危險(xiǎn)廢物焚燒處置系統(tǒng)余熱回收梯級(jí)利用技術(shù)初探

印志勇

摘要：危險(xiǎn)廢物主要包括存在毒性、傳染性、腐蝕性等廢物。危險(xiǎn)廢物可對(duì)環(huán)境、人體健康等產(chǎn)生危害。因此，對(duì)于危險(xiǎn)廢物需進(jìn)行正確處置，消除隱患。在焚燒危險(xiǎn)廢物的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量余熱。如果將這些余熱進(jìn)行回收，能夠減少能耗。本文主要分析如何實(shí)現(xiàn)余熱的回收梯級(jí)利用。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物；焚燒處置系統(tǒng)；余熱回收；梯級(jí)利用技術(shù)

一、余熱鍋爐技術(shù)研究

危險(xiǎn)廢物經(jīng)過焚燒系統(tǒng)的充分燃燒，可以產(chǎn)生大量1100℃的煙氣，由于該煙氣中具有大量的腐蝕性氣體和煙塵，無法直接進(jìn)行利用，因此必須要通過余熱鍋爐進(jìn)行換熱，將其熱源轉(zhuǎn)變成飽和蒸汽進(jìn)行利用。常規(guī)的余熱鍋爐采用水管式對(duì)流換熱余熱鍋爐，由于危廢焚燒煙氣的特殊性，經(jīng)常容易出現(xiàn)積灰和腐蝕問題，造成停產(chǎn)。余熱鍋爐采用自主研發(fā)的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐，該種型式的余熱鍋爐最大的優(yōu)點(diǎn)就是以輻射換熱為主，不設(shè)對(duì)流換熱面，因而鍋爐本體和煙道內(nèi)不發(fā)生煙塵堵塞現(xiàn)象，不用清灰且煙氣阻力小，可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。同時(shí)余熱鍋爐設(shè)定期排污擴(kuò)容器，定期排污。

焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)二燃室煙道進(jìn)入到余熱鍋爐中，在余熱鍋爐的膜式壁組成的空間內(nèi)流動(dòng)，鍋爐水在管內(nèi)。靠近膜式壁的煙氣縱向沖刷，煙氣溫度低，通道中間流動(dòng)的高溫?zé)煔庀虻蜏責(zé)煔鈧鳠?，以輻射換熱為主，對(duì)流換熱少量。該種結(jié)構(gòu)的鍋爐，是唯一不用停爐清灰、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長的余熱鍋爐，在危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)中不易發(fā)生低溫或者高溫腐蝕。余熱鍋爐設(shè)置有分汽缸，可以同時(shí)向多個(gè)用汽單位提供蒸汽，實(shí)現(xiàn)蒸汽分配的均勻性和穩(wěn)定性，是確保蒸汽余熱回收的梯級(jí)利用的基礎(chǔ)。

二、急冷塔技術(shù)研究

根據(jù)國標(biāo)要求，余熱鍋爐的煙氣熱量利用只能到500℃，煙氣必須在500℃至200℃在急冷塔中進(jìn)行急冷，以減少二噁英類物質(zhì)的再合成。余熱鍋爐出口處500℃的煙氣將進(jìn)入急冷塔，急冷塔為自主研發(fā)的一體化的急冷塔：通過雙流體的噴槍向塔內(nèi)噴射水霧，高溫?zé)煔馀c霧化噴淋水霧直接接觸，使得煙氣在1秒鐘內(nèi)與水霧接觸蒸發(fā)汽化，通過熱交換，迅速放熱由500℃降至200℃以下，此過程可以有效地避免二噁英類物質(zhì)的再合成。同時(shí)通過檢測急冷塔內(nèi)煙氣的溫度、壓縮空氣和噴霧液體的流量及壓力，控制供給噴槍的液體流量，保證急冷塔出口溫度的穩(wěn)定。

在急冷的時(shí)候也可以加入堿液，同時(shí)起到脫酸的效果，因此可以兼顧急冷脫酸塔的功能，當(dāng)后續(xù)干法或者濕法脫酸系統(tǒng)存在故障或者效率不足時(shí)，可以在急冷水中加入堿液，起到半干法脫酸的作用，作為脫酸系統(tǒng)的有效后備補(bǔ)充。

三、一級(jí)余熱回收利用技術(shù)研究

余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽，溫度在150-160℃，壓力在6-10公斤。除去余熱鍋爐的自身用氣（除氧器、全自動(dòng)軟水器等），50噸的危險(xiǎn)廢物焚燒項(xiàng)目可以產(chǎn)生6-7噸/小時(shí)的蒸汽。作為優(yōu)質(zhì)熱源，可以充分開發(fā)利用于危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)中，以減少能耗，增加產(chǎn)值。一級(jí)余熱回收利用技術(shù)，主要是針對(duì)飽和蒸汽的使用，挖掘危廢焚燒系統(tǒng)的使用潛能。

首先，可以提供給危廢焚燒系統(tǒng)的煙氣加熱器和空氣加熱器使用。

危廢焚燒系統(tǒng)往往配置有濕法洗滌系統(tǒng)，高溫?zé)煔饨?jīng)過濕法洗滌脫酸處理后，煙氣溫度降至60～70℃左右，此時(shí)如果排放，容易在產(chǎn)生白煙，造成較差感官效果，同時(shí)如果脫酸不徹底，也會(huì)因?yàn)榻Y(jié)露的情況，對(duì)濕法洗滌塔后續(xù)設(shè)備、管道和煙囪等造成腐蝕。因此通過將蒸汽通入煙氣加熱器，換熱后將煙氣加熱至140℃以上，可以有效避免上述問題。危廢焚燒系統(tǒng)同時(shí)存在焚燒物料種類繁多，焚燒工況波動(dòng)較大的特點(diǎn)。因此通過空氣加熱器，將二次風(fēng)加熱后通入焚燒爐內(nèi)，可以起到提高助燃空氣溫度，穩(wěn)定燃燒效果的作用。因此做好煙氣加熱器和空氣加熱器的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于優(yōu)化危廢焚燒系統(tǒng)具有重要的作用，并可以節(jié)省能源，

提高環(huán)保處理水平。

其次，考慮到危廢中含有較多的危廢污泥，該類危廢含水率高（一般在80%含水率以上），熱值低，一旦量大，非常容易影響正常的焚燒工況，或者需要大量輔助燃料，增加能耗和運(yùn)行成本。因此針對(duì)危廢污泥，增加污泥干燥機(jī)設(shè)備，充分利用飽和蒸汽資源，將危廢污泥通過熱干化手段脫水到20～30%的含水率，再進(jìn)入焚燒爐中進(jìn)行焚燒，污泥體積可以減少75%左右、熱值提高三倍以上，基本上可以不再使用輔助燃料。因此研發(fā)適用于危廢系統(tǒng)的污泥干燥機(jī)系統(tǒng)（以槳葉式污泥干燥機(jī)為主要研發(fā)對(duì)象），對(duì)于具有一定規(guī)模的危廢焚燒廠來說具有非常好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

四、二級(jí)余熱發(fā)電技術(shù)研究

余熱發(fā)電技術(shù)在生活垃圾焚燒廠中已經(jīng)普遍采用，且使用最為廣泛的技術(shù)是汽輪發(fā)電機(jī)組。但是對(duì)于危險(xiǎn)廢物的焚燒余熱發(fā)電，還處于起步階段。由于危廢焚燒中產(chǎn)生的可發(fā)電的熱能相對(duì)較少、焚燒工況穩(wěn)定性較差、蒸汽波動(dòng)大、汽輪機(jī)組維護(hù)和使用要求高，因此常規(guī)的汽輪發(fā)電機(jī)組不太適用于危廢焚燒廠中。二級(jí)余熱發(fā)電技術(shù)是考慮采用螺桿發(fā)電機(jī)組將剩余蒸汽進(jìn)行發(fā)電。

螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組是當(dāng)今國內(nèi)外唯一能同時(shí)適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相濕蒸汽及熱水的熱動(dòng)力機(jī)，對(duì)蒸汽品質(zhì)要求不高，適合于熱源參數(shù)的大范圍波動(dòng)，運(yùn)行維護(hù)簡單，因此非常適合于危廢的焚燒處置系統(tǒng)中。

50噸的危廢焚燒系統(tǒng)經(jīng)過余熱鍋爐自身用汽和一級(jí)余熱回收利用后，平均還可以剩余4-5噸的飽和蒸汽。通過螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組，可以產(chǎn)生每小時(shí)約200kw的電能，如采用兩級(jí)機(jī)組，還能多產(chǎn)生約100kw的電能。發(fā)出的電可以用于補(bǔ)充系統(tǒng)自身電耗，極大的降低運(yùn)行成本。二級(jí)余熱發(fā)電的研發(fā)和利用，可以在減少企業(yè)熱污染的同時(shí)提高了企業(yè)能源的利用效率，經(jīng)濟(jì)效益良好，也完全符合國家的節(jié)能減排政策。

五、三級(jí)余熱回收利用技術(shù)研究

通過一級(jí)和二級(jí)的余熱回收利用，產(chǎn)生的乏汽仍然具有一定的熱焓，如果無組織排放，不但浪費(fèi)能源，還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。因此三級(jí)余熱回收利用技術(shù)研發(fā)是針對(duì)這部分乏汽?？紤]通過增加汽水換熱器設(shè)備，將乏汽中的熱能置換出來，加熱冷水，產(chǎn)生的熱水可以用于生產(chǎn)或者生活用水（如職工浴室使用）。在北方供熱地區(qū)，也可以用于供熱系統(tǒng)，減少熱源供給。經(jīng)過汽水換熱后的水汽，經(jīng)過冷凝后可以回收水分，循環(huán)使用，減少水耗。

六、結(jié)束語

通過對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒的余熱回收梯級(jí)利用技術(shù)的研發(fā)，對(duì)于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義，并可以取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王巒，趙杰，孟繁增，等.危險(xiǎn)廢物焚燒爐余熱鍋爐給水泵的變頻改造探討團(tuán).環(huán)境衛(wèi)生工程，2016，24（4）：64-66.

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[3]翟建楠，趙拓.危險(xiǎn)廢物焚燒余熱鍋爐介紹團(tuán).科技與企業(yè)，2015（J）：233.

（作者單位：江蘇宇新環(huán)保工程管理有限公司）