危險(xiǎn)廢物焚燒處置技術(shù)的分析

薛琦(江蘇龍環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 常州 213000)

0 引言

相比西方國家，我國危險(xiǎn)廢物(以下簡稱“危廢”)焚燒處置和凈化工藝起步時(shí)間較晚。早在20世紀(jì)80年代，西方國家便著重研究危廢焚燒處置工藝，而且取得了一定成就。在廢物集中處置、運(yùn)載以及監(jiān)管等方面，已經(jīng)形成了完備的體系。我國目前主要針對危廢焚燒整體體系進(jìn)行主要研究，采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行焚燒處理，通過高溫改變廢物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到改變廢物有害化學(xué)特性的目的，減少廢物體量。本文針對我國危廢焚燒處置和凈化技術(shù)進(jìn)行分析，探討進(jìn)一步提高工藝技術(shù)的思路。

1 危廢焚燒處置技術(shù)分析

焚燒處置，是高溫處理技術(shù)方法。在經(jīng)過高溫焚燒之后，危廢的體積會有所減少，其中有毒物質(zhì)以及有害物質(zhì)隨之得以降解，或者被徹底去除。同時(shí)，在高溫焚燒后，會形成煙氣，使用有關(guān)設(shè)備進(jìn)行處理。危廢焚燒處置技術(shù)在應(yīng)用方面，主要結(jié)合危廢種類、危廢特性及危廢燃燒特點(diǎn)等要素進(jìn)行分類處理，選擇對應(yīng)的焚燒爐和具體工藝流程進(jìn)行著重處置。

單從危廢焚燒處置技術(shù)工藝流程這一方面來看，危廢焚燒處置技術(shù)涵蓋焚燒系統(tǒng)、煙氣急冷系統(tǒng)、預(yù)熱利用系統(tǒng)以及預(yù)處理系統(tǒng)等諸多系統(tǒng)。預(yù)處理和進(jìn)料系統(tǒng)，主要是針對危廢易燃物質(zhì)做防爆處理以及防火處理，能夠保障危廢在破碎過程中，始終持有安全性。在進(jìn)料密封以及處理這一方面，為了保障焚燒系統(tǒng)足夠安全，通過設(shè)置雙液壓翻板門的方法進(jìn)料，無需同時(shí)啟動兩級閥門，在單獨(dú)進(jìn)料，上部進(jìn)料斗料位達(dá)到設(shè)定值，便會自動打開上部液壓門，在落料完成后，會自動關(guān)閉上部液壓門，再繼續(xù)打開下部液壓門。結(jié)合具體實(shí)踐進(jìn)行分析，在處置危廢時(shí)，通過焚燒處置方法，處置過程中回轉(zhuǎn)窖、流化床焚燒爐以及爐排焚燒爐等，都是常見的裝置。使用爐排焚燒爐處置普通危廢，使用立式焚燒爐處置液體危廢和氣體危廢，使用回轉(zhuǎn)磚窖處置醫(yī)療危廢。不同的危廢，需要使用不同裝置進(jìn)行處理。

2 危廢焚燒處置相關(guān)工藝介紹

2.1 回轉(zhuǎn)窖焚燒系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窖焚燒系統(tǒng)，主要是由回轉(zhuǎn)窖以及二燃室、輔助系統(tǒng)和其他除渣裝置共同構(gòu)成?；剞D(zhuǎn)窖內(nèi)部材料通常都屬于耐火材料，而且可以有效地適應(yīng)危險(xiǎn)廢物，能夠針對各類危險(xiǎn)廢物進(jìn)行高效處理。一般來講，回轉(zhuǎn)窖在處理危險(xiǎn)廢物之際，需要嚴(yán)格控制溫度，主要通過燃燒器燃料量調(diào)節(jié)溫度。二燃室的存在與應(yīng)用，能夠把回轉(zhuǎn)窖中并未完全燃燒顆粒進(jìn)行進(jìn)一步處理，充分燃燒，并且排除。除此之外，二燃室還有一個(gè)功能，則針對焚燒爐中的煙氣進(jìn)行分離，通過這種方式，能夠分解煙氣內(nèi)存在的有害成分。

2.2 安全填埋法

安全填埋法主要是把焚燒飛灰在現(xiàn)場內(nèi)，通過簡單方式進(jìn)行處理，再將其運(yùn)送到安全填埋場進(jìn)行填埋處理。這種方法是目前極其可靠的處理焚燒飛灰的有效手段，然而在建設(shè)安全填埋場之際，運(yùn)行費(fèi)用居高不下，是很多垃圾焚燒單位無法承受的，而且不能達(dá)到減量化以及兼容化效果，所以在日后應(yīng)盡量避免應(yīng)用這種方法。

2.3 尾氣凈化及灰渣處置

危險(xiǎn)廢棄物在燃燒過程中，可能會分解出其他的物質(zhì)。在其產(chǎn)生高溫?zé)煔夂?，會自動換氣，導(dǎo)致溫度變低，也可能促進(jìn)其他物質(zhì)重新合成。若想解決這種問題，就需要通過急冷裝置，為高溫?zé)煔饧彼俳禍?，保障其溫度達(dá)到理想效果，才能高效處理煙氣內(nèi)的各種酸性氣體、重金屬以及粉塵，從而達(dá)到凈化危險(xiǎn)廢棄物尾氣的目的。危險(xiǎn)廢棄物焚燒后，會產(chǎn)生各種各樣的灰渣，可能包含無機(jī)物，以及沒有燃盡的有機(jī)物，甚至還會存在帶有毒性的物質(zhì)。如果不針對這些灰渣進(jìn)行高效處理，勢必會污染自然環(huán)境。為了有效處理焚燒后產(chǎn)生的各種灰渣，則應(yīng)采用穩(wěn)定固化技術(shù)，從而包容灰渣中的各種污染成分，達(dá)到遷移危險(xiǎn)廢棄物毒性的目的。

3 焚燒處理工藝設(shè)計(jì)

3.1 回轉(zhuǎn)窯熱損失驗(yàn)證

在回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生熱力過程中，以天然氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量為能源，能夠促使危險(xiǎn)廢物在短暫時(shí)間內(nèi)迅速提高溫度，進(jìn)而熱解或干燥。但是，在回轉(zhuǎn)窖中存在的熱量來源是各種燃料燃燒后成的熱量。所以，其傳熱的過程是高溫?zé)煔鉄崃客ㄟ^輻射作用，在窯壁內(nèi)產(chǎn)生作用，進(jìn)而把危險(xiǎn)廢物和窯壁互相傳熱。在耐熱層、鋼板以及耐火層作用下，將所有熱量傳到窯表面。這時(shí)，熱損失和排煙熱損失、灰渣物理熱損失等并未被完全燃燒以及損失掉。

3.2 爐排爐部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

爐排爐在具體工作過程中，所發(fā)揮的作用就是堆積危險(xiǎn)廢物，而且能夠保障所有危險(xiǎn)廢物被充分燃燒[1]。這一組成部分以爐排為核心，爐排構(gòu)成采樣多為鑄鐵，在爐排和爐排間，要保持恰到好處的距離，這樣才能保證后期燃燒過程中進(jìn)入充足空氣。同時(shí)，在爐排爐中，還需要添加供風(fēng)系統(tǒng)，達(dá)到助燃效果。一般情況下，會將這一部分劃分成三大部分，分別是回轉(zhuǎn)窖部分、二燃室部分以及爐排部分。針對爐排爐的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，通常會選擇角鋼材料來發(fā)揮固定的作用，角鋼其實(shí)也可以稱之為“角鐵”，主要是一種兩邊互相垂直的長形條鋼材料，可以結(jié)合不同結(jié)構(gòu)做出對應(yīng)改變，最終實(shí)現(xiàn)有效的處理效果。

3.3 爐排爐熱損失驗(yàn)證

在爐排爐內(nèi)，主要熱源就是回轉(zhuǎn)窖內(nèi)未曾完全燃燒的危險(xiǎn)廢物。所以，在爐排爐內(nèi)部傳熱，主要是通過廢物產(chǎn)生的熱量達(dá)到傳熱效果。整體傳熱，在經(jīng)過分析后，可以將其總結(jié)為危險(xiǎn)廢物和爐排爐壁面間的傳熱以及爐排爐內(nèi)部通過防火層、隔熱層向外進(jìn)行傳熱。這樣一來，便可以發(fā)現(xiàn)在爐排爐之內(nèi)出現(xiàn)熱損失，多為工業(yè)廢物并未完全燃燒而導(dǎo)致的熱損失。與此同時(shí)，在機(jī)械部件冷卻過程中，也會出現(xiàn)熱損失，把熱損失回傳到二燃室內(nèi)，由于密封不嚴(yán)，進(jìn)而加劇熱損失。不可否認(rèn)，爐排爐內(nèi)的熱損失，是無法避免的，所以這一點(diǎn)仍需在日后持續(xù)研究。

3.4 二燃室部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在整體的焚燒系統(tǒng)內(nèi)，爐排爐位于二燃室的前面，而把爐排爐和二燃室進(jìn)行連接，需要通過一個(gè)長方形面才能完成連接任務(wù)。二燃室在整體造型方面，如同球面，所以在其隔熱結(jié)構(gòu)這一方面，通常是由鋼板、隔熱層和耐火磚共同組成。但是，在具體施工過程中，具有一定難度。所以，通常會選擇相同材質(zhì)的耐火混凝土進(jìn)行建筑。由于二燃室向外排出的熱氣溫偏高，所以在后續(xù)處理的時(shí)候，如果處理不當(dāng)，就會散發(fā)出很多有害物質(zhì)以及有毒物質(zhì)，這就需要在二燃室煙氣排口處設(shè)置彎頭結(jié)構(gòu)[2]。

3.5 二燃室熱損失驗(yàn)證

二燃室內(nèi)部主要熱量來源，是爐排爐內(nèi)進(jìn)入到二燃室中的爐氣。所以，爐器溫度不高時(shí)，就需要器啟動備用燒嘴。當(dāng)燃料燃燒達(dá)到具體熱度時(shí)，其所產(chǎn)生的熱量，便成為了最佳熱量來源。二燃室之內(nèi)的熱損失，同樣是來自于煙氣帶走大量熱量這一點(diǎn)，所以應(yīng)避免異常散熱，或者是在進(jìn)料時(shí)，天然氣并未完全燃燒，產(chǎn)生了熱損失[3]。

4 危廢焚燒處置技術(shù)的煙氣濃度波動指標(biāo)分析

一般來講，焚燒爐煙氣中的污染物有粉塵、SO2、CO2、CO、HCl等。危險(xiǎn)廢物燃燒在目前面臨著較大的難題，危險(xiǎn)廢物成分較為復(fù)雜，存在很多形態(tài)，而且不同的危險(xiǎn)物質(zhì)會產(chǎn)生不同的破壞性影響。所以，急需針對焚燒后產(chǎn)生的各種煙氣、尾氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析煙氣中每一種成分的含量以及比例。只有充分測量與分析，并通過在線監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行檢測，實(shí)時(shí)觀察顆粒物、CO、氮氧化物、O2以及SO2成分濃度，并測試煙氣溫度值、濕度值以及壓力值[4]。另外，還需要在燃燒爐裝置中添加監(jiān)控設(shè)備，通過在線檢測方法檢測二燃室內(nèi)氣溫以及出口處的氧氣含量。結(jié)合具體數(shù)據(jù)，控制煙氣濃度。另外，也可以通過煙氣急冷的方法，減少煙氣濃度，防止煙氣濃度異常波動。通過急冷塔，發(fā)揮急冷塔優(yōu)勢作用，在空氣中迅速壓縮，進(jìn)而導(dǎo)致冷水迅速霧化，煙氣在霧化冷卻過程中，溫度會迅速下降，進(jìn)而可以防止出現(xiàn)有毒氣體，真正達(dá)到凈化煙氣的效果。

5 危廢焚燒處置工程的優(yōu)化路徑

5.1 加強(qiáng)危廢焚燒處置技術(shù)的認(rèn)識

在處理污染物問題時(shí)，由于人類缺少分類處理意識，而且長期受粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念的影響，導(dǎo)致環(huán)境備受污染，而且污染程度極其嚴(yán)重。為此，在日后應(yīng)持續(xù)增強(qiáng)人們關(guān)于環(huán)境護(hù)的意識，通過電視、微信、微博等平臺全面宣傳危險(xiǎn)廢物處理的重要性，以便能在思想層面增強(qiáng)人們關(guān)于危險(xiǎn)固廢處理認(rèn)知[5]。

5.2 健全頂層制度設(shè)計(jì)及監(jiān)督日常管理

分別在垃圾分類、廢物轉(zhuǎn)移監(jiān)管以及碳減排等方面強(qiáng)化頂層制度設(shè)計(jì)，以便能進(jìn)一步優(yōu)化我國固廢協(xié)同處理機(jī)制。從垃圾產(chǎn)生源頭這一方面，針對垃圾進(jìn)行分類運(yùn)輸以及預(yù)處理。目前，我國僅在危廢這一方面制定了轉(zhuǎn)移聯(lián)單制度以及分類名錄。所以，在日后仍需持續(xù)完善危廢分類管理機(jī)制和監(jiān)管體系。針對危廢焚燒處置設(shè)置“一企一策”的管理制度，并且嚴(yán)格細(xì)化每一項(xiàng)管理內(nèi)容，重點(diǎn)加強(qiáng)危廢接收環(huán)節(jié)管理、儲存環(huán)節(jié)管理以及預(yù)處理環(huán)節(jié)管理，嚴(yán)謹(jǐn)控制每一環(huán)節(jié)品質(zhì)。當(dāng)然，要以焚燒處置環(huán)節(jié)管理為重點(diǎn)，針對煙氣排放控制以及焚燒處置殘?jiān)芾淼确矫婕訌?qiáng)日常監(jiān)督[6]。最后，要探索行之有效的分級管理機(jī)制，把危廢焚燒處置列入到環(huán)保信用體系之內(nèi)，并嚴(yán)格檢測環(huán)保主體是否存在責(zé)任落實(shí)不到位等問題，如若存在環(huán)境違法行為以及安全生產(chǎn)違法行為，則要立即進(jìn)行處罰。

5.3 研究核心技術(shù)及裝配并提升認(rèn)知水平

相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合我國危廢焚燒處置需求，研發(fā)新的技術(shù)，并且可以和相關(guān)企業(yè)或者是高校進(jìn)行合作，共同學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和管理方法。結(jié)合國情，探索適合我國國情的危廢焚燒處置技術(shù)，并研究相關(guān)專業(yè)裝備和智能設(shè)施，加速危廢焚燒處置機(jī)制研究腳步，增強(qiáng)環(huán)境安全管理水準(zhǔn)，并且進(jìn)一步研究危廢焚燒處置處理問題以及資源化利用問題[7]。除此之外，條件允許情況下，應(yīng)加強(qiáng)示范工程建設(shè)。目前，大多公眾關(guān)于危廢焚燒處置過程中的污染物控制以及風(fēng)險(xiǎn)控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管理重點(diǎn)并不了解，所以可以創(chuàng)建示范工程，全面推廣危廢焚燒處置技術(shù)，增強(qiáng)社會公眾關(guān)于危廢燃燒處置技術(shù)的認(rèn)知水準(zhǔn)，并促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展。

5.4 注重應(yīng)用余熱回收利用技術(shù)

危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣溫度可達(dá)1 100℃左右，這些熱能若不能有效利用，是對資源的浪費(fèi)。但由于廢物焚燒煙氣中存在腐蝕性氣體以及煙塵，難以直接應(yīng)用，所以需要使用余熱鍋爐換熱把熱源變成飽和蒸汽。

因危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣具有特殊性，所以常常出現(xiàn)積灰以及腐蝕性現(xiàn)象。因此，選擇合適的余熱鍋爐非常重要。相對于傳統(tǒng)的水管式對流換熱余熱鍋爐，自主研發(fā)的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐具有較大的優(yōu)點(diǎn)。單鍋筒膜式壁余熱鍋爐通常以輻射換熱為主，不設(shè)對流換熱面，鍋爐本體以及煙道內(nèi)并不會展產(chǎn)生大量煙塵，所以不會有嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象，阻力偏小，而且能長期運(yùn)行。余熱鍋爐選定后，就是對余熱進(jìn)行梯級回收利用。一級余熱回收利用主要是對飽和蒸汽的使用。余熱鍋爐產(chǎn)生150～160 ℃的飽和蒸汽，作為優(yōu)質(zhì)熱源，可以充分開發(fā)利用到危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)中，比如用于危廢焚燒的煙氣加熱器和空氣加熱器，以及危廢污泥的烘干脫水。二級余熱發(fā)電技術(shù)目前在危險(xiǎn)廢物焚燒單位中應(yīng)用較少，介于危廢焚燒可發(fā)電的熱能較少、工況穩(wěn)定性差、發(fā)電機(jī)組維護(hù)要求高等因素，考慮使用螺桿發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。三級余熱回收利用主要是利用一級、二級余熱回收利用后的乏汽中的熱焓，通過汽水換熱器，將熱能置換出來。

危廢焚燒單位通過以上余熱梯級利用，可進(jìn)一步提高能源利用效率，并且取得一定的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，符合清潔生產(chǎn)及循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

6 結(jié)語

綜上所述，危險(xiǎn)廢物處置能力的建設(shè)，是危險(xiǎn)廢物污染防治工作的關(guān)鍵前提以及必要基礎(chǔ)。但是，建設(shè)危廢焚燒處置能力，絕非一件容易之事，這屬于危廢處置能力建設(shè)時(shí)的重點(diǎn)內(nèi)容。本文主要針對現(xiàn)有的危廢焚燒處理現(xiàn)狀做出了分析，并總結(jié)了難點(diǎn)，提出了對應(yīng)的建議和對策，希望能全面完善危險(xiǎn)廢物焚燒處置體系，為我國日后高效處理危險(xiǎn)廢物帶來保障。