危險廢物焚燒處置技術(shù)

張超，申巧蕊

（中材建設(shè)有限公司，北京 100176）

1 引言

根據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染防治法》的規(guī)定，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)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險性的廢物。危險廢物具有毒性、易燃性、易反應(yīng)性、腐蝕性、爆炸性、傳染性的廢物，對人類和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。

2 背景及現(xiàn)狀

2.1 行業(yè)發(fā)展歷程

危險廢物處置行業(yè)的發(fā)展高度依賴法律法規(guī)和政策引導(dǎo)，環(huán)保法規(guī)越健全、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境執(zhí)法越嚴(yán)格的國家，危險廢物處理行業(yè)也就越發(fā)達(dá)。我國雖然早在1989年參與簽署了《控制危險廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置的巴塞爾公約》，但直到1995年，才出臺《固體廢物污染防治法》，是第一次從法律方面涉及危險廢物管理。2003年非典事件的爆發(fā)，使得我國危險廢物和醫(yī)療廢物處置需求和處置技術(shù)的矛盾凸顯，加快了危險廢物控制管理的步伐。2004年，相繼發(fā)布《危險廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，修訂《固體廢物污染環(huán)境防治法》，出臺《危險廢物經(jīng)營許可證管理辦法》《危險廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價技術(shù)原則》等一系列的法律法規(guī)；2013年兩高的司法解釋和2014年新環(huán)保法的頒布成為環(huán)保行業(yè)加速發(fā)展的重要催化劑，到2016年，我國已發(fā)布第三版《國家危險廢物名錄》。

2.2 危險廢物處置技術(shù)

危險廢物的處置技術(shù)包括物理、化學(xué)、生物處置技術(shù)、固化/穩(wěn)定化處置技術(shù)和熱處置技術(shù)。熱處置技術(shù)包括焚燒、熱解、氣化、熔融等，其中焚燒因具有減容、減量、無害化程度高、可回收能量等特點(diǎn)，是危險廢物處置最有效的手段之一[2]。

國內(nèi)大多數(shù)項(xiàng)目為區(qū)域性危險廢物處置，處理的廢物種類繁多，熱值、形態(tài)、有害成分波動大，易造成焚燒工況不穩(wěn)定、煙氣排放不達(dá)標(biāo)等問題，形成治污企業(yè)不自潔的現(xiàn)象。而焚燒處理對象是焚燒技術(shù)選擇的重點(diǎn)，目前回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)因其適應(yīng)性強(qiáng)，可以焚燒處置不同形狀、物態(tài)的危險廢物，是最主要的焚燒技術(shù)。

本文針對以上問題，提出將焚燒控制過程前移，通過智能倉儲和預(yù)配伍系統(tǒng)的控制管理，根據(jù)物料特性進(jìn)行分類預(yù)處理，將焚燒控制過程前移，保證入窯焚燒的危險廢物熱值、元素含量等穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，有效提高窯爐焚燒工況的穩(wěn)定性。

3 焚燒處置技術(shù)工藝流程

危險廢物焚燒處置工藝系統(tǒng)主要包括：倉儲系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、灰渣收集及運(yùn)輸系統(tǒng)。工藝流程如圖1所示。

圖1 焚燒處置工藝流程

危險廢物從產(chǎn)廢單位運(yùn)輸至處置單位后，先放入暫存庫暫存，經(jīng)過化驗(yàn)員檢測結(jié)果出來后，配伍軟件結(jié)合庫存，給出配伍方案。固態(tài)廢物經(jīng)過破碎等預(yù)處理后，通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)送入回轉(zhuǎn)窯；液態(tài)廢物經(jīng)乳化后由噴槍直接噴入回轉(zhuǎn)窯；進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后的廢物在窯內(nèi)不停翻動、加熱、干燥、氣化和燃燒，回轉(zhuǎn)窯的燃燒溫度為850℃～950℃，殘?jiān)愿G尾的冷卻風(fēng)箱冷卻后落入出渣機(jī)連續(xù)排出。

回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的煙氣從窯尾進(jìn)入二燃室再次高溫燃燒，燃燒溫度達(dá)1100℃以上，煙氣在二燃室的停留時間大于3.5s，確保進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的危險廢物能充分徹底地燃燒。經(jīng)過二燃室完全燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐回收能量。煙氣經(jīng)過急冷脫酸、布袋除塵、濕法脫酸凈化后，經(jīng)過煙氣加熱器再加熱后排入大氣。

4 主要技術(shù)特點(diǎn)

4.1 智能倉儲管理系統(tǒng)

老式的倉儲大多為平面庫，占地面積大，空間利用率低，且危險廢物依靠人工管理，容易出錯，造成入爐焚燒前配伍混亂焚燒不穩(wěn)定的情況。

智能倉儲系統(tǒng)通過無人叉車和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)危險廢物倉儲的自動化管理。利用該系統(tǒng)，可及時掌握庫存，確保信息傳輸?shù)母咝院蜏?zhǔn)確性，可以合理保持控制庫存，實(shí)現(xiàn)通過數(shù)據(jù)信息協(xié)助生產(chǎn)部門完成配伍工作，有利于提高倉庫管理效率，節(jié)省人工成本。該系統(tǒng)主要分為兩部分：入庫管理、出庫管理。

（1）入庫管理

當(dāng)入庫接收區(qū)取樣工作完成后，庫管系統(tǒng)操作員下達(dá)入庫指令。庫房管理系統(tǒng)收到物料入庫指令后，其將為每個單元危險廢物分配存放位置，并將危險廢物存放的位置指令分配給自動定位叉車，系統(tǒng)同時把指令發(fā)給入庫的滾筒輸送機(jī)，滾筒輸送機(jī)運(yùn)行，托盤或料箱經(jīng)過輸送機(jī)上的重量計量裝置和射頻門，RFID卡上的信息和重量信息數(shù)據(jù)將被傳輸至庫房管理系統(tǒng)。托盤或料箱輸送至庫內(nèi)的接收平臺后，自動定位叉車從接收平臺把貨物取走，自動定位叉車通過庫房定位系統(tǒng)，按規(guī)劃的路徑將單元廢物送到相應(yīng)類別存儲區(qū)域的指定貨位上。送完貨后自動定位叉車返回再根據(jù)庫管系統(tǒng)指令，執(zhí)行下一次任務(wù)。

貨物入暫存庫后，因物料化學(xué)成分、熱值等信息尚未檢測出來，貨物還不能滿足配伍條件，此時處于凍結(jié)狀態(tài)，不能用于生產(chǎn)。檢測完成后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)樣品上的條碼信息，找到對應(yīng)貨物，并且把此信息賦給此貨物，此時貨物解除凍結(jié)。這樣從RFID卡讀取的信息，計量設(shè)備計量的信息、系統(tǒng)派發(fā)的位置信息、實(shí)驗(yàn)檢測的信息，構(gòu)成這個貨物的完整信息鏈存放在數(shù)據(jù)庫，為配伍等其它應(yīng)用提供基礎(chǔ)支持。

（2）出庫管理

中控操作員根據(jù)生產(chǎn)計劃和庫內(nèi)物料的儲存情況，制定合理的配伍方案和生產(chǎn)任務(wù)，并把此指令發(fā)送給庫管系統(tǒng)。庫管系統(tǒng)接到指令后，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫儲存的物料信息計算出需要哪些貨架上的料進(jìn)行搭配，及不同物料適宜的處理系統(tǒng)。并向自動定位叉車下達(dá)取料指令。自動定位叉車按指令取出相應(yīng)的單元廢物后，相應(yīng)貨架上的貨位顯示為空置，等待接收下批次廢物。自動定位叉車將取出的單元廢物送入預(yù)處理車間相應(yīng)的預(yù)處理設(shè)備。

物料處理后，空箱或空托盤由自動定位叉車輸送到空箱及托盤儲存區(qū)入口處，入口處裝有RFID卡信息抹除裝置，信息抹除后由自動叉車將空箱（托盤）放到儲存區(qū)內(nèi)。當(dāng)產(chǎn)廢單位需要車輛去廠家收儲廢物時，根據(jù)產(chǎn)廢單位需求，按需配備相應(yīng)數(shù)量的托盤（或料箱）去接收危險廢物。

4.2 預(yù)處理系統(tǒng)

針對危險廢物的種類和理化性質(zhì)共設(shè)計了7種預(yù)處理單元：1）大塊料破碎預(yù)處理單元；2）粉狀類篩分預(yù)處理單元；3）污泥類烘干預(yù)處理單元；4）精蒸餾殘?jiān)惣訜崦撏凹傲黧w化預(yù)處理單元；5）鐵桶等不適合和其他物質(zhì)混合大塊料預(yù)處理單元；6）序號5處理后的物料和不能同其他料混合的料走懸掛鏈輸送單；7）液態(tài)類危險廢物預(yù)處理單元。其中1～4類危險廢物經(jīng)過預(yù)處理后通過混合攪拌混合均勻，暫存在窯頭倉，經(jīng)過計量喂入回轉(zhuǎn)窯。5類和6類危險廢物通過懸掛鏈直接入窯焚燒，7類危險廢物過濾和乳化處理后暫存入3個廢液儲罐，通過泵和廢液噴槍噴入窯內(nèi)焚燒。預(yù)處理過程中，在處理后的混合攪拌器處增加石灰粉的加入點(diǎn)，讓石灰粉和預(yù)處理后的物料均勻混合，使酸堿中和部分前置，減少酸性氣體對焚燒系統(tǒng)的腐蝕。

包裝類危險廢物：AGV無人叉車根據(jù)系統(tǒng)指

令，將包裝類危險廢物輸送至提升機(jī)處，提升機(jī)將廢物提升輸送到破碎機(jī)，經(jīng)過兩級破碎后，由皮帶機(jī)輸送至緩沖倉內(nèi)。

粉狀物料：粉狀物料采用噸袋進(jìn)行包裝，卡車將物料運(yùn)輸進(jìn)廠后，由電動葫蘆將物料提升至散料倉頂，由人工解袋后將粉狀物料卸入散料倉，經(jīng)破包機(jī)破包后，由皮帶機(jī)輸送到彈跳篩進(jìn)行篩選，大粒徑物料進(jìn)入主破碎機(jī)進(jìn)行破碎，小粒徑物料輸送到緩沖倉儲存。

污泥類危險廢物：由叉車卸入料斗后，經(jīng)由污泥造粒機(jī)造粒和污泥盤式干燥機(jī)脫水后由皮帶機(jī)輸送至緩沖料倉。

固體廢物、粉狀廢物、污泥類廢物進(jìn)入緩沖倉后，通過料倉下方的計量螺旋輸送至鉸刀和皮帶機(jī)輸送至混合器，與其他物料混合均勻后進(jìn)入圓盤成球機(jī)，與流體化后的精蒸餾殘?jiān)旌铣汕颍汕蚝笥善C(jī)、Z型提升機(jī)輸送到料倉。

精蒸餾殘?jiān)悾簭U物由精蒸餾殘?jiān)黧w化后，分三路進(jìn)行預(yù)處理。第一路由高溫濃漿泵噴入圓盤成球機(jī)，與經(jīng)由攪拌機(jī)混合均勻的固體廢物、粉狀廢物和污泥類廢物攪拌成球；第二路由高溫濃漿泵直接噴入窯頭罩內(nèi)進(jìn)行焚燒；第三路由高溫濃漿泵直接噴入熱解爐進(jìn)行焚燒。

固態(tài)/半固態(tài)物料處理流程圖如圖2。

圖2 固態(tài)/半固態(tài)物料預(yù)處理流程

液態(tài)廢物經(jīng)粗過濾、細(xì)過濾器過濾后，再經(jīng)乳化泵乳化，根據(jù)熱值調(diào)配混合后由噴槍噴入回轉(zhuǎn)窯或熱解爐進(jìn)行焚燒。在生產(chǎn)過程中，液態(tài)廢物將與固態(tài)廢物搭配焚燒。正常情況下，固態(tài)廢物的熱值高，可搭配中、低熱值的液態(tài)廢物；如果固態(tài)廢物熱值偏低，則可搭配高熱值的液態(tài)廢物。液態(tài)廢物預(yù)處理流程見圖3。

圖3 液態(tài)物料預(yù)處理流程

4.3 進(jìn)料系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯以入料溜子的方式實(shí)施連續(xù)喂料。溜子為Y型，窯頭緩沖倉中經(jīng)過預(yù)處理的物料由筒倉卸料器從倉內(nèi)取出，經(jīng)過皮帶秤計量喂入Y型溜子上一端，此端配備回轉(zhuǎn)鎖風(fēng)閥。Y型溜上另一端喂入懸掛鏈輸送過來的物料，此端采用雙層氣動閥鎖風(fēng)。整個進(jìn)料過程均在密封負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，確保無煙氣漏出，防止二次污染。

4.4 灰渣收集及運(yùn)輸系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯出渣口采用風(fēng)冷代替水冷，通過合理的爐溫控制，排出的灰渣不會出現(xiàn)大塊排渣。風(fēng)冷代替水冷的主要優(yōu)點(diǎn)是：灰渣中基本沒有水份，減少了填埋費(fèi)用；沒有水冷時產(chǎn)生的水蒸汽，減小了系統(tǒng)廢氣量；部分二次風(fēng)在冷卻風(fēng)箱中和殘?jiān)M(jìn)行熱交換，提高了二次風(fēng)的溫度；部分二次風(fēng)通過冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)入二燃室，等于二次風(fēng)提前和可燃?xì)怏w接觸，增加了氣體在二燃室的停留時間。

產(chǎn)生的灰渣和飛灰經(jīng)由輸送機(jī)分別輸送入密閉的儲存?zhèn)}儲存?；以?jīng)包裝機(jī)包裝后，用專用車運(yùn)到填埋廠固化填埋；焚燒飛灰用罐車運(yùn)到填埋場進(jìn)行固化填埋。

5 結(jié)語

因我國危險廢物焚燒處置工程大多為區(qū)域性處置，廢物來源復(fù)雜，成分波動范圍較大，對后續(xù)焚燒處置帶來很大的困難，造成焚燒線運(yùn)行負(fù)荷率低，形成治污企業(yè)不自潔的現(xiàn)象。智能倉儲和預(yù)處理系統(tǒng)的技術(shù)投入，可從源頭上保證入窯爐物料的均質(zhì)性，將焚燒控制過程前移，有效提高窯爐焚燒工況的穩(wěn)定性。