危險廢物焚燒煙氣處理工藝研究

蘇愛華 孫超

（1上海復(fù)觀環(huán)境科技有限公司上海2004372上海奕茂環(huán)境科技有限公司上海201499）

危險廢物焚燒煙氣處理工藝研究

蘇愛華1孫超2

（1上海復(fù)觀環(huán)境科技有限公司上海2004372上海奕茂環(huán)境科技有限公司上海201499）

本文介紹一套危險廢物焚燒煙氣處理工藝，提出采用濕式吸收塔、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子反應(yīng)器、布袋除塵器、濕式噴淋塔以及加熱除霧處理，可有效抑制二惡英的再合成及降低酸性氣體的排放，達(dá)到歐盟DIRECTIVE 2000/76/EC的標(biāo)準(zhǔn)要求。

危險廢物；焚燒；煙氣處理

引言

危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)確定為具有危險性的廢物[1]。危險廢物具有反應(yīng)性、爆炸性、腐蝕性、急性毒性以及浸出毒性等，會對生態(tài)環(huán)境及人體健康構(gòu)成嚴(yán)重危害[2]。我國危險廢物產(chǎn)生量遠(yuǎn)大于現(xiàn)有具備危險廢物許可的處置量，目前危廢的處理方法主要有兩種:資源利用和無害化處置，而無害化處理又分為填埋、焚燒和水泥窯協(xié)同處置。其中焚燒是最重要的無害化處理手段。

由于危險廢物種類繁多、來料不確定性，配伍的不確定性，造成焚燒煙氣進(jìn)口濃度及物質(zhì)含量存在較大浮動，從而使末端治理比一般行業(yè)同等風(fēng)量在治理難度上要大得多。目前主流的焚燒工藝都是采用焚燒爐+二燃室+余熱回收+煙氣凈化的設(shè)計。典型的煙氣凈化工藝多數(shù)采用煙氣急冷+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵+濕法脫酸的煙氣凈化技術(shù)[3，4]。本文結(jié)合沈陽某項目工程示例，介紹了一套引進(jìn)德國技術(shù)的半干法焚燒煙氣處理工藝。

1項目概述

本項目為在沈陽化工園區(qū)建造的一個日處理量100t/d的危險廢物焚燒處理裝置，主要危廢種類包括HW02醫(yī)藥廢物、HW03廢藥物等21類可焚燒處置的危險廢物。整個焚燒工藝包括自動進(jìn)料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、二燃室焚燒、余熱回收系統(tǒng)（發(fā)電）、煙氣處理系統(tǒng)。

2煙氣進(jìn)出口設(shè)計參數(shù)

為適應(yīng)日益提高的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，本項目設(shè)計出口排放濃度按照歐盟DIRECTIVE 2000/76/EC的標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計，進(jìn)出口煙氣參數(shù)如下表1。

表1 煙氣進(jìn)出口參數(shù)表

3煙氣處理工藝

整套煙氣處理工藝流程如下圖1所示。

圖1 煙氣凈化工藝流程圖

3.1 第一階段：吸收冷卻塔

首先余熱鍋爐排出的煙氣進(jìn)入吸收冷卻塔，在吸收冷卻塔中噴入石灰漿液，通過液體霧化吸收熱量來降低氣體溫度，并增加含塵氣體的濕度，這有利于促進(jìn)熟石灰與酸性氣體的反應(yīng)，提高熟石灰的使用效率。該階段主要是吸收氟化氫，氯化氫和三氧化硫等酸性氣體成分，同時為下游調(diào)節(jié)干法吸附提供足量的熟石灰。

為了使含塵氣體的溫度降到200°C左右，并使含塵氣體中的酸性氣體成分如SO3和HF，HCl和熟石灰反應(yīng)，煙氣系統(tǒng)須在除塵器前端配置一個用于含塵氣體降溫和酸性氣體的吸收冷卻塔。

來自余熱鍋爐的高溫?zé)煔鈴臐袷轿账敳窟M(jìn)入，在吸收冷卻塔中煙氣與頂部噴入的石灰漿液直接接觸，將煙氣溫度從600℃左右驟降至200℃左右，同時吸收大部分SO3和HF等酸性氣體成分，同時避開二惡英再合成的溫度段，從而達(dá)到抑制二惡英再生成的目的。石灰漿液的添加量通過檢測到吸收冷卻塔內(nèi)的溫度自動調(diào)節(jié)。噴嘴的兩個入口分別用于連接石灰漿液和壓縮氣體（雙流體），由噴嘴噴出的霧狀液滴在很短時間內(nèi)就會氣化。

3.2 第二階段：轉(zhuǎn)子反應(yīng)器

采用優(yōu)質(zhì)的熟石灰和活性炭添加劑，在反應(yīng)器中實現(xiàn)干法吸收。其中熟石灰可以用于吸收含氟、含氯和含硫的酸性氣體成分；活性炭則用于二惡英和其他有機(jī)高分子成分以及有可能極少量的重金屬例如汞的吸附。

利用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子循環(huán)工藝，使循環(huán)的顆粒物均勻地分布于除塵器上游的含塵氣體中，有效提高熟石灰與廢氣充分的接觸面積。

該階段由如下單元組成：

3.2.1 粉末添加劑

活性炭粉末添加劑通過加料系統(tǒng)和物料輸送系統(tǒng)不斷地加入含塵氣體中。添加劑從反應(yīng)室下方靠近調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的地方加入反應(yīng)器，經(jīng)過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子使添加劑粉末均布在含塵氣體中。

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子需要保證:當(dāng)轉(zhuǎn)子在含塵氣中逆氣流轉(zhuǎn)動時，防止粉塵沉降；即使在高濃度顆粒物的情況下，也能促使再回收的顆粒在塵氣中均勻分布；打碎大的團(tuán)狀聚合物。

3.2.2 回灰系統(tǒng)

為了提高添加劑的使用效率，系統(tǒng)需設(shè)計能夠可靠處理大量循環(huán)物料的回灰系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子回灰系統(tǒng)可以把顆粒物多次回收，從除塵器中輸送往反應(yīng)器中。

在添加劑循環(huán)率特別高的情況下，回灰系統(tǒng)須保證有效地提高酸性氣體成分的分離效率，并且最大程度減少添加劑的消耗量。

（1）增加添加劑粉末在除塵系統(tǒng)內(nèi)的停留時間；

（2）在除塵器上游的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子附近的含塵氣體中充滿高濃度的添加劑粉末；

（3）能夠使在布袋上沉降的粉餅層不斷地更新。

3.2.3 含塵氣體成分的吸收

新加入的添加劑和循環(huán)顆粒物會在反應(yīng)室內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子附近和除塵器的含塵氣室中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過回灰系統(tǒng)循環(huán)利用的顆粒物增加了含塵氣體的吸附效率。

3.2.4 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子反應(yīng)器

反應(yīng)器的設(shè)計需考慮采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子或其它形式裝置使含塵氣體中的粉塵和顆粒物均勻分布，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的拐彎處不會產(chǎn)生沉淀。反應(yīng)器入口和出口的管道為含塵氣體和添加劑之間的化學(xué)反應(yīng)和物理吸附提供場所和充足的反應(yīng)時間。在反應(yīng)器中實現(xiàn)含塵氣體的預(yù)分離。

3.3 第三階段：帶塵過濾器的布袋除塵

除塵系統(tǒng)主要用于上述兩個階段含塵氣體中的粉塵的過濾。需特別注意的是，從除塵器捕集的物料（含粉塵及未完全反應(yīng)的熟石灰及活性炭）須盡可能在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用，從而減少運營成本，減少添加劑的使用量，并且最大程度降低系統(tǒng)產(chǎn)生的固體垃圾量。

除塵系統(tǒng)第3個階段的反應(yīng)產(chǎn)物和含塵氣體中的粉塵停留在布袋表面（塵餅層）。酸性氣體在塵餅層與添加劑進(jìn)一步反應(yīng)，例如：SO3和HF，二英和微量的重金屬。為了使除塵器中含塵氣體的溫度不會低于露點，除塵器中最低的溫度取決于含塵氣體中水和酸的露點，通過調(diào)節(jié)上游含塵氣體溫度來調(diào)節(jié)。

為了有效提高過濾精度，需要對布袋針刺氈進(jìn)行表面處理，濾袋采用超細(xì)纖維或PTFE覆膜。清灰方式采用壓縮空氣脈沖反吹。

除塵器各模塊之間須相互隔離，可實現(xiàn)離線清灰。在其中一個模塊停止工作的條件下，剩下的模塊可以完成含塵氣體的過濾工作。

3.4 第四階段：濕式噴淋塔（及上游的熱交換器）

濕式噴淋塔是將堿液槽中的洗滌液均勻的噴淋在通過的煙氣中，從而使煙氣的酸性氣體充分中和，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此處主要的吸收溶液為氫氧化鈉，以保證氯化氫和氟化氫達(dá)到歐盟超低排放標(biāo)準(zhǔn)。同時，為防止煙氣排放有白霧出現(xiàn)，在噴淋塔之后加了一組熱交換器，使排放尾氣無白霧出現(xiàn)。堿液槽

為了最少工藝廢水的排放，洗滌塔溶液會排入堿液槽。需要向堿液槽中添加熟石灰添加劑粉末。

濕式吸收塔噴嘴和堿液槽之間通過循環(huán)泵來輸送堿液。在從噴嘴噴出之前，堿液會和壓縮氣體進(jìn)行混合。在這樣的情況下，從堿液會以霧狀的形式從噴嘴噴出，均勻的分布于含塵氣體中。

結(jié)語

隨著國家節(jié)能減排的大力倡導(dǎo)，新的危廢焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的推行已如箭在弦[3]，引進(jìn)先進(jìn)的焚燒煙氣處理工藝已成大多新上項目的趨勢，本文所設(shè)計的工藝路線符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)，是符合未來發(fā)展趨勢的先進(jìn)處理工藝。本工藝主要優(yōu)點如下：

（1）吸收冷卻塔既起到中和酸性氣體成分，又滿足了環(huán)保上要求從余熱鍋爐500℃降到200℃的急冷要求。

（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子反應(yīng)器可達(dá)到同時去除二惡英、重金屬及其他有機(jī)組分。

（3）焚燒煙氣處理采用濕式吸收塔、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子反應(yīng)器、布袋除塵器、濕式噴淋塔以及加熱除霧的處理工藝，可以實現(xiàn)煙氣排放達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

[1]CJ/T 65-2004，市容環(huán)境衛(wèi)生術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2]王少權(quán)等.危險廢物焚燒煙氣凈化工藝研究[J]，能源環(huán)境保護(hù).2012（26）:2

[3]束欣冉，何輝.危險廢物焚燒處置煙氣污染物控制工藝的研究及優(yōu)化[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2017（16）:3

[4]危險廢物焚燒中鍋爐排污水回用于煙氣脫酸的可行性分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保.2016（10）:130