危險廢物焚燒處置技術(shù)應(yīng)用研究

閔海華，王興戩，劉淑玲

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300381）

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危險廢物焚燒處置技術(shù)應(yīng)用研究

閔海華，王興戩，劉淑玲

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津300381）

介紹了危險廢物焚燒處置技術(shù)工程實例，從焚燒技術(shù)要求、工藝流程、關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)參數(shù)等方面闡述了回轉(zhuǎn)窯處置技術(shù)的成熟性、可靠性。

危險廢物；焚燒；回轉(zhuǎn)窯；煙氣治理

用焚燒法處理危險廢物具有無害化程度高、減容效果好、資源化率高、占地面積小等優(yōu)點，能將廢棄物中的有害微生物、病毒等徹底殺死，有害化合物被分解為簡單的無害的物質(zhì)（主要是CO2和H2O），使易燃物質(zhì)被徹底氧化，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)［1］。本研究以某危險廢物焚燒項目為例，對危廢焚燒技術(shù)進(jìn)行分析研究。

1 危廢處理類別和特性

本項目焚燒處理的物料有固態(tài)、半固態(tài)和液態(tài)（見表1），項目擬建設(shè)l條50 t/d焚燒生產(chǎn)線。超負(fù)荷能力10%，24 h考慮；全年處理量按年平均運行330 d計算。焚燒配伍廢物特性見表2。

表1 焚燒車間處理廢物統(tǒng)計

表2 焚燒配伍廢物特性%

焚燒正常處理廢物的S含量不超過2%、Cl含量不超過2.5%。

2 危廢焚燒技術(shù)要求和工藝流程

2.1 技術(shù)要求［2］

1）焚燒爐煙氣在1 100℃以上停留時間大于2 s。

2）焚燒爐出口煙氣中氧含量為6%～10%（干氣）。

3）焚毀去除率≥99.99%。

4）燃燒效率≥99.9%。

5）焚燒殘渣的熱灼減率＜5%。

6）焚燒爐運行中系統(tǒng)確保處于負(fù)壓狀態(tài)，避免有害氣體逸出。

7）焚燒爐設(shè)有尾氣凈化系統(tǒng)、報警系統(tǒng)和應(yīng)急處理裝置。

8）焚燒車間工作制度：實行四班三運轉(zhuǎn)，每班工作8 h。

9）焚燒車間設(shè)計服務(wù)年限20 a，主要設(shè)備焚燒爐使用年限大于15 a。

10）煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。

2.2 工藝流程

焚燒工藝系統(tǒng)由廢物貯存系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、助燃系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、電氣自動控制系統(tǒng)等部分組成。其工藝流程見圖1。

圖1 危險廢物焚燒工藝流程［3］

3 主要技術(shù)參數(shù)

3.1 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

焚燒爐由料斗、進(jìn)料機構(gòu)、回轉(zhuǎn)窯本體、二燃室、緊急煙囪、多燃料燃燒器等組成。

3.1.1 回轉(zhuǎn)窯本體主要技術(shù)參數(shù)

1）窯頭：材質(zhì)20 g，殼體外表面溫度254℃，保溫外表面溫度55℃，耐火層厚度300 mm。

2）本體：直徑3 200 mm（鋼板厚度25 mm），材質(zhì)20 g，窯殼外表面溫度250℃，耐火保溫層厚度300 mm（250 mm耐火層、50 mm保溫層）。

3）運行參數(shù)：動力消耗約22 kW；旋轉(zhuǎn)速度R為0.2～1.2 r/min；傾斜角度1.5°。

4）驅(qū)動方式：通過2個支撐滾筒驅(qū)動回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動設(shè)備主要包括變頻調(diào)速電機和開式齒輪傳動機構(gòu)。

5）控制方式采用自動進(jìn)料控制、機械調(diào)速裝置，附緊急按鈕及現(xiàn)場操作按鈕。

3.1.2 二燃室主要技術(shù)參數(shù)

1）外部高度11 400 mm。

2）外部尺寸?4 800 mm×11 400 mm。

3）煙氣有效停留時間（1 100℃以上有效區(qū)域）2.7 s。

4）保溫外表面溫度49℃。

3.2 灰渣收集、處理系統(tǒng)

焚燒系統(tǒng)中的灰渣主要是指焚燒爐渣，焚燒爐的焚燒殘渣從窯尾進(jìn)入水封刮板出渣機水淬后被刮板出渣機運出，經(jīng)埋刮板輸送機送到設(shè)置的專用渣倉，定期由載重汽車送到穩(wěn)定化/固化車間處理。系統(tǒng)性能參數(shù)如下。

1）灰渣密度1.5 t/m3。

2）灰渣排入溫度800℃。

3）灰渣排出溫度80～100℃。

4）水冷后灰渣粒徑3～10 mm。

5）水箱水溫80～100℃。

6）輸送能力120 kg/h。

7）外形尺寸8 000 mm×900 mm，最大高度2.5 m。尾端水平放置，下設(shè)置滾輪機身由優(yōu)質(zhì)碳鋼制造，刮板由高錳鋼制造，鏈條由高合金鋼鍛造。

3.3 余熱利用系統(tǒng)

高溫?zé)煔怆x開二燃室后，進(jìn)入余熱鍋爐。一方面可回收熱能用于工業(yè)生產(chǎn)，另一方面降低煙氣溫度，保證后續(xù)設(shè)備的使用。余熱鍋爐有鍋筒、蒸發(fā)受熱面、鍋爐范圍內(nèi)管道、吹灰及檢修、鋼構(gòu)架、爐墻幾部分組成。技術(shù)參數(shù)如下。

1）余熱鍋爐進(jìn)口煙溫1 124℃。

2）余熱鍋爐出口煙溫550℃。

3）余熱鍋爐蒸汽性質(zhì)飽和蒸汽。

4）余熱鍋爐蒸發(fā)量6.3 t/h。

5）余熱鍋爐壓力1.27 MPa。

6）余熱鍋爐蒸汽溫度194℃。

7）余熱鍋爐給水溫度104℃。

3.4 急冷塔

為避免二惡英在低溫時的再次合成，要求在1s內(nèi)將煙氣從500℃降至200℃?？紤]到燃燒負(fù)荷對余熱鍋爐出口煙氣溫度造成的波動，急冷塔進(jìn)口溫度設(shè)計為550℃，急冷塔由急冷塔筒體和雙流體噴霧系統(tǒng)組成。技術(shù)參數(shù)如下。

1）進(jìn)口煙氣量19 335 m3/h。

2）煙氣進(jìn)口溫度550℃。

3）煙氣出口溫度195℃。

4）煙氣停留時間0.8 s。

5）急冷塔尺寸?3.25 m×10 m（有效高度）。

6）急冷塔材料10 mm的鋼板+80 mm硅酸鋁纖維氈+80 mm耐磨澆注料。

7）平均噴水量2.2 t/h。

3.5 脫酸系統(tǒng)

脫酸系統(tǒng)是對焚燒過程中產(chǎn)生的尾氣中的SO2、NOx和HCl及重金屬進(jìn)行中和、吸附處理，使污染物的指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放指標(biāo)的要求。脫酸采用干法＋濕法的兩級脫酸工藝。干法脫酸技術(shù)參數(shù)如下。

1）煙氣量22 900 m3/h。

2）脫酸劑耗量約60 kg/h。

3）活性炭耗量約12 kg/h。

4）SO2脫除率＞75%。

5）HCl脫除率＞80%。

煙氣經(jīng)過干法脫酸并經(jīng)過袋式除塵器除塵后經(jīng)引風(fēng)機進(jìn)入濕法脫酸塔，濕法脫酸塔為多級洗滌塔，堿洗去除酸性氣體，達(dá)到深度脫酸目的。濕法脫酸塔中噴入NaOH溶液，去除前端未完全去除的酸性氣體和有害物質(zhì)。堿洗后再進(jìn)一步除霧，以去除酸堿反應(yīng)中可能產(chǎn)生的微小顆粒，其技術(shù)參數(shù)如下。

1）煙氣量23 447 m3/h。

2）脫酸劑耗量約242.6 kg/h（30%NaOH濃度）。

3）耗水量0.98 t/h（補水量）。

4）SO2脫除率＞95%。

5）HCl脫除率＞99%。

3.6 除塵系統(tǒng)（布袋式除塵器）

選用低壓離線長袋脈沖袋式除塵器。袋式除塵器由灰斗、進(jìn)排風(fēng)道、過濾室（中、下箱體）、清潔室、濾袋及框架（籠骨）、手動進(jìn)風(fēng)閥，氣動蝶閥、脈沖清灰機構(gòu)、壓縮空氣管道及欄桿、平臺扶梯、電控等組成。

技術(shù)參數(shù)如下。

1）煙氣量22 945 m3/h。

2）操作溫度160℃。

3）過濾面積1 100 m3。

4）過濾速度0.50 m/min。

5）除塵器阻力＜1 200 Pa。

6）濾袋材料為PTFE＋PTFE覆膜濾料（進(jìn)口）。

7）最高使用溫度：長期小于260℃，瞬時（小于5 min/h）：小于280℃。

8）清灰方式：離線低壓脈沖。

9）清灰周期：有定壓、定時2種，定壓方式是以除塵器的壓差作為清灰條件，壓力高于1 200 Pa時自動清灰；定時是以時間間隔作為清灰條件，每隔1個周期自動清灰1次，本除塵器設(shè)置3檔：20、30、45 min/周期。

10）入口含塵濃度≤10 g/m3。

11）出口含塵濃度≤6 mg/m3。

12）除塵效率＞99.9%。

經(jīng)袋式除塵器捕集的飛灰與脫酸系統(tǒng)各處產(chǎn)生的飛灰一起用埋刮板輸送機送到飛灰儲倉貯存，集中用收運系統(tǒng)的飛灰罐車送到穩(wěn)定化/固化處理車間。

3.7 煙氣再加熱系統(tǒng)

經(jīng)過濕法脫酸后的煙氣由于煙氣中含有大量的水汽，因在經(jīng)過煙囪后形成白煙，對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為了解決形成白煙的問題，在濕法脫酸后設(shè)置了煙氣加熱器，將脫酸后約75℃的煙氣升溫到約155℃，解決了煙氣中的水汽對引風(fēng)機及煙囪的腐蝕，同時也解決了煙囪冒白煙的問題。

4 結(jié)論

危廢焚燒采用回轉(zhuǎn)窯，其煙氣治理采用急冷、脫酸、布袋除塵、再加熱等凈化措施后，煙氣排放能夠達(dá)到國標(biāo)要求。

［1］張東偉，楊紅芬，高明智.危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)工程概述［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（10）:56-58.

［2］周苗生，李春雨，蔣旭光，等.危險廢物焚燒處置煙氣達(dá)標(biāo)排放研究［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011（1）：30-33.

［3］中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司.濱州危險廢物處置中心初步設(shè)計文件［R］.2014.

Application of Hazardous Waste Incineration Technology

Min Haihua，Wang Xingjian，Liu Shuling
（North China Municipal Engineering Design and Research Institute，Tianjin300381）

The engineering example of hazardous waste incineration disposal technology was introduced.The maturity and reliability of the rotary kiln disposal technology from the aspects of the technical requirements，the process flow and the technical parametersofthe key equipment were expounded.

hazardouswaste；incineration；rotary kiln；flue gastreatment

X705

B

1005-8206（2017）02-0068-03

閔海華（1979—），在讀博士，高級工程師，主要從事生活垃圾處理、工業(yè)危廢處理和餐廚垃圾資源化處置等設(shè)計研究工作。

2017-03-03