方 超，饒 榮

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

在20 世紀(jì)80 年代，西方發(fā)達(dá)國家就已普遍建立了較為完善的危險廢物收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處置和監(jiān)管體系，實(shí)現(xiàn)了危險廢物的安全處置。在20 世紀(jì)90 年代，他們已經(jīng)對常見性危險廢物進(jìn)行了嚴(yán)格的鑒別和安全處置，目前正致力于具有更長期潛在危險的危險廢物（如持久性有機(jī)污染物）的處理。 目前，我國有許多省、市區(qū)也已經(jīng)建成或正在籌建相應(yīng)的危險廢物集中處理處置設(shè)施。 我國危險廢物處置中心主要采用的工藝為危險廢物焚燒處理系統(tǒng)，即通過高溫焚燒破壞固體廢物的組織成分， 改變其內(nèi)在結(jié)構(gòu)，減少危險廢物的數(shù)量和體積，從而達(dá)到危險廢物的減量化、無害化。 同時，還可以利用處理過程產(chǎn)生的余熱進(jìn)行相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的供給[1]。

1 危險廢物焚燒工藝簡述

危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝包含廢物預(yù)處理系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)等幾個部分。其中，廢物預(yù)處理系統(tǒng)包括廢物的預(yù)處理和進(jìn)料工序； 焚燒系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯和二燃室、出渣及控制系統(tǒng)組成；煙氣處理系統(tǒng)由余熱回收、急冷和除塵設(shè)備、酸性氣體吸收組成。 其工藝流程示意圖見圖1。

2 主要處理工藝分析介紹

本文擬以吉安市某危險廢物處置中心為例，對危險廢物焚燒處理系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。 該危險廢物處置中心2014 年開始進(jìn)行可行性研究，2019 年底工程完工，目前已全面投入運(yùn)營。

2.1 工藝介紹

根據(jù)吉安市環(huán)保局統(tǒng)計的全市危險廢物數(shù)據(jù)表明，2013 年該市危險廢物總量已達(dá)到30 kt。 吉安某危險廢物處置中心設(shè)計焚燒系統(tǒng)處置規(guī)模為12 kt/a，工作制度為300 d/a，3 班/天。 其接收的焚燒廢物成分見表1。

圖1 某危險廢物焚燒處置中心焚燒工藝流程示意

表1 焚燒廢物成分

2．1．1 破碎系統(tǒng)

收集的危險廢物中直徑大于500 mm 的物料，不能直接入爐焚燒，需使用破碎系統(tǒng)先對其進(jìn)行破碎處理。破碎物料的上料方式兩種，一種是通過操作行車投放至破碎機(jī)的進(jìn)料斗內(nèi)，另外一種是200 L標(biāo)準(zhǔn)包裝桶可以通過斗式提升機(jī)投放至破碎機(jī)的進(jìn)料斗內(nèi)。經(jīng)破碎處理的物料經(jīng)料箱收集，待穩(wěn)定貯存后，再根據(jù)破碎物料的熱值等特性與其他散裝廢物配伍后通過推料機(jī)構(gòu)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。

2．1．2 焚燒系統(tǒng)

1）回轉(zhuǎn)窯。危險廢物通過進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行溫度為850～950 ℃，可降低顆粒物帶出量并延長耐火材料使用壽命。 回轉(zhuǎn)窯采用變頻調(diào)速控制，轉(zhuǎn)速在0．1～1．1 r/min 范圍內(nèi)可調(diào)，根據(jù)危險廢物自身特點(diǎn)在≥850 ℃的環(huán)境下停留30～120 min，確保廢物灼減率＜5%[2]。 回轉(zhuǎn)窯窯頭罩布置有燃燒器、推料機(jī)構(gòu)、廢液噴槍、助燃風(fēng)入口、儀表接口等。窯頭罩使用耐火材料進(jìn)行保護(hù)。 回轉(zhuǎn)窯尾罩用于回轉(zhuǎn)窯出渣端密封，并將回轉(zhuǎn)窯煙氣導(dǎo)向二燃室。窯筒體與尾罩連接處采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，為保證冷卻效果，單獨(dú)設(shè)置風(fēng)機(jī)。

2）二燃室。 二燃室是對回轉(zhuǎn)窯一次燃燒產(chǎn)生的煙氣中未燃燼的有害物質(zhì)進(jìn)一步地徹底分解銷毀。二燃室的工作溫度在1 100 ℃，并保持＞2．0 s 的滯留時間；二燃室二次助燃空氣噴射風(fēng)速為30～50 m/s，在爐內(nèi)形成向下的切向螺旋，加劇二燃室內(nèi)煙氣的混合、擾動。 在發(fā)生緊急停爐條件（如停電或停水）時，開啟急排煙囪。 煙氣由二燃室頂部排到大氣中；回轉(zhuǎn)窯風(fēng)機(jī)及二燃室風(fēng)機(jī)均從廢物料坑內(nèi)抽取助燃風(fēng)，以減少料坑內(nèi)VOC 氣體排放。 二燃室燃燒運(yùn)行技術(shù)參數(shù)控制應(yīng)采用“3T+E”控制法，即保證焚燒爐出口煙氣的足夠溫度（Temperature）、煙氣在燃燒室內(nèi)停留足夠的時間（Time）、燃燒過程中適當(dāng)?shù)耐牧鳎═urbulence）和過量的空氣（Excess Air）。

3）余熱利用。二燃室后的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐回收熱量，同時產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽供系統(tǒng)內(nèi)部生產(chǎn)使用。 在膜式壁鍋爐第一回程處設(shè)置脫氮反應(yīng)系統(tǒng)，脫氮采用非催化法（SNCR 法）控制NOx。 經(jīng)過配置后的尿素溶液通過霧化泵提升進(jìn)入噴嘴，噴嘴靠壓力將其霧化噴入余熱鍋爐第一回程爐膛內(nèi)。 在1 100 ℃的環(huán)境下，煙氣與噴入的霧化尿素溶液充分混合，煙氣中NOx 在O2的存在下與尿素發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時，尿素溶液中的水分全部被煙氣汽化并帶走。

4）煙氣急冷。為了避開二噁英再合成的溫度段，使煙氣通過急冷塔，采用順流式急冷塔，使高溫?zé)煔鈴募崩渌敳窟M(jìn)入。急冷塔進(jìn)口采用煙管穩(wěn)流，使煙氣進(jìn)入急冷塔后均勻地分布在塔內(nèi)， 防止因偏流降低急冷效果及防止塔內(nèi)壁結(jié)鹽。 急冷噴槍從塔頂布置，通過壓縮空氣將急冷水快速霧化。煙氣經(jīng)過急冷水的霧化冷卻過程，溫度從550 ℃驟冷至195 ℃，達(dá)到抑制二噁英再生成的目的，與此同時還對煙氣起到了洗滌和除塵的作用。

5）干法脫酸。 急冷塔排出的煙氣從脫酸塔底部進(jìn)入，與噴入的石灰粉反應(yīng)進(jìn)行脫酸。石灰粉儲存在石灰倉內(nèi)，通過圓盤給料機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)連續(xù)均勻地將石灰粉[Ca（OH）2]噴入脫酸塔內(nèi)，通過設(shè)置在石灰倉支座的稱重模塊，實(shí)時傳輸石灰粉消耗量。 Ca（OH）2和煙氣中的SO2、SO3、HCl 和HF 等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2等。

6）活性炭吸附。 在干式脫酸塔與布袋除塵器之間噴入活性炭粉?；钚蕴糠蹆Υ嬖诨钚蕴總}內(nèi)，通過圓盤給料機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)連續(xù)均勻地將活性炭粉噴入煙氣管道中。 經(jīng)干法脫酸塔處理后的煙氣與活性炭混合后再進(jìn)入袋式除塵器。

7）布袋濾塵。 布袋材料采用PTFE+PTFE 覆膜，利用其高除塵效率，脫除煙氣中的粉塵顆粒。當(dāng)除塵器達(dá)到設(shè)計壓差或時間間隔后，采用壓縮空氣定期反吹布袋。

8）煙氣濕法脫酸。 煙氣濕法洗滌采用兩級洗滌工藝，設(shè)置預(yù)冷脫酸塔，調(diào)節(jié)煙氣溫度從170 ℃左右到65 ℃左右，達(dá)到酸堿反應(yīng)的最佳溫度段后，進(jìn)入洗滌脫酸塔。 二級洗滌工藝可以提供煙氣脫酸效率提高至99%以上[3]。

9）濕法靜電除塵。為了進(jìn)一步減少白色煙羽，利用濕法靜電除塵器減少煙氣中的水含量。 經(jīng)過凈化后的煙氣最終通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排放。煙囪配有1套煙氣在線檢測裝置，用于檢測焚燒所排放煙氣中的煙塵，SO2、CO、NOx、HCl、O2等數(shù)據(jù)，同時為運(yùn)行工況提供調(diào)整參考。

本焚燒系統(tǒng)中的焚燒爐渣，余熱鍋爐、急冷塔、干式脫酸塔、布袋除塵器等產(chǎn)生的飛灰和回轉(zhuǎn)窯窯尾殘渣，二燃室落下的殘渣被送至穩(wěn)定化固化車間進(jìn)行處理，經(jīng)檢測合格后送至填埋。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1）回轉(zhuǎn)窯窯頭和液壓推料器結(jié)合處鑄鐵件在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮非標(biāo)件加工過程中存在的公差，在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，適當(dāng)擴(kuò)大結(jié)合處鑄鐵件的內(nèi)孔直徑， 以免在日后生產(chǎn)過程中液壓退料器推桿由于粘連了廢物卡死在回轉(zhuǎn)窯窯頭和液壓推料器結(jié)合處，引起整個系統(tǒng)的停產(chǎn)整修。

2）二燃室煙氣出口熱電偶探測器應(yīng)設(shè)計在靠近二燃室出口的內(nèi)側(cè)，不宜設(shè)在出口通道處，造成監(jiān)測溫度偏低，影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3）濕式洗滌塔宜采用能適應(yīng)不同工況煙氣量的填料塔，不易造成塔內(nèi)壓差過大的情況。在采用篩板塔的情況下，應(yīng)在設(shè)計階段計算每級篩板開孔大小、數(shù)量，以免在系統(tǒng)運(yùn)行過程中引起篩板塔內(nèi)壓差過大，導(dǎo)致后續(xù)煙氣不能順暢排出，也會導(dǎo)致篩板塔的損壞。

4）通過濕式洗滌塔的煙氣水分含量高，煙氣中的SO2會加速葉輪的腐蝕。 同類系統(tǒng)工藝可以把引風(fēng)機(jī)安裝在濕式洗滌塔前段，以延長引風(fēng)機(jī)葉輪的壽命。

3 結(jié)語

該項(xiàng)目焚燒系統(tǒng)的建成運(yùn)行，將使項(xiàng)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。本工藝系統(tǒng)也是現(xiàn)階段最科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、有效的處理工藝，可以做到焚燒殘渣的熱灼減率＜5%、燃燒效率＞99．9%、焚毀去除率＞99．99%，可滿足危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)要求。