高布袋除尘器的PCDD/Fs去除效率，而且新布袋条件下的去除效率要明显高于旧布袋条件，但是运行较久的布袋由于“记忆效应”的影响，即使活性炭喷射条件下也不能保证PCDD/Fs的达标排放；垃圾焚烧低负荷条件下的PCDD/Fs生成能力要强于高负荷条件，不同焚烧负荷也引起重金属的改变，其在飞灰中的重金属浓度除Cu外随焚烧负荷的增加而增加； (2)本文研究的3个医疗废物焚烧炉烟气中PCDD/Fs排放差距较大，炉渣中的PCDD/Fs毒性浓度要比飞灰中小1-2个数量级，3个医疗废物焚烧炉的PCDD/Fs排放因子表明医疗废物焚烧炉的排放因子普遍要高于生活垃圾焚烧炉；危险废物焚烧炉处于活性炭长期喷射条件时，短暂停止喷射并不会造成出口尾气的PCDD/Fs浓度增加，但是对于长期无活性炭喷射的焚烧炉而言，活性炭的喷射对PCDD/Fs的去除效果比较明显，而且活性炭喷射量越大其去除效果也越加明显；危险废物焚烧炉在起炉过程中PCDD/Fs排放是总烟气排放的重要组成部分，本研究表明，焚烧炉起炉阶段PCDD/Fs在单位时间内的排放能力要比正常运行条件高56倍，Start-up阶段的PCDD/Fs排放量为年总排量的55.5％，I-TEQ排放量为50.5％；氯苯在起炉和正常运行条件下的排放特性跟PCDD/Fs类似，但是在浓度上要高PCDD/Fs两到三个数量级。对氯苯跟PCDD/Fs可能的关联研究发现，高氯代的氯苯如HxCBz同PCDD/Fs浓度的关联性较好；然而，同1-TEQ关联最好的是1，2，4，5-TeCBz，是实际危险废物焚烧炉的出口烟气排放中PCDD/Fs的最佳候选指示物。 (3)本文利用模拟飞灰研究SO2抑制二恶英生成的机理，发现当反应温度为300℃时PCDD/Fs的生成能力最强；SO2对反应中飞灰生成PCDD/Fs能力的抑制作用非常明显，而且随着温度的升高，其抑制作用增加；反应后通入SO2对PCDD/Fs抑制效果不是很明显，因此本文研究认为SO2对PCDD/Fs的抑制机理主要通过对催化剂如CuCl2的失活，而不是抑制气相的生成或者与PCDD/Fs本身参与反应；通过对反应过程中无机物质转归的模拟，发现当无SO2时，300℃前CuCl2能保持稳定，但是当温度继续增加后其分解，导致催化活性降低，模拟结果很好地印证了本实验中300℃时最大PCDD/Fs生成的现象；当有SO2时，模拟结果表明其抑制PCDD/Fs生成的机理是，一是将具有催化活性的CuCl2转变为无催化活性的CuSO4，二是减少主要反应元素Cl2的生成量，而且将最适生成温度从低温转移到高温。 (4)本文对危险废物焚烧飞灰(HFA)与生活垃圾焚烧飞灰(MFA)进行比较，发现HFA的比表面要远大于MFA，HFA具有更小的颗粒直径分布，而且在10μm以下的分布要远大于WFA；通过热释放化学动力学分析表明，飞灰在低温时发生反应的活化能较低，高温时的活化能较高，约为低温条件下的两个数量级，其可能发生残炭气化的化学反应。红外谱图分析表明，低温时产物主要是H2O和CO2，应该是物理的升温反应引起的气体的挥发；高温时残炭的气化生成H2O和CO2，在碳含量过高时，有部分的CO生成；飞灰在氮气气氛处理时PCDD/Fs的去除能力在300℃时便能满足大幅度降解的要求，温度增加时去除能力更为显著，PCDD/Fs去除的主要原因是脱氯和降解的反应的结果；气流速度提高能导致飞灰中PCDD/Fs去除效率的增加，但是在脱附烟气中，当流速度增加到4cm/s时，气相中PCDD/Fs浓度和I-TEQ浓度显著增加；而且不同种类的飞灰，尽管原始飞灰中PCDD/Fs浓度不大一致，热处理后的PCDD/Fs都较小，但是脱附至烟气中PCDD/Fs的浓度却明显不同；飞灰在热处理应用平台中的应用表明，热处理后PCDD/Fs浓度的总去除效率为66.9％，I-TrEQ浓度的总去除效率为54.3％，PCDD/Fs主要分布在飞灰上，说明热处理技术在含有高浓度PCDD/Fs飞灰处理中应用的可行性。 (5)本文通过硫基抑制剂在实际危险废物焚烧炉中的应用，发现硫铁矿和硫酸铵作为抑制剂跟危险废物的掺烧能较大幅度增加烟气中的SO2浓度，能提高PCDD/Fs抑制剂的氛围浓度。硫基抑制剂的掺烧对烟气排放的PCDD/Fs减排能力相对较小，但是对整体的排放因子减量率为50％以上；基于飞灰热处理及硫基循环抑制二恶英生成与排放的应用平台的应用表明系统对SO2有一定程度的积累，而且外源硫基的添加能明显增加系统内的SO2浓度，硫铁矿作为外源硫基在系统内SO2积累能力要明显强于气体SO2作为外源硫基；应用平台初始运行下应用平台的运行虽然能在一定程度上降低PCDD/Fs排放的浓度，但是其降低程度有限。飞灰热处理的能力随着SO2积累能力的增加而提高，同时整体的PCDD/Fs排放因子也随着系统的运行而减少；应用平台在长期运行下布袋出口的PCDD/Fs排放会显著增加，可能的原因是“记忆效应”的影响，但是对于长期运行条件下的PCDD/Fs排放控制更具有效果，整体排放因子的减量率能达到80％以上，而且当硫铁矿作为外源硫基时，在10％的配比下能保证90％以上的PCDD/Fs排放因子减排，而且烟气的PCDD/Fs能保证在0.1 ng I-TEQ/Nm3左右。
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