鋼廠協(xié)同處置城市危險廢物焚燒工藝路線的選擇

楊文濱

（寶武集團環(huán)境資源科技有限公司，上海 201900）

鋼鐵企業(yè)在全流程生產(chǎn)過程中，會不斷產(chǎn)生如浮渣污泥、含油廢物、廢乳化液、廢脫硫劑、廢焦油渣、染料廢物、涂料廢物、有機樹脂類廢物等危險廢物。在鋼廠所在的城市，也會有危險廢物不斷產(chǎn)生，其種類涵蓋面更廣、量也更多。對很多城市而言，危險廢物的減量化、資源化、無害化處置都是一個難題。

以上海市為例，全市2019 年危險廢物產(chǎn)生量為144.17 萬t，其中委外利用處置量為83.86 萬t，自行利用處置量為58.46 萬t，儲存量為1.85 萬t；市內(nèi)委外轉(zhuǎn)移量為53.52 萬t，跨區(qū)域轉(zhuǎn)移危險廢物量為30.34 萬t。處于上海市區(qū)域范圍內(nèi)的某鋼廠，2019 年危險廢物產(chǎn)生量為4.91 萬t，占上海市危險廢物產(chǎn)生總量的3.4%。

國家層面不斷倡導(dǎo)產(chǎn)城融合，鋼鐵企業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)國家號召，致力于建設(shè)“綠色鋼廠、生態(tài)鋼廠”，圍繞“精品鋼鐵綠色制造、城市鋼廠協(xié)同和諧”的總目標(biāo)，利用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，協(xié)助城市解決部分危險廢物處置的難題。

下面以某鋼廠為例，研究鋼廠在處置自產(chǎn)危險廢物的前提下，將處置能力輻射到周邊城市的可行性。

1 工藝路線的選擇

根據(jù)《危險廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 2042—2014）[1]，危險廢物無害化處置技術(shù)有很多，不同的處置技術(shù)對應(yīng)不同的危險廢物種類，焚燒處置類技術(shù)適用于有機成分多、熱值高的危險廢物；回轉(zhuǎn)窯可處置的危險廢物包括有機蒸汽、高濃度有機廢液、粉狀均勻廢物、非均勻的松散廢物、有機污泥等。

某鋼廠根據(jù)自產(chǎn)危險廢物的性狀、數(shù)量，以及對城市周邊危險廢物產(chǎn)生企業(yè)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)鋼廠內(nèi)危險廢物物料相對簡單，但如果要消納城市周邊的危險廢物，待處理的危險廢物種類會馬上變多，而且成分復(fù)雜，每個獨立企業(yè)產(chǎn)生的危險廢物數(shù)量又相對較少，不確定因素非常多。2019 年上海市固體廢物污染環(huán)境防治信息顯示，上海市危險廢物產(chǎn)生量前十位的企業(yè)委外利用處置量只有11.5 萬t，只占整個委外處置總量的13.7%。

選定的危險廢物處置工藝路線要考慮物料的復(fù)雜性和多變性，設(shè)備應(yīng)兼顧通用性、廣泛性，借鑒國內(nèi)外危險廢物處理的實踐經(jīng)驗和技術(shù)方法，最終選用了回轉(zhuǎn)窯焚燒處置工藝。

2 工藝說明

整套系統(tǒng)采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室+余熱鍋爐[選擇性非催化還原（SNCR）脫硝] +煙氣急冷塔+干法脫酸（消石灰與活性炭噴射）+除塵器+引風(fēng)機+預(yù)洗塔+濕法脫酸+煙氣再熱+煙囪”的危險廢物焚燒及煙氣凈化處理工藝。整套系統(tǒng)主要包括廢物存儲系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)等。

2.1 進料方式

可焚燒的固體、半固體危險廢物經(jīng)處理后送入物料料坑。需要進行預(yù)處理的危險廢物物料可臨時儲存在焚燒車間廢物破碎區(qū)域，經(jīng)破碎后從破碎機出口進入廢物料坑，破碎機進料方式分為抓斗和垂直提升機兩種。

可焚燒的廢液通過泵送方式送至廢液罐區(qū)存儲，并經(jīng)多級過濾后通過廢液噴嘴噴入爐內(nèi)進行焚燒處理，其中低熱值廢液送入回轉(zhuǎn)窯、高熱值廢液送入二燃室焚燒。

2.2 焚燒工藝

回轉(zhuǎn)窯分為低溫段和增溫燃燒段，廢物在回轉(zhuǎn)窯低溫段內(nèi)與空氣接觸，在可調(diào)節(jié)氧含量環(huán)境中完成加熱、干燥、燃燒過程，在增溫燃燒段完成揮發(fā)及燃燼過程。廢物在揮發(fā)分揮發(fā)氣化的同時進行燃燒，揮發(fā)產(chǎn)生大量的可燃?xì)怏w在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)未燃燒完全的情況下進入二燃室，在過量燃燒空氣的作用下完成完全燃燒。

廢物燃燼后產(chǎn)生的灰渣由專用出渣裝置排出。

回轉(zhuǎn)窯焚燒溫度控制在850℃左右，廢物在窯內(nèi)停留時間為30—120min。

二燃室燃燒溫度約為1150℃，而且煙氣在高溫區(qū)停留時間>2s，以保證有害物質(zhì)在高溫下充分分解。當(dāng)溫度低于1100℃時，二燃室通過調(diào)節(jié)噴入的燃料量，確保爐溫在1100℃以上。

2.3 余熱回收及煙氣凈化

采用余熱鍋爐回收高溫?zé)煔庥酂幔谟酂徨仩t內(nèi)設(shè)置接口，通過尿素泵噴射尿素溶液，以SNCR 脫硝技術(shù)去除煙氣內(nèi)氮氧化物（NOx）。

從余熱鍋爐出來的煙氣進入急冷塔，通過急冷塔水泵將清水送入急冷塔內(nèi)，將煙氣溫度在1s 內(nèi)迅速降至190℃左右。設(shè)計中嚴(yán)格按照《危險廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 176—2005）[2]的規(guī)定：焚燒廢物產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈶?yīng)采取急冷處理，使煙氣溫度在1s 內(nèi)降到200℃以下，減少煙氣在200℃—500℃的滯留時間。

經(jīng)急冷塔降溫后的煙氣進入干式反應(yīng)器，在干式反應(yīng)器入口噴入消石灰粉，消石灰在干式反應(yīng)器內(nèi)與煙氣中的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)后，隨煙氣一起進入布袋除塵器。

為了脫除煙氣中的二噁英，在干式反應(yīng)器入口處還設(shè)置了活性炭噴射裝置，將活性炭噴射到干式反應(yīng)器內(nèi)與煙氣混合，進一步吸附重金屬、二噁英等有害物質(zhì)?；钚蕴糠磻?yīng)產(chǎn)物隨后進入袋式除塵器，被捕獲后以干態(tài)形式排出。

經(jīng)過干式反應(yīng)器及布袋除塵器初步凈化后的煙氣，經(jīng)引風(fēng)機升壓后，再經(jīng)過預(yù)洗塔，進一步降低進入濕法洗滌塔的煙氣溫度，并除去煙氣中的部分粉塵及部分酸性氣體，再由濕法洗滌塔中部的入口煙道進入濕法洗滌塔內(nèi)。

煙氣進入塔內(nèi)后向上流過噴淋段，以逆流方式與噴淋下來的氫氧化鈉（NaOH）溶液在填料中接觸。煙氣中的酸性氣體被NaOH 溶液吸收并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在吸收塔上部，脫硫后的凈煙氣通過除霧器除去夾帶的液滴。

煙氣經(jīng)濕法洗滌塔進行脫酸等處理后，通過煙氣再熱器加熱后經(jīng)煙囪排入大氣，實現(xiàn)煙氣達標(biāo)排放。

3 結(jié)語

我國危險廢物處置正處于蓬勃發(fā)展階段，各地的鋼廠也在積極融入城市，鋼廠協(xié)同處置城市危險廢物的需求應(yīng)運而生，鋼鐵企業(yè)既可以踐行綠色發(fā)展理念，又可以推進與城市的進一步融合，實現(xiàn)互利共贏。

采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室+煙氣凈化”的方式處置鋼廠自產(chǎn)危險廢物和城市危險廢物是一種行之有效的方式，根據(jù)現(xiàn)有的工程檢測結(jié)果，焚燒后的灰渣熱灼減率和燃燒效率較高。焚燒后的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐回收熱量，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟價值。根據(jù)測算，通過“SNCR+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵+濕法脫酸+煙氣再熱”的煙氣處理工藝，可使得煙塵排放濃度小于10mg/m3、二氧化硫（SO2）排放濃度小于50mg/m3、NOx排放濃度小于200mg/m3、二噁英排放濃度小于0.1ngTEQ/m3，能夠滿足《危險廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/767—2013）的要求。