多種工藝協(xié)同治理危險廢物焚燒煙氣工程實例分析

鐘婷姍

（浙江物華天寶能源環(huán)保有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

1.1 焚燒廢物概況

浙江衢州市某公司焚燒處理的工業(yè)危險廢物有固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)廢物。

該項目設(shè)計危險廢物日處理規(guī)模為100t。設(shè)計焚燒廢物的平均低位熱值為 4200kcal/kg。廢物入廠收集后，首先進(jìn)行理化分析，經(jīng)配伍后，通過SMP、小包裝、散裝破碎、醫(yī)廢進(jìn)料系統(tǒng)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫焚燒。焚燒后的煙氣再進(jìn)入二燃室，再次進(jìn)行1100℃以及停留時間3s 以上的高溫焚燒。焚燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐回收余熱，煙氣經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)行余熱利用后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行脫酸、除塵處理。

1.2 煙氣成分

項目設(shè)計中鍋爐出口的煙氣成分參數(shù)見表1。

表1 余熱鍋爐出口煙氣排放中污染物濃度值

1.3 設(shè)計污染物排放指標(biāo)

本工程危險廢物焚燒爐大氣污染物排放執(zhí)行《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2019 二次征求意見稿）的要求，其中二噁英類指標(biāo)執(zhí)行《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2014 征求意見稿）。

2 煙氣凈化系統(tǒng)工藝

煙氣凈化系統(tǒng)是整個危廢焚燒工藝的重要組成部分，該項目采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+兩級濕法脫酸減濕”的凈化工藝（見圖1）。

圖1 某環(huán)保公司危險廢物焚燒處理項目煙氣凈化工藝流程示意圖

2.1 SNCR 脫硝系統(tǒng)

本項目將運用爐內(nèi)選擇性非催化還原法（SNCR）工藝，在余熱鍋爐膜式壁第一回程處（900℃～1050℃）噴入5%～10%尿素溶液，用CFD 模擬鍋爐內(nèi)部流場，根據(jù)煙氣在余熱鍋爐內(nèi)的分布優(yōu)化噴槍布置，提高還原劑與煙氣的混合度，選擇雙流體霧化噴嘴，霧化顆粒D32 約為40～80um，確保達(dá)標(biāo)排放。

SNCR 噴槍設(shè)計參數(shù)：流量為65L/h；數(shù)量為6 只；噴嘴材質(zhì)為哈氏合金；噴槍材質(zhì)為316L。

2.1.1 保證SNCR 脫硝效率的措施

1.溫度窗口的精準(zhǔn)選擇。投標(biāo)方通過試驗研究掌握了不同還原劑NOx 脫除效果與溫度、停留時間等的關(guān)系，再結(jié)合CFD 模擬確定還原劑液滴在爐內(nèi)的蒸發(fā)過程和運動軌跡，從而選擇最佳的噴射溫度窗口和霧化細(xì)度，保證最佳溫度窗口的有效停留時間，從而最大限度提高SNCR 脫硝率，提高還原劑利用率。

2.先進(jìn)的流場模擬技術(shù)和噴槍的合理布置。投標(biāo)方的SNCR 技術(shù)噴槍布置設(shè)計是據(jù)每臺鍋爐專門設(shè)計的：首先采用CFD 技術(shù)對爐內(nèi)流場、溫度場和煙氣成分場進(jìn)行模擬計算，根據(jù)計算結(jié)果和SNCR 最佳溫度窗口、最佳停爐時間和霧化顆粒蒸發(fā)和運動軌跡的試驗室結(jié)果確定噴槍的布置方式，從而保證SNCR 技術(shù)在每臺鍋爐上都能發(fā)揮最大效用。

3.脫硝噴槍的技術(shù)要求。

（1）選用特種鋼材——材質(zhì)具有耐酸、耐堿、耐高溫（最高耐溫1200℃）、耐磨損的特性，經(jīng)先進(jìn)加工工藝制成，具有使用壽命更長的特點。（2）良好霧化效果——能夠?qū)崿F(xiàn)溶液瞬間霧化并完成還原反應(yīng)，確保高效脫硝，能夠滿足鍋爐在不同工況環(huán)境下的脫硝需要。（3）停用防堵功能——噴槍設(shè)計停用防堵功能，確保噴頭在高溫、高濃度粉塵、復(fù)、雜的氣流環(huán)境中，任何狀態(tài)下不致堵塞。（4）人性化設(shè)計——快裝連接設(shè)置，安裝、檢修方便，運行安全可靠。

2.1.2 SNCR 系統(tǒng)的運行對鍋爐運行的影響及相應(yīng)的措施

尿素溶液滴露對鍋爐產(chǎn)生腐蝕。本系統(tǒng)采取以下措施防止尿素溶液滴漏對鍋爐產(chǎn)生影響：

1.在噴槍下方的水冷壁上設(shè)置防腐蝕套管，防止噴槍啟停時部分尿素溶液滴漏在水冷壁上對水冷壁產(chǎn)生腐蝕。

2.爐前尿素溶液管路上設(shè)置排空系統(tǒng)，SNCR 停運時排空管內(nèi)的尿素溶液。

3.運行操作上防范，在SNCR 尿素溶液停運時，建議適當(dāng)?shù)亻_啟少量壓縮空氣，既可以防止尿素溶液滴漏又可以冷卻噴槍保護(hù)噴槍不堵塞。

2.2 煙氣急冷塔

根據(jù)《危險廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，煙氣從余熱鍋爐出口進(jìn)入急冷系統(tǒng)溫度在550℃左右，而二噁英類物質(zhì)在200～500℃溫度區(qū)間會再次生成。為了縮短煙氣在該溫度段的停留時間，盡量避免二噁英再生成，所以系統(tǒng)設(shè)置了急冷系統(tǒng)。即設(shè)計急冷系統(tǒng)入口煙氣溫度為550℃，出口煙氣溫度為200℃以下，煙氣冷卻時間小于1s，煙氣流速為2m/s。

2.3 干法脫酸系統(tǒng)

在急冷塔后設(shè)置干法脫酸系統(tǒng)，采用一級干法反應(yīng)器，同時投加消石灰和小蘇打。約為190℃的急冷后煙氣自下而上進(jìn)入干法反應(yīng)器。本系統(tǒng)的干法反應(yīng)器為立式結(jié)構(gòu)，進(jìn)口設(shè)置了導(dǎo)流板，使煙氣均勻地進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫酸反應(yīng)；下側(cè)內(nèi)部設(shè)有文丘里管，煙氣與消石灰在文丘里入口混合，通過文丘里管的加速進(jìn)入反應(yīng)器，同時為保證更高的脫酸效率，在文丘里后擴散段噴入小蘇打作為補充。

綜合考慮，確定干法反應(yīng)器直徑為Φ2.4m，煙氣流速為5.5m/s，在脫酸塔直筒段小蘇打停留時間為2s，消石灰停留時間為3s。在脫酸塔至布袋除塵器入口煙道處小蘇打與消石灰停留時間均為2s，從而保證了整個系統(tǒng)小蘇打停留時間在4s 以上，消石灰停留時間在5s 以上。[1]

干式脫酸塔及布袋除塵器采取防腐蝕、防磨、防堵、防積灰和防止粘結(jié)的有關(guān)措施：

1.焚燒物料含硫、氯、氟的最大影響是會產(chǎn)生對反應(yīng)金屬低溫面的酸腐蝕和伴隨而來的煙道積灰和堵塞。因此，在滿足整個焚燒爐經(jīng)濟運行的條件下，提高脫酸效率，特別是脫除煙氣中的SO3的效率，以降低煙氣中酸露點的溫度。

2.加強脫酸除塵系統(tǒng)的保溫，特別是干式反應(yīng)器、布袋除塵器及連接煙道的保溫。保溫材料選取的是性能較好的硅酸鋁纖維氈并配有氟合金膜覆膜金屬板作為外護(hù)板，以保證煙氣溫降至設(shè)計范圍之內(nèi)。

3.在布袋除塵器每個灰斗底部設(shè)有專用的空氣炮裝置，能有效防止物料板結(jié)；而且除塵器每個下灰斗配有電加熱器，用于停爐后再次啟動前對布袋的預(yù)熱，保證加熱后的溫度比露點溫度高15℃以上，防止機組的啟停引起溫降在其露點溫度之下而產(chǎn)生灰的粘結(jié)、堵塞。

4.在消石灰、小蘇打、活性炭等物料輸送系統(tǒng)管道考慮采用304 不銹鋼材質(zhì)。

5.正確選取脫酸系統(tǒng)管道中的閥門結(jié)構(gòu)型式。對物料輸送如含有粉、灰等固體介質(zhì)的管道不能選取有礙于介質(zhì)流動的結(jié)構(gòu)型式的閥門。另外，保證設(shè)備如容器、料倉的制造和安裝質(zhì)量，不能在介質(zhì)特別是固體介質(zhì)流動的部位有毛刺、凸凹不平的現(xiàn)象，以防介質(zhì)堵塞和積灰。其次在必要的地方設(shè)立人孔檢修門、事故和檢修放灰孔、捅灰孔。

2.4 布袋除塵系統(tǒng)

煙氣除塵采用布袋除塵器，脈沖袋式除塵器為外濾式除塵器，即含塵氣體在濾袋外，潔凈空氣在濾袋內(nèi)，袋口向上。

除塵技術(shù)特點：

1.布袋除塵器內(nèi)部設(shè)置了預(yù)沉降室，起到預(yù)分離的作用，進(jìn)一步加強布袋預(yù)收塵能力，降低了布袋的除塵負(fù)荷和磨損，提高了布袋的使用壽命。在此沉降段內(nèi)，煙氣與導(dǎo)流板相撞擊，粗顆粒粉塵掉入灰斗。

2.布袋除塵器阻力對鍋爐的燃燒有重大影響，同時為保證足夠高的除塵效率，布袋除塵器設(shè)計過濾風(fēng)速約為0.52m/min，正常運行阻力不高于1500Pa，確保鍋爐可穩(wěn)定運行。布袋除塵設(shè)計效率為99.9%。

3.本項目布袋除塵器材質(zhì)選擇：濾袋：100%PTFE+PTFE；袋籠：20#鋼+有機硅噴涂；凈氣室、花板、噴吹管：316L。

基于以上分析，本項目采用布袋除塵器和鈉法濕式洗滌系統(tǒng)控制粉塵排放，確保粉塵達(dá)標(biāo)排放。

2.5 兩級鈉法洗滌脫酸系統(tǒng)

濕式洗滌采用兩級鈉法洗滌脫酸工藝。一級洗滌塔為降溫和初步脫酸，二級洗滌塔使酸堿在低溫下充分反應(yīng)，主要作用為深度脫酸和除霧。洗滌塔采用氣液逆流形式，煙氣自下而上流動。

本項目濕法脫酸系統(tǒng)材質(zhì)選擇：濕法塔耐高溫、高強度新型玻璃鋼（樹脂型號977S）；循環(huán)管：碳鋼襯四氟材質(zhì)。

采用兩級鈉法洗滌脫酸工藝，可以將煙氣脫酸效率提高至99%以上。

3 結(jié)語

該項目焚燒系統(tǒng)的建成運行，將使項目所在地產(chǎn)生的危險廢物得到有效、及時地處置，改善了周邊生態(tài)環(huán)境，使城市環(huán)境得到可持續(xù)發(fā)展。本煙氣凈化工藝系統(tǒng)也是現(xiàn)階段最科學(xué)、經(jīng)濟、有效的處理工藝，可滿足危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求。