2018年12月5日，我国是世界上人口最多的国家，也是人口死亡数量最大的国家，受土地资源等诸多条件的限制，国家对殡葬方式进行了一系列改革。目前，火葬作为国家倡导的一种殡葬方式而被推行。但遗体火化和遗物祭品焚烧过程会产生有害大气污染物，而且由于殡葬行业的特点，烟囱高度普遍较低，大气污染物近地面扩散，从而对周边环境及人体健康产生影响。国家“十二五”科技支撑计划项目“殡葬行业节能减排技术与示范”（2014BAC11B00）课题一“殡葬业二噁英减排技术与示范”（2014BAC11B01），将过程控制与末端治理相结合，采用先进、成熟的污染防治技术，减少污染物排放。根据课题的研究目标，完成了殡葬业二噁英协同减排实验示范装置的试制、安装、调试、试运行、优化和示范，实现了全程温度控制和操作系统自动化控制，开展了不同工况的实验研究，获得了科研实验数据，确定了有效的“急冷→干法脱酸→活性炭喷射→袋式除尘器→排放”二噁英减排技术方法，对二噁英减排示范装置（包括中试）进行测试，结果显示二噁英等排放达到了GB 13801-2015《火葬场大气污染物排放标准》限值要求。
该课题由民政部一零一研究所主持承担，烟台润德工贸有限公司和常州八达环保设备有限公司参与完成。民政部一零一研究所先后承担完成了与该课题相关的“十一五”国家科技支撑计划“殡葬领域污染物减排和遗体处理无害化公益技术研究与应用”项目中“火化过程中污染物——二噁英减排技术研究”课题和国家科技管理部门课题任务“火化过程中主要污染物生成研究”等；组织制定了国家强制性排放标准GB 13801-2015《火葬场大气污染物排放标准》，已于2015年7月1日起实施；按照我国履行《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（POPs公约）和《国家实施计划》中的有关具体要求，先后开展了对遗体火化过程中二噁英排放现状测试调查，估算了殡葬业（遗体火化）二噁英年排放量等具体基础性工作；制定了《殡葬业二噁英减排近期计划及远期战略规划》；编制完成殡葬业二噁英污染物减排技术导则。通过近几年科研项目的实施和完成，在POPs污染控制方面积累了一定的经验，同时结合多年的殡葬科研与环境监测工作实践，培养了一批年轻的殡葬环保科研人员，为殡葬业科学研究工作奠定了扎实的基础。
该课题共完成“殡葬业二噁英减排技术评估报告”1份，提交课题年度报告2份，提交课题验收自评价报告1份，提交课题技术总结报告1份，提交检测报告4份，研发了遗体火化二噁英污染物协同减排实用技术，研制中试装置1套、示范装置1套。在SCI期刊《大气环境》（Atmospheric Environment）上发表论文1篇，在《环境科学》期刊发表论文1篇。完善了“十一五”课题成果《火葬场大气污染物排放标准》的有关内容。创建殡葬业二噁英减排技术中试实验基地120m2，创建殡葬业二噁英减排技术示范基地80m2。
一、研究过程
火化是一次性地将遗体和随葬品送入火化机主炉膛进行高温燃烧，产生的烟气通过再燃室再次进行高温燃烧，直至所有可燃烧组分完全燃尽，烟气最终经烟道排放的过程。课题组通过对殡葬业二噁英减排效率、协同减排效果、二次污染、投资/运行成本、能耗、物耗及技术的成熟水平等多项指标进行综合考虑，分析了殡葬业二噁英控制技术需求、适应能力、经济性、运行现状和存在的一些现实问题。通过查阅国内外大量文献资料、法律法规、技术报告、期刊专利等，撰写完成了“殡葬业二噁英减排技术评估报告”。报告在反映我国殡葬行业火化污染控制技术现状的情况下，给出了可以借鉴的国外发达国家采用的一些火化控制技术，有利于今后殡葬业履行POPs公约执行力的进一步提升，为更好地贯彻实施国家强制性排放标准《火葬场大气污染物排放标准》（GB 13801-2015）、规范行业环境行为、减少环境污染提供了理论和技术依据。
2016年4月24日，民政部一零一研究所在北京组织专家就承担的“十二五”国家科技支撑计划课题“殡葬业二噁英减排技术与示范”实施方案进行了论证。课题组与参加单位根据专家论证结论对技术路线进行了改进和完善，并开始着手进行“殡葬业二噁英协同减排实验装置”的试制加工。
课题技术方案论证会
“殡葬业二噁英协同减排实验装置”采用“急冷→干法脱酸→活性炭计重定量喷射→袋式除尘器→排放”组合的技术路线进行中试试验。工艺流程如图所示。
殡葬业二噁英协同减排中试实验装置工艺流程图
二、设计方法
（一）烟气急冷装置的设计
遗体火化烟气经过主燃室850℃以上高温燃烧后，进入二次燃烧室，燃烧室温度应保持在850℃左右，烟气停留时间≥2s，控制一定的含氧量，此时各种有机物已经全部分解；当高温烟气进入急冷装置时，使火化烟气温度快速冷却至230℃左右，完成瞬间最大限度地越过二噁英再生成温度区。
课题组确定了急冷装置结构和基本参数，计算了热平衡和热交换面积。该系统全部采用不锈钢为原料，系统内部经过特殊防腐材料处理，可有效防止有害物质的侵蚀，提高了设备的使用寿命。这种方法具有烟气总量少、运行设备总阻力小、噪声低等特点；同时比空气换热强制冷却方法冷却时间短，运行阻力小。
（二）脱酸与活性炭喷射系统设计
该装置主要由触摸屏、仪表、高精度称重模块、拉力传感器、称重料斗、螺旋给料机（带搅拌）、喷射风机、反应箱等组成，占地面积小，计量精确，可随时输入喷射量参数，自动调整喷射数值，触摸屏彩色中文图像显示，具备数据查询报表打印和重要数据密码保护功能。称重仓配置3只高精度传感器（万分之二），采用悬浮式直接计量结构，通过高分辨率的数字模块（0～100万），将传感器信号直接转换为数字信号，通过通讯方式传输到触摸屏，转换为实际重量。使用时人工将称重料斗加满料，设定好流量，运行后每隔1秒钟测一次当前重量，计算出1秒钟的缺失量，再根据该值换算出流量，通过该流量和设定流量比较，根据差值调节变频器的频率改变给料机的下料速度，使下料量稳定到设定流量上。该课题活性炭喷射量控制在200～500g/h。
（三）布袋除尘器设计
课题组综合考虑火化过程和烟气排放的特性、处理的烟气量大小、合适的滤料、允许的压力损失、过滤气速，计算了过滤面积等技术参数，为保证使用效果，采用耐酸、耐碱、耐高温布袋，耐温≤250℃，布袋数量为200条，长度1500mm，确保达到最佳反吹效果。
（四）中试装置炉体设计
该课题采取过程控制技术，将中试实验装置炉体部分设计为全自动台车型拣灰炉，采用三次燃烧、上排烟结构的炉体设计；炉膛内部采用新型特制耐火材料砌筑，进尸炕面选用特制一体式浇筑抗温度骤变材料；通过理论计算，优化了再燃室容积设计，增设了三次燃烧室，延长多回程烟道，三级燃烧室温度可以控制在850℃以上；通过多次燃烧达到可燃物完全燃烧，同时有效降低有害物质含量，减轻二噁英减排系统的负担；提高烟气在燃烧室的停留时间，提高烟气的湍流度。
三、中试和示范效果
安装现场图片
2016年9月，课题组开始进行中试实验装置整体安装。安装地点是江苏徐州市第一殡仪馆。
课题组人员对“殡葬业二噁英协同减排中试实验装置”开展了不同工况下的15项科研实验，根据相关参数的变化对关键部分进行了优化改进，最终将“殡葬业二噁英协同减排中试实验装置”调控至最佳工作状态。2016年11月14日，课题组委托国家环境分析测试中心按照GB 13801-2015《火葬场大气污染物排放标准》中新建单位各污染物排放标准限值的要求，对“殡葬业二噁英协同减排中试实验装置”运行情况进行现场采样测试。测试结果：烟尘3.71mg/m3、二氧化硫16mg/m3、氮氧化物191mg/m3、一氧化碳103mg/m3、氯化氢15.3mg/m3、汞“未检出”、烟气黑度＜1级；火化烟气排放二噁英类毒性当量（TEQ）质量浓度测试结果平均值为0.039ng/m3。表明二恶英等各项污染物均达到了GB 13801-2015《火葬场大气污染物排放标准》中新建单位各污染物排放标准限值的要求。
课题组选择贵州龙凤园陵园有限公司作为示范地点，在中试试验的基础上，根据示范地点的实际情况对二噁英减排技术进行了优化、改进，完成了殡葬业二噁英减排技术示范。
殡葬业二噁英减排技术示范现场图片
2017年8月17日，课题组委托国家环境分析测试中心对本课题“殡葬业（遗体火化）二噁英减排技术示范装置”实际效果进行现场采样测试。火化烟气排放二噁英类毒性当量（TEQ）质量浓度测试结果平均值为0.096ng/m3，达到了标准排放限值0.5ngTEQ/m3的要求。课题组认为，“急冷→干法脱酸→活性炭计重定量喷射→袋式除尘器→排放”组合技术工艺对协同控制殡葬业二噁英等污染物排放具有实际应用价值，可以进行技术成果转化。
该课题的完成，对更加有效控制和消减殡葬行业遗体火化和遗物祭品焚烧形成的污染物排放，进一步提高殡葬整体装备制造水平和技术含量，贯彻实施《中华人民共和国大气污染防治法》第八十三条规定和《火葬场大气污染物排放标准》（GB13801-2015）提供了环保技术支撑和示范依据，对全面提升殡葬生态环境质量将起到积极的促进和推动作用。同时，也为建立和提高殡葬环境治理体系和治理能力，践行“民政为民、民政爱民”工作理念，促进殡葬环保事业健康发展提供了方案。
