氯堿工業(yè)含氯危廢物焚燒處理技術(shù)

鄒昌武，顏 華，孫永貴，謝濠江（宜賓天原集團(tuán)股份有限公司，四川 宜賓 644000）

氯堿工業(yè)含氯危廢物焚燒處理技術(shù)

鄒昌武，顏 華，孫永貴，謝濠江
（宜賓天原集團(tuán)股份有限公司，四川 宜賓 644000）

分析了液體噴射爐、回轉(zhuǎn)窯以及循環(huán)流化床等 3 種不同焚燒含氯危廢物處理技術(shù)，為氯堿工業(yè)含氯危廢物的研究提供了參考。

氯堿工業(yè)；危廢物；焚燒處理技術(shù)

含氯危廢物是氯堿化工中常見的危廢物質(zhì)，如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯以及廢物分餾再生過程中產(chǎn)生的釜底殘?jiān)?。氯代有機(jī)物都有毒性，其中許多化合物被認(rèn)為 具有“致癌、致 畸、致突變”[1]效應(yīng)。 同時(shí)，由 于氯代有機(jī)物具有高揮發(fā)性和類脂物可溶性，易被皮膚、粘膜等吸收而對(duì)人體造成嚴(yán)重?fù)p害，這些含氯廢棄物均被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2016 版）。 隨著“史上最嚴(yán)的環(huán)保法”《環(huán)境保護(hù)法修訂案》的正式實(shí)施，國(guó)家環(huán)境污染整治力度達(dá)到空前高度?！董h(huán)境保護(hù)主管部門實(shí)施按日連續(xù)處罰辦法》《環(huán)境保護(hù)主管部門實(shí)施限制生產(chǎn)、停產(chǎn)整治辦法》、《企業(yè)事業(yè)單位環(huán)境信息公開辦法》和《行政主管部門移送適用行政拘留環(huán)境違法案件暫行辦法》等 5 個(gè)配套辦法也于 2015 年1月 1日起一并實(shí)施。再加上近年來陸續(xù)實(shí)施的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《土壤污染行動(dòng)計(jì)劃》等，可見國(guó)家對(duì)環(huán)保重視程度越來越高，以環(huán)境污染為代價(jià)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已經(jīng)一去不返。

氯堿工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。但是氯堿產(chǎn)業(yè)鏈中含氯危廢物如果處理不夠徹底，也會(huì)對(duì)周邊居民身體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。 因此，研究和開發(fā)能夠徹底處理氯堿工業(yè)含氯危廢物的工藝技術(shù)刻不容緩。

常見的危廢物處理方法主要包括生物處理方法、化學(xué)氧化還原方法、熱等離子體法、焚燒法等。根據(jù)氯堿工業(yè)危廢物難生物降解、組分十分復(fù)雜、普通處理手段難以處理徹底等特點(diǎn)，采用焚燒處理技術(shù)能使危廢物徹底分解、轉(zhuǎn)化并達(dá)標(biāo)排放，降低危廢物對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境的危害，是處理含氯危廢物最徹底的方法之一。

焚燒處理是所有可燃或需助燃的有機(jī)廢物在850～1 200 ℃的 高溫條件下，含氯廢棄物與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，含氯危廢物經(jīng)高溫氧化分解轉(zhuǎn)換成鹽、HCl、CO2、H2O 等并進(jìn)行余熱回收，鹽和HCl可回收利用，CO2、H2O可直接排放，實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化的目的。

國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的危廢物焚燒爐種類眾多，根據(jù)不同的實(shí)際情況采用不同的爐型。大體上可分為液體噴射爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、流化床焚燒爐等3種。各種焚燒裝置對(duì)各種廢物的適用性見表1[2]。

表1 液體噴射爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、流化床焚燒爐對(duì)廢物的適應(yīng)性

1 液體噴射爐

液體噴射爐一般用于處理可燃性的液態(tài)或漿狀危廢物。液態(tài)危廢物首先被霧化成微小液滴，通過添加輔助燃料，在爐內(nèi)高溫火焰區(qū)域內(nèi)以懸浮態(tài)燃燒。采用旋流或直流燃燒器，使廢水霧滴與助燃空氣混合良好，使廢液在高溫區(qū)內(nèi)充分燃燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣和蒸發(fā)出的可燃物可再次進(jìn)入燃燒室來保證完全燃 燒[3]。

液體噴射爐內(nèi)火焰溫度為1 400～1 650 ℃ ， 煙氣在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間為 0.3～2.0 s，焚燒爐出口溫度為 815～1 200 ℃，燃燒室出口空氣過剩系數(shù)為1.2～2.5，排出的煙氣進(jìn)入急冷室或余熱鍋爐回收熱量[4]。

液體噴射爐的優(yōu)點(diǎn)是可以處理各種不同成分的高濃度廢液，處理量調(diào)整幅度大，溫度調(diào)節(jié)速率快，投資維護(hù)費(fèi)用低[5]。 缺點(diǎn)是處理量小，無法處理高黏度廢水；必須配置不同形式的燃燒器和噴霧器，以處理不同黏度及固體懸浮物含量的廢液[6]；以燃油或燃?xì)庾鳛檩o助燃料，運(yùn)行費(fèi)用高；爐膛中心的高溫會(huì)產(chǎn)生大量的熱力型 NOx，造成二次污染[7]。

噴射爐多用油助燃，廢液處理成本基本上在150～200 元/t；如果采用廢油等作為輔助燃料，則運(yùn)行成本會(huì)大大下降，達(dá)到以廢治廢的目的。

2 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是一種多功能的廢物焚燒裝置，可廣泛用于各種固體廢物、污泥、有毒有害廢物、液體廢物甚至氣體廢物的焚燒?；剞D(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯和二次燃燒室組成，以確保廢物燃燒完全。回轉(zhuǎn)窯按焚燒處理工藝可分為灰渣式回轉(zhuǎn)窯、熔渣式回轉(zhuǎn)窯、熱解式回轉(zhuǎn)窯3種[8]：（1）灰渣式焚燒爐的回轉(zhuǎn)窯溫度控制為 800~900 ℃， 回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的主要是灰渣，冷卻后灰渣松散性較好。 （2）熔渣式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐主要用于處理組成單一、毒性較強(qiáng)危險(xiǎn)廢物，溫度一般在 1 500 ℃以上，目的是 提高銷毀率。 由于熔渣式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐爐膛溫度較高，輔助燃料耗量增大，致使回轉(zhuǎn)窯耐火材料、保溫材料消耗量高。（3）熱解式回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)溫度一般為 700~800 ℃，廢棄物在窯內(nèi)熱解氣化，并進(jìn)入二燃室燃燒，可以大大降低耗油量。 另外由于溫度低，熱損失少，煙氣量在 3種處理工藝中最低，隨之裝機(jī)容量降低，運(yùn)行成本大大降低，但是其缺點(diǎn)是灰渣殘留量高，灰渣焚燒不徹底。

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)空氣量系數(shù)?？刂圃?.1 ～1.2，轉(zhuǎn)速一般控制在 0.2～2.0 r/min，危險(xiǎn)廢物在窯內(nèi)通常停留0.5～2 h ，窯尾排煙速度通常為 3～8 m/s[9]。

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單靈活，適用于處理各種不同形狀的固液體廢物，還可以處理低熔點(diǎn)的危險(xiǎn)廢物。回轉(zhuǎn)窯可以分別接受固體及液體進(jìn)料，也可以將桶裝或大形塊狀固體廢物直接送入窯內(nèi)處理。 窯內(nèi)氣體湍流程度高，氣、固體接觸良好，窯內(nèi)無移動(dòng)的機(jī)械組件，保養(yǎng)容易。 窯內(nèi)固體停留時(shí)間可以由回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的調(diào)整而控制?；剞D(zhuǎn)窯的缺點(diǎn)是需要設(shè)置二燃室，且裝置占地面積大，熱效率較低，造價(jià)高。

3 流化床焚燒爐

流化床焚燒爐由風(fēng)室、布風(fēng)板、密相區(qū)、擴(kuò)展段和稀相區(qū)組成，主要用于處理漿液等難以霧化的黏稠液體或固體廢棄物，也可用于焚燒廢氣。污泥焚燒工藝的關(guān)鍵設(shè)備為焚燒爐[10]，10]，該廠采用流化床焚燒爐工藝。流化床焚燒爐爐膛下部設(shè)置有耐高溫的布風(fēng)板，板上裝有載熱的惰性顆粒，通過床下布風(fēng)，使惰性顆粒呈沸騰狀，形成流化床段，在流化床段上方設(shè)有足夠高的燃燼段（即懸浮段）。 一般廢棄物進(jìn)入流化床后，顆粒與氣體之間傳熱和傳質(zhì)速率很高，物料在床層內(nèi)呈完全混合狀態(tài)，進(jìn)入床層的廢棄物能迅速分散均勻[11]。

由于床料的蓄熱作用，爐內(nèi)傳熱能力很強(qiáng)，溫度場(chǎng)分布均勻，可以在保證廢棄物于較低溫度下達(dá)到很好的燃燒效率，對(duì)于廢棄物的熱值要求相對(duì)較低。 其控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)廢液噴霧質(zhì)量要求較低，NOx 等二次污染生成量低。 流化床焚燒爐的主要缺點(diǎn)是當(dāng)廢液中堿金屬和鹵素含量較高時(shí)，焚燒過程中生成的堿金屬鹽容易和床料結(jié)合成低熔點(diǎn)的共熔體或粘性很強(qiáng)的 Na2SiO3，導(dǎo)致床料結(jié) 焦，硫化失效[12]。

總的來說，3種危廢物焚燒爐有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，見表 2。 實(shí)際選擇過程中，一般根據(jù)需處理的廢棄物形態(tài)、組分、處理量等進(jìn)行選擇，并綜合考慮焚燒爐的運(yùn)行成本、二次污染等情況進(jìn)行選擇。

表2 液體噴射爐、回轉(zhuǎn)窯、流化床優(yōu)缺點(diǎn)比較

4 結(jié)論

（1）對(duì)于生物降解處理和其他常規(guī)處理手段難以徹底處理的氯堿工業(yè)含氯危廢物而言，焚燒技術(shù)是一種極具前景的含氯危廢處理工藝，危廢物分解徹底，對(duì)不同危廢物的適應(yīng)性強(qiáng)，處理能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)減量化、無害化、資源化的目的。

（2）在應(yīng)用較為廣泛的幾種焚燒爐中，液體噴射爐適合處理少量的高熱值廢水，投資維護(hù)費(fèi)用低，但不適合處理高黏度廢水，且會(huì)產(chǎn)生大量的熱力型NOx；回轉(zhuǎn)窯焚燒爐可以同時(shí)處理固體廢物和廢水，但廢水處理量較為有限，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行成本高；流化床焚燒爐可大量高效地處理多種熱值低的廢水，運(yùn)行故障少，二次污染物排放濃度低，但床料會(huì)結(jié)焦，使流化失效；旋轉(zhuǎn)流化床焚燒爐的建造和運(yùn)行成本較高，因而在實(shí)際工業(yè)中應(yīng)用較少。

（3）今后含氯危廢物焚燒技術(shù)的主要研究方向?qū)⒓性谌绾慰刂品贌^程中產(chǎn)生 NOx、二惡英等二次污染物的排放，并根據(jù)不同危廢物的性質(zhì)，優(yōu)化焚燒爐的操作參數(shù)，既達(dá)到較高的焚燒效率又保證較低的污染物排放。

［1］楊鳳林，全 燮，薛大明，等．水中氯代有機(jī)化合物處理方法及研究進(jìn)展．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，1996（6）：36-44．

［2］張國(guó) 平，周恭 明，等．危 險(xiǎn)廢物管理 及其焚燒處理綜 述．能源研究 與信息，2003，19（3）：172－179．

［3］Saxena S C， JotshiC K． Managementand combustion of hazardouswastes．Progress in Energy and Combastion Science，1996（22）：401-425．

［4］別如山，楊勵(lì)丹 ，李 季，等．國(guó) 內(nèi)外有機(jī)廢液的焚燒處理技術(shù)．化工環(huán)保，1999，19（3）：148-154．

［5］Wang L，Wang I，Chang J，et al．Emission of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） from the liquid injection incineration of petrochemical industrial wastewater．Journal of Hazardous Materials，2007，148（1 ／2）：296-302．

［6］徐茂蓉．高濃度有機(jī)廢液焚燒二次污染物排放特性研究．杭州 ：浙江大學(xué)，2005．

［7］王兆 熊，郭崇 濤，張 瑛，等．化 工環(huán)境保護(hù)和三廢治理技術(shù)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984：69-71．

［8］張 燕．我國(guó)垃圾焚燒 現(xiàn)狀及焚燒 爐型的技術(shù)比較．中國(guó)資源綜 合利用，2015（1）：33-35．

［9］陳 敬 軍．危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的工藝設(shè)計(jì)．有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2007，28（z1）：81-83.

［10］朱 江，蔣旭光，劉 光，等．回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢棄物技術(shù)探討．環(huán)境保護(hù)，2004，22（5）：57-61．

［11］Okasha F M，El －Emam S H，Mostafa H K．The fluidized bed combustion of a heavy liquid fuel．Experimental Thermal and Fluid Science，2003，27（4）：473-480．

［12］陳曉平，趙長(zhǎng)遂，沈來宏，等．流化床焚燒技術(shù)在有機(jī)廢液無害化處理領(lǐng)域的應(yīng)用．鍋爐技術(shù)，2001，32（9）：25-28．

Chlorine containing hazardous waste incineration technology in chlor alkali industry

ZOU Chang-wu，YAN Hua，SUN Yong-gui，XIE Hao-jiang
（Yibin Tianyuan Group Co.,Ltd.,Yibin 644000，China）

Analysis of the liquid jet furnace，rotary kiln and fluidized bed incineration of 3 different chlorinated hazardous waste treatment technology，provide a reference for the study of chlorine containing hazardous wastes in chlor alkali industry.

chlor alkali industry； hazardous waste； incineration technology

X781.2

：B

：1009－1785(2017)02-0037-03

2016-10-12