探討危險廢物焚燒處置工藝進料配伍

摘 要：本文研究基于焚燒處置中常見有害物質(zhì)形成原理分析，在簡要探討進料配伍目的和多級進料配伍原理的基礎(chǔ)上，重點對進料配伍的方法注意的問題進行了研究。

關(guān)鍵詞：危險廢物;焚燒處置;進料配伍

1 引言

根據(jù)國家有關(guān)標準鑒定為危險廢物，或者已經(jīng)被國家危險廢物名錄收入的，具有一定腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性或感染性的物質(zhì)，統(tǒng)稱為危險廢物。危險廢物通常包括涂料廢物，工業(yè)處理污泥，重金屬廢物，廢礦物油，廢有機溶劑等。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，國內(nèi)危險廢物總體規(guī)模逐年上升，來源廣泛，種類繁多，對危險廢物的處置提出了巨大挑戰(zhàn)。焚燒工藝以其明顯的減量效果和較強的適應(yīng)性，逐漸成為危險廢物處置的主要方式之一。

2 焚燒處置中常見有害物質(zhì)形成原理分析

2.1 氯化物形成原理

廢物焚燒過程中產(chǎn)生的毒性有機氯化物主要是二惡英類，包括多氯代二苯并呋喃（PCDFs）和多氯代二苯一對一二惡英（PCDDs），主要來自兩條途徑：廢物本身、爐內(nèi)形成。①廢物本身。焚燒危險廢物本身就可能含有PCDDs/PCDFs類物質(zhì)。危險工業(yè)廢物成分相當(dāng)復(fù)雜，加上分類管理混亂，廢物中不可避免含有PCDDs/PCDFs類物質(zhì);②爐內(nèi)形成。廢物在焚燒過程中，可能會先形成部分燃燒不完全的碳氫化合物，當(dāng)系統(tǒng)溫度不穩(wěn)定，這些碳氫化合物未能及時分解為水和二氧化碳時，就可能與廢物或廢氣中的氯化物結(jié)合形成PCDDs/PCDFs等物質(zhì)。

2.2 酸性氣體形成原理

廢物焚燒產(chǎn)生的酸性氣體主要包括二氧化硫、氯化氫和氟化氫，上述氣體多是由參與反應(yīng)的危險廢物中含有的硫元素，氯元素和氟元素在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生的。

2.3 氮氧化物形成原理

危險廢物焚燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物主要有兩個來源，一個是在高溫焚燒條件下，空氣中的氮氣與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成氮氧化物;另一個來源是，危險廢物中含有的氮元素在反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為氮氧化物。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，空氣中氮氣參與反應(yīng)形成的氮氧化物較少，氮氧化物主要是廢物中含有的氮元素產(chǎn)生的。

2.4 一氧化碳產(chǎn)生原理

通常情況下，一氧化碳是廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒不充分的產(chǎn)物，在氧氣供給不足時，焚燒過程可能產(chǎn)成一氧化碳。

3 進料配伍的目的

焚燒過程中的進料配伍指的是，在焚燒之前對參與焚燒的物質(zhì)，開展水分、灰分、揮發(fā)分、熱值等相應(yīng)性質(zhì)的分析，并完成形態(tài)成分的均質(zhì)化處理。進料配伍的目的是實現(xiàn)均衡平衡燃燒，并使燃燒組份穩(wěn)定可控。研究表明，科學(xué)的配伍能夠有效延長焚燒設(shè)備使用周期，降低焚燒處理的成本，提升焚燒過程的穩(wěn)定性，并降低有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生的概率。除此之外，部分學(xué)者也提出，通過進料配伍，可以有效控制氯化物、重金屬和含氯有機廢物在焚燒過程中對設(shè)備的腐蝕，提升耐火材料的使用壽命。

4 危險廢物焚燒處置工藝進料多級配伍

由于我國危險廢物來源廣泛，種類繁多，參與焚燒處理的物質(zhì)較為復(fù)雜，導(dǎo)致多級配伍難度較大。通常情況下，國內(nèi)處理廠商使用三級配伍方式，提升配伍的科學(xué)性。

一級配伍：廢物焚燒處置中的一級配伍指的是在充分調(diào)研危險廢物產(chǎn)量、行業(yè)特點、系統(tǒng)運行狀況和倉儲能力的基礎(chǔ)上，對入場廢物的數(shù)量、頻率和類別進行控制，滿足處置單位處理能力和廢物處置市場的需求。一級配伍是后續(xù)配伍的基礎(chǔ)。

二級配伍指的是在危險廢物入場之后，通過對不同批次物料的重金屬含量、氯元素含量、硫元素含量、水分含量和熱值等各類信息進行統(tǒng)計，并依據(jù)測試結(jié)果，最終確定搭配物料的方案。此次配伍是基于庫存物料的不同性質(zhì)，目的在于稀釋污染因子，規(guī)避特殊反應(yīng)，同時均衡熱值。通常情況下，二級配伍是配伍過程的核心，有關(guān)單位應(yīng)進行深入的研究。但是也應(yīng)注意到二級配伍容易受到市場因素的影響，難處理的廢物長期積壓也會增加安全隱患。

三級配伍指的是通過對危險廢物的破碎和攪勻，并在焚燒系統(tǒng)內(nèi)進行最終混合，稱之為三級配伍。通常情況下，三級配伍為最終配伍方式，是整個配伍過程中與廢物中的危險物質(zhì)接觸最多的環(huán)節(jié)，對于現(xiàn)場操作人員的危險性也最高，相關(guān)單位應(yīng)制定科學(xué)的安全防護措施。與此同時，為確保最終的配伍方案，滿足焚燒處置工藝的要求，應(yīng)安排相應(yīng)的檢測人員依據(jù)最終檢測結(jié)果進行適時調(diào)整。

5 配伍方法

在配伍中常用的原則包括相容性原則，熱值匹配原則，形態(tài)分析原則和污染因子分析，在實際的工作環(huán)境中，可依據(jù)現(xiàn)實條件進行相應(yīng)的搭配。

5.1 相容性配伍

危險廢物焚燒處置中的配伍，首先應(yīng)考慮危險廢物的相容性。這就要求在危險廢物入爐之前了解處置廢物的性能和特性，尤其是在入場的危險廢物種類較多時。按照相容性配伍原則，可以避免危險廢物之間發(fā)生聚合反應(yīng)，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，科學(xué)控制各種廢物之間的相互反應(yīng)，避免溫度升高甚至火災(zāi)爆炸等危險后果，做到防患于未然。

5.2 熱值配伍

熱值配伍原則要求入爐的危險廢物可能產(chǎn)生的熱量，在設(shè)計范圍內(nèi)保證焚燒裝置的安全。危險廢物熱值越高，則其中含有的可燃燒組分越多，焚燒過程產(chǎn)生的熱量越多，越容易進行焚燒處理;但是也應(yīng)注意到當(dāng)熱值超過設(shè)計范圍時，一方面會產(chǎn)生更多的煙氣，導(dǎo)致廢物燃燒不充分而生成過多的一氧化碳，另一方面，溫度過高會促使廢料形成熔渣腐蝕耐火材料，以至于影響焚燒裝置內(nèi)耐火材料的使用壽命。

5.3 形態(tài)性質(zhì)配伍

通常情況下，危險廢物多以固態(tài)形式出現(xiàn)，大塊固體，粉狀和膏狀是常見的形式。在入爐進行焚燒處理之前，應(yīng)根據(jù)物料的形態(tài)和包裝方式進行預(yù)處理。對于桶裝或者散裝的固態(tài)廢物，通常要求進入焚燒裝置長寬高控制在30cm以內(nèi)，最佳的尺寸范圍是10～15cm。尺寸較大的危險廢物需要行破碎處理，散裝危險廢物可使用噸包袋包裝，通過叉車進行裝運，醫(yī)療類廢物需單獨使用醫(yī)療提升機。液態(tài)廢物可直接焚燒也可轉(zhuǎn)包后焚燒。在混合不同液體時，應(yīng)逐一進行相容性測試，避免混合過程中沉淀、發(fā)熱或者產(chǎn)氣，通常情況下可依據(jù)熱值高低、粘度高低、硫氯含量等因素進行分類，在作業(yè)時避免將性質(zhì)差異較大的液體混合。粉末狀的危險廢物在混合過程中應(yīng)格外注意揚塵，過高的粉末濃度可能導(dǎo)致不完全燃燒甚至發(fā)生爆炸。建議在實際操作過程中使用小袋或者小桶包裝，將粉末類危險廢物少量多次的入爐焚燒。

5.4 污染因子配伍

為控制焚燒過程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，可依據(jù)危險廢物焚燒，污染控制標準，從煙氣達標和焚燒穩(wěn)定兩個指標入手，科學(xué)配伍危險廢物中的重金屬、硫、氯、氟等污染因子。通過污染因子配伍，主要可實現(xiàn)以下目的：①對鹵素化合物進行配伍，可減少氟化氫和氯化氫等腐蝕性氣體，避免對耐火材料的腐蝕，焚燒裝置的使用時間;②對氯元素進行配伍，實現(xiàn)源頭上對二惡英的控制;③對金屬類鹽進行配伍，錯開鹵族元素和堿性金屬元素進入焚燒系統(tǒng)的時間，降低低熔點物質(zhì)（主要包括鈉鹽和鉀鹽等物質(zhì)）的產(chǎn)生，避免對燃燒裝置的腐蝕;④均衡配伍多鏈有機物，一方面滿足燃燒速度，一方面有效控制一氧化碳?？傮w而言，一般的污染因子配伍要求，硫元素控制在2.5%以內(nèi)，堿金屬控制在0.3%以內(nèi)，氟元素控制在1%以內(nèi)，氯元素控制在3%以內(nèi)。

6 結(jié)語

通過上文的分析，可以看到我國危險廢物成分復(fù)雜，來源多樣，在實際配伍中，需充分考慮揮發(fā)分、熱值、包裝等方面因素，同時考慮廢料的相容性、形態(tài)性質(zhì)、污染因子等特性進行綜合配伍分析。在日益嚴苛的焚燒處置排放標準要求下，進一步提升焚燒處置工藝對廢料的適用性，并通過合理的配伍以提升焚燒處置能力，降低環(huán)境污染，是現(xiàn)階段危險廢物焚燒處置中的重要問題。

參考文獻：

[1]褚衍旭，高勇，李東，葉志成.危險廢物焚燒處置工藝進料配伍研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2018，43（06）：165-167.

[2]劉國勇.危險工業(yè)廢物焚燒處置工藝概述及焚燒配伍[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（21）：115-116.

作者簡介：

馬金輝（1980- ），性別：男，民族：漢，籍貫：山東省青島市，學(xué)歷：研究生;現(xiàn)有職稱：中級工程師，研究方向：固體廢物處置。