危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝的研究

戴安(中燃宏遠(yuǎn)工程建設(shè)有限公司武漢分公司， 湖北 武漢 430072)

危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝的研究

戴安(中燃宏遠(yuǎn)工程建設(shè)有限公司武漢分公司， 湖北 武漢 430072)

危險(xiǎn)廢物由于其特殊的性質(zhì)會(huì)對人類、動(dòng)物和環(huán)境造成重大的傷害、破壞，不同于一般的固體廢物，危險(xiǎn)廢物需要對其進(jìn)行特殊處理。危險(xiǎn)廢物的處理需遵循“減量化、無害化、資源化”的原則，目前危險(xiǎn)廢物的常用處理工藝為回轉(zhuǎn)窯焚燒，隨著國家環(huán)保政策的收緊，焚燒產(chǎn)生的煙氣的處理技術(shù)也越來越受到廣泛的關(guān)注與重視。本文從危險(xiǎn)廢物的預(yù)處理、余熱回收、煙氣凈化詳細(xì)描述了目前危險(xiǎn)廢物常見的處理方法，并對煙氣凈化提出建議。

危險(xiǎn)廢物；焚燒；煙氣凈化

0 引言

隨著中國社會(huì)的不斷發(fā)展，中國的經(jīng)濟(jì)也在高速發(fā)展，而工業(yè)是支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，工業(yè)的快速發(fā)展伴隨著大量固體廢物和危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生。不同于一般的固體廢物，危險(xiǎn)廢物具有易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、毒害性、傳染性、生物毒性、生物蓄積性、致突變、致癌、致畸性等，如果處理不當(dāng)，會(huì)對人類和環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。

1 危險(xiǎn)廢物的常見處理方法

危險(xiǎn)廢物的處理方法包括物理法、化學(xué)法、生物法、固化處理、海洋處置、地質(zhì)處置、焚燒處理、填埋等。無論是哪種處理方法都需遵守“減量化、無害化、資源化”的原則，其中物理法、生物法是對危險(xiǎn)廢物的預(yù)處理，其目的是改變危險(xiǎn)廢物的性質(zhì)，如減容、固定有毒成分和解毒等，焚燒處理、填埋、固化處理、海洋處置、地質(zhì)處置是對危險(xiǎn)廢物最終處置的方法，達(dá)到減少廢物的數(shù)量、減小廢物的體積，減小或消除其危害性的目的。安全填埋、海洋處置、地質(zhì)處置方法存在占用土地、滲濾液污染地下水及周邊環(huán)境的問題，處置不夠徹底。焚燒技術(shù)是目前危險(xiǎn)廢物處理的常見方法，經(jīng)過焚燒處理，危險(xiǎn)廢物被高溫分解，其中的病菌被徹底消滅，減量效果好，且節(jié)約了土地，焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)過余熱回收可以產(chǎn)生蒸汽，用來供熱和發(fā)電[3]。

2 危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝

危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝一般包括預(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)等。

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)流程包括危險(xiǎn)廢物的儲(chǔ)存、破碎及配伍。

2.1.1 儲(chǔ)存

根據(jù)危險(xiǎn)廢物的不同形態(tài)主要分為固體危險(xiǎn)廢物和液體危險(xiǎn)廢物，固體廢物根據(jù)其形態(tài)分為散裝和桶裝，分別送往散裝固體廢物儲(chǔ)存料坑、桶裝廢物倉庫。液態(tài)危險(xiǎn)廢物主要分為桶裝廢液和罐車廢液，分別通過桶泵、廢液泵送往廢液儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。

2.1.2 破碎

從表1中可以看出，本文算法的定位正確率是最高的。對于CASIA-IrisV2人眼庫，文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]的方法都有較好的定位精度，但文獻(xiàn)[15]平均耗時(shí)明顯高于其它算法，對于自采集數(shù)據(jù)集，文獻(xiàn)[16]的方法準(zhǔn)確率明顯下降，本文的方法仍能保持97.54%的正確率。這充分說明了本文算法的魯棒性[17-19]。本文算法充分考慮了各種影響定位精度的因素，很好的平衡了精度和速度。

對于大塊的固體危險(xiǎn)廢物，不能直接通過進(jìn)料系統(tǒng)送入焚燒爐內(nèi)焚燒，需將其送入破碎機(jī)內(nèi)破碎成小塊，然后再送入焚燒爐。

2.1.3 配伍

在廢物進(jìn)入焚燒爐焚燒處理之前，需要根據(jù)各種廢物的元素分析、工業(yè)分析、低位熱值等參數(shù)合理的配伍，以確保整個(gè)焚燒系統(tǒng)的正常、連續(xù)的運(yùn)行，提高危險(xiǎn)廢物的碳轉(zhuǎn)化率，減少焚燒灰渣中的殘?zhí)苛俊Ｅ湮閼?yīng)考慮：

(1)在控制廢物的熱值和水分的前提下，控制入爐廢物的成分，盡量避免鹵素、硫、氯等有害成分含量高的物質(zhì)的集中燃燒，確保焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定、連續(xù)的運(yùn)行，確保煙氣中有害成分達(dá)標(biāo)排放；

(2)嚴(yán)格將送入焚燒爐內(nèi)的危險(xiǎn)廢物含有的重金屬量控制在一定的范圍內(nèi)，針對重金屬含量高的物質(zhì)，限制其送入焚燒爐的總量，保證煙氣排放達(dá)標(biāo)。固體危險(xiǎn)廢物的配伍主要在固體危險(xiǎn)廢物的儲(chǔ)存區(qū)的混合池內(nèi)完成，液態(tài)危險(xiǎn)廢物的配伍在中和均質(zhì)槽內(nèi)完成。

2.2 進(jìn)料系統(tǒng)

根據(jù)進(jìn)料廢物的形態(tài)，采用不同的進(jìn)料方式。桶裝廢物和大塊散裝廢物經(jīng)過破碎后和小塊的散裝廢物在料坑中混合配伍，然后使用行車抓斗送入進(jìn)料斗再經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入焚燒爐。液態(tài)危險(xiǎn)廢物通過廢液泵和廢液噴槍噴入焚燒爐內(nèi)。

2.3 焚燒系統(tǒng)

焚燒系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是焚燒爐，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型分為機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、固定床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐等?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐具有原料種類適應(yīng)性強(qiáng)、窯內(nèi)氣體湍流程度高、氣固接觸良好、窯內(nèi)固體停留時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。

固體危險(xiǎn)廢物通過螺旋輸送機(jī)、液態(tài)危險(xiǎn)廢物通過廢液噴槍送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫焚燒，使焚燒溫度控制在850℃～1000℃，廢物沿著回轉(zhuǎn)窯的傾斜角度和旋轉(zhuǎn)方向緩慢移動(dòng)，逐漸被干燥、熱解、氧化，廢物中的有機(jī)物氧化分解。回轉(zhuǎn)窯焚燒產(chǎn)生的煙氣和灰渣從窯尾送入二燃室，二燃室中的燃燒溫度控制≥1200℃，煙氣的停留時(shí)間＞2s，使從回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入的煙氣中未燃盡的有害物質(zhì)徹底分解，同時(shí)能夠充分分解有害的臭氣，徹底分解二噁英，焚毀去除率≥99.5%。根據(jù)焚燒的危險(xiǎn)廢物的性質(zhì)，調(diào)整二燃室內(nèi)壁砌筑的耐火材料，保證二燃室的耐火性、防腐蝕性，從而保證二燃室的正常運(yùn)行。

2.4 余熱回收系統(tǒng)

從二燃室出來的高溫?zé)煔夂写罅康娘@熱，可以使用余熱鍋爐回收其攜帶的熱量產(chǎn)生蒸汽，用于供熱或預(yù)熱進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯和二燃室的空氣，提高系統(tǒng)整體的熱效率。煙氣中的粉塵由于冷卻從氣態(tài)變成固態(tài)，通過重力作用落入鍋爐底部的灰倉。同時(shí)可向鍋爐空腔內(nèi)噴入氨水或尿素，采用SNCR(選擇性非催化脫硝)的方法脫除煙氣中的NOX，SNCR爐內(nèi)脫硝效率＞30%。

2.5 煙氣凈化系統(tǒng)

2.5.1 急冷塔

余熱鍋爐排出的煙氣的溫度一般控制在550℃左右，為避開二噁英從頭合成的溫度區(qū)間250～550℃，余熱鍋爐排出的煙氣進(jìn)入急冷塔后，溫度在1s的時(shí)間內(nèi)迅速降低至200℃，有效的避免二噁英的從頭合成。

2.5.2 半干脫酸塔

為減輕后續(xù)設(shè)備除去酸性污染物的壓力，急冷塔排出的煙氣與半干脫酸塔頂霧化噴出的堿液直接接觸，除去煙氣中大部分的HCl、HF、SO2等酸性成分，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，脫酸效率可達(dá)80%以上。

2.5.3 干式脫酸塔

經(jīng)過半干脫酸塔后，煙氣溫度為160～170℃，其中仍含有部分酸性氣體、二噁英及重金屬，利用活性炭和氫氧化鈣與煙氣充分混合，吸附煙氣中含有的二噁英與重金屬，并除去煙氣中殘留的酸性氣體，干式脫酸能達(dá)到50%去除SO2的效率和70%以上脫酸HCl、HF的效率。

2.5.4 催化分解二噁英的布袋除塵器

干式脫酸塔后配置布袋除塵器，可提高對酸性氣體、二f英與重金屬的去除率。煙氣中夾帶的堿性粉末和粉塵隨煙氣由外經(jīng)過濾袋，被截留在濾袋的外表面從而得到凈化，同時(shí)堿性粉末與煙氣中含有的酸性氣體在濾袋的表面進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，進(jìn)一步增加酸性氣體的脫除率，使煙氣中的酸性氣體達(dá)標(biāo)排放。針對廢物的特性以及防止酸性氣體的露點(diǎn)腐蝕，選擇具有耐高溫、耐酸堿腐蝕性的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)作為除塵器的濾布，而其只能消除煙氣夾帶的粉塵中的固態(tài)二噁英，推薦使用ePTFE與具有催化二噁英分解成CO2、H2O及HCl的催化劑結(jié)合在一起的催化劑/ePTFE毛氈作為濾袋的材料，經(jīng)過濾袋上催化劑的催化分解后，煙氣中二噁英的排放濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)及歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.5 濕式洗滌塔

國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，在布袋除塵器后預(yù)留濕式洗滌塔，防止煙氣中的酸性氣體的濃度超標(biāo)，并且能夠進(jìn)一步除去煙氣中殘留的粉塵和重金屬。

2.5.6 煙氣加熱器與排放系統(tǒng)

經(jīng)過濕式洗滌的煙氣的溫度降至60～70℃，但煙氣中含有大量的水汽，為防止后續(xù)引風(fēng)機(jī)的積水和腐蝕，濕式洗滌塔后配置煙氣加熱器，加熱的熱源是整個(gè)系統(tǒng)中余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，煙氣的溫度升至120℃后，從內(nèi)襯玻璃鋼的煙囪排放。

3 結(jié)語

本文通過對危險(xiǎn)廢物處理工藝的研究，采用“分類儲(chǔ)存+大塊破碎+合理配伍”的預(yù)處理流程，作為危險(xiǎn)廢物的初步處置，同時(shí)推薦使用回轉(zhuǎn)窯作為危險(xiǎn)廢物最終處置的設(shè)備，余熱回收的熱量用于預(yù)熱輸入回轉(zhuǎn)窯的空氣并且作為煙氣加熱器的熱源，煙氣凈化工藝采用“急冷塔+半干脫酸塔+干式脫酸塔+催化分解二噁英的布袋除塵器+煙氣加熱器及排放”，能夠重點(diǎn)解決危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的煙氣中二噁英、NOX、酸性氣體等排放不達(dá)標(biāo)的難題，詳述的危險(xiǎn)廢物處理工藝切實(shí)可行、運(yùn)行穩(wěn)定，可帶來顯著的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，可作為以后危險(xiǎn)廢物焚燒處理工程的參考與借鑒。

[1]聶永豐，李金惠.國內(nèi)外危險(xiǎn)廢物處理處置技術(shù)發(fā)展趨勢[A].環(huán)保產(chǎn)業(yè)國際研討會(huì)報(bào)告文集[C]，2003.

[2]林藝蕓，張江山，劉常青,等.我國工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生狀況及產(chǎn)量預(yù)測[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007，28(2-3)：18-21.

[3]賀亞峰.危廢焚燒處理[J].能源與節(jié)能，2014，10(109)：110-112.

戴安(1986- )，男，漢，湖北武漢人，碩士學(xué)位，中燃宏遠(yuǎn)工程建設(shè)有限公司武漢分公司工程師，研究方向：工業(yè)固廢、生活垃圾、危險(xiǎn)廢物焚燒處理、分布式能源技術(shù)研究。