張銘， 龔幸， 王爭剛

（東華工程科技股份有限公司， 合肥 230024）

危險廢物是指具有腐蝕性、 毒性、 易燃性、 反應(yīng)性或者感染性等一種或多種危險特性的固體廢物［1-3］， 危險廢物的不當(dāng)處置會對生態(tài)環(huán)境及人體健康造成嚴(yán)重影響， 因此社會各界對危險廢物的處置非常重視。 危險廢物處置技術(shù)眾多， 對于可焚燒處置的危險廢物， 通過回轉(zhuǎn)窯焚燒是目前國內(nèi)常見的處置方式。 焚燒法能夠最大程度實現(xiàn)危險廢物的減量化和無害化， 減少危險廢物的數(shù)量和體積， 同時還能夠回收利用處置過程產(chǎn)生的余熱， 因而在我國得到廣泛應(yīng)用［4-8］。

本文以國內(nèi)某焚燒處置項目為例， 介紹了危險廢物焚燒系統(tǒng)的工藝流程及其相關(guān)配套設(shè)施， 該項目采用預(yù)處理-上料-回轉(zhuǎn)窯-二燃室-余熱鍋爐（SNCR）-急冷塔-干法塔-布袋除塵器-兩級洗滌工藝對危險廢物進(jìn)行處置， 同時配套設(shè)置軟水系統(tǒng)、空壓站、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及相關(guān)環(huán)保設(shè)施等。 目前本項目設(shè)計已完成， 正在進(jìn)行土建及安裝工作， 結(jié)合設(shè)計工作過程， 對相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)， 以期為其他類似項目提供參考。

1 焚燒系統(tǒng)工藝設(shè)計

本項目焚燒處置規(guī)模為100 t／d， 危險廢物來源為可焚燒處置的危險廢物， 如HW08、 HW11、HW12 等。 焚燒系統(tǒng)主要由預(yù)處理及上料系統(tǒng)、 回轉(zhuǎn)窯-二燃室焚燒系統(tǒng)、 余熱利用系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)構(gòu)成。 工藝流程如圖1 所示。

圖1 危險廢物焚燒項目工藝流程Fig. 1 Process flow of hazardous waste incineration project

通過焚燒系統(tǒng)處置， 可以實現(xiàn)焚燒殘渣的熱灼減率小于5%， 從煙囪排出的煙氣不僅能夠滿足EU 2010／75／EC（歐盟2010 標(biāo)準(zhǔn)）要求， 同時也能滿足GB 18484—2020《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

1.1 預(yù)處理及上料系統(tǒng)

危險廢物經(jīng)過分析、 化驗、 稱量后送入暫存庫， 暫存的主要作用在于收集存儲危險廢物， 可以起到緩沖收集系統(tǒng)波動的作用。 可直接焚燒的危險廢物則送入固體廢物料坑。 需要破碎等預(yù)處理的固體廢物可臨時儲存， 經(jīng)破碎后卸入廢物料坑， 起重機(jī)的抓斗可以在配伍完成后， 將料坑內(nèi)需要焚燒的廢物抓送至鏈板輸送機(jī)的料斗。 袋裝或桶裝的固體廢棄物通過提升機(jī)提升后， 從窯頭的側(cè)面進(jìn)入上料系統(tǒng)， 桶裝廢液經(jīng)過濾后通過燃燒器或噴槍噴入回轉(zhuǎn)窯及二燃室內(nèi)部進(jìn)行焚燒處理。

本項目的鏈板輸送機(jī)料斗容積為3.5 m3， 輸送能力為6 t／h， 輸送速度為0 ～1.1 m／min。 上料系統(tǒng)采用液壓推桿進(jìn)料， 處理能力為100 t／d， 物料密度按照600 ～1 100 kg／m3考慮， 安裝在回轉(zhuǎn)窯的窯頭位置， 進(jìn)料斗內(nèi)部設(shè)有雙重閘門， 一方面防止回火保證安全， 另一方面也可以確?；剞D(zhuǎn)窯的負(fù)壓操作。 上料系統(tǒng)動力由液壓站提供， 液壓站由2臺并聯(lián)運行油泵作為主油路的供油源， 每臺油泵的油量為總油路的100%， 其中1 臺工作， 1 臺備用， 保證獲得系統(tǒng)需要的流量和壓力。 提升機(jī)上料作為鏈板機(jī)上料的補(bǔ)充， 進(jìn)料為小包裝危險廢物，設(shè)計提升能力為單次不小于300 kg， 最大上料尺寸為600 mm×600 mm×600 mm。 對于高熱值廢物，單次上料重量可適量減小， 避免回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度波動過大。 提升機(jī)附近設(shè)置控制柜， 可以實現(xiàn)現(xiàn)場操作， 上料系統(tǒng)電力設(shè)備的防爆等級為ExDIICT4。

1.2 回轉(zhuǎn)窯-二燃室系統(tǒng)

危險廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部經(jīng)過高溫焚燒后， 被焚燒成為煙氣和灰渣， 高溫?zé)煔鈴幕剞D(zhuǎn)窯尾部進(jìn)入二燃室， 灰渣落入出渣機(jī)， 水冷后送至灰渣暫存庫?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)部操作溫度在800 ～1 100 ℃之間， 高溫?zé)煔庠诙际覂?nèi)部進(jìn)一步燃燒， 去除煙氣中的可燃成分， 二燃室排出的高溫?zé)煔鈴纳喜窟M(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱量回收。

回轉(zhuǎn)窯及二燃室燃燒所用的空氣通過回轉(zhuǎn)窯補(bǔ)風(fēng)一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)供給， 通過調(diào)節(jié)風(fēng)量控制燃燒室含氧量， 從而使廢物的燃燒處于較佳狀態(tài)。 為防止危險廢物料坑中的臭氣散逸， 在焚燒線正常運營時， 使料坑密閉處于封閉狀態(tài)， 風(fēng)機(jī)抽取料坑內(nèi)的臭氣作為焚燒線的助燃風(fēng)。 焚燒線檢修時， 料坑廢氣進(jìn)入專用除臭裝置進(jìn)行處理， 減少現(xiàn)場異味。

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)徑為4 250 mm， 長度為15 500 mm，內(nèi)襯采用澆注料／耐火磚， 設(shè)計厚度為300 mm， 筒體材料為Q235B， 主電機(jī)功率為55 kW； 二燃室筒體材料為Q235B， 內(nèi)徑為5 200 mm， 高度為28 000 mm， 內(nèi)襯材料與回轉(zhuǎn)窯相同， 厚度為480 mm。 二燃室中部安裝2 臺燃燒器， 燃燒器采用低NOx燃燒器的型式， 可以減少熱力型氮氧化物的生成量，廢液噴槍流量為600 kg／h， 燃燒器本體設(shè)置點火裝置、 火焰檢測器， 燃燒器及噴槍成一定角度對向布置， 使二燃室內(nèi)部形成旋流， 閥組及控制柜布置在燃燒器附近， 便于現(xiàn)場控制。

1.3 余熱回收系統(tǒng)

從二燃室出來的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐后， 通過換熱降溫至500 ℃左右， 同時產(chǎn)生低壓蒸汽， 該蒸汽可用于系統(tǒng)內(nèi)部， 如蒸汽霧化、 蒸汽滅火、 除氧器和管道伴熱， 剩余蒸汽并入廠區(qū)蒸汽管網(wǎng)， 供全廠使用。 為避免余熱鍋爐及管路結(jié)垢和腐蝕， 鍋爐給水必須進(jìn)行除氧和除鹽處理， 同時水質(zhì)滿足GB／T 1576—2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中脫鹽水的要求。

余熱鍋爐屬于特種設(shè)備， 也是本項目的關(guān)鍵設(shè)備。 本項目鍋爐由4 個膜式壁形成的冷卻爐膛構(gòu)成， 采用四回程形式， 第一回程的煙氣流速不高于4.6 m／s， 其余腔室的煙氣流速不高于6.5 m／s。 余熱鍋爐換熱面積為600 m2， 鍋爐的滿水容積為20 m3， 鍋爐外形尺寸長10.5 m， 寬9.0 m， 高22.5 m，煙氣入口標(biāo)高與二燃室匹配， 鍋筒的主要材質(zhì)為Q345R， 水冷壁系統(tǒng)主要材質(zhì)為碳鋼， 鍋爐上設(shè)置噴槍接口， 噴入尿素溶液用于脫硝， 脫硝效率可以達(dá)到90%以上。

1.4 煙氣凈化系統(tǒng)

煙氣處理系統(tǒng)包含： 急冷塔、 干法脫酸塔、 布袋除塵器、 濕法脫酸裝置。 從余熱鍋爐出來的煙氣進(jìn)入急冷塔， 通過噴入冷卻水使煙氣快速降溫至200 ℃以下， 從而降低二噁英再次合成的概率［9］。從急冷塔出來的煙氣進(jìn)入干法脫酸系統(tǒng)， 隨后進(jìn)入布袋除塵器， 布袋除塵器采用旋風(fēng)和布袋結(jié)合的形式， 出口的顆粒物濃度可以控制在5 mg／Nm3以下。 為了確保尾氣排放達(dá)到環(huán)保要求， 從布袋除塵器出來的煙氣再次進(jìn)入兩級洗滌塔， 進(jìn)一步脫除煙氣中的酸性成分， 經(jīng)過洗滌的煙氣最后通過50 m煙囪排放。

在洗滌塔的下游預(yù)留了煙氣再熱器的位置， 后期可根據(jù)實際運營情況進(jìn)行配置， 通過采用蒸汽加熱可以把煙氣溫度提高至120 ℃以上， 從而實現(xiàn)對煙氣的消白處理。

2 配套公輔工程

焚燒裝置的正常運行需要配套建設(shè)相應(yīng)的公輔工程， 如循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、 壓縮空氣系統(tǒng)、 軟水系統(tǒng)及相應(yīng)的環(huán)保設(shè)施， 其中空壓站、 軟水站等就近布置在焚燒車間輔助用房， 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的位置綜合考慮全廠需要進(jìn)行布置。

2.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由冷卻水泵、 儲水箱、 涼水塔等組成， 主要用于冷卻水的供應(yīng)、 冷卻及循環(huán)。 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行控制水質(zhì)要滿足GB 50050—2017《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)的要求。 補(bǔ)水來自廠內(nèi)生產(chǎn)水， 最大循環(huán)冷卻水量為900 m3／h， 最大補(bǔ)水量為17 m3／h， 可以滿足系統(tǒng)運行需要。

2.2 空壓站

空壓站所生產(chǎn)氣體主要供焚燒車間使用， 因此配置在焚燒車間輔助用房。 經(jīng)空氣壓縮機(jī)出來的空氣分成2 路， 一路進(jìn)入壓縮空氣緩沖罐（30 m3），供全廠使用， 另一路經(jīng)除水、 除塵和除油后得到儀表空氣。 儀表空氣也分成2 路， 一部分進(jìn)入儀表空氣緩沖罐（10 m3）， 供全廠使用， 另一部分進(jìn)入制氮機(jī)， 生產(chǎn)裝置所需氮氣。 空壓機(jī)流量為1.25 m3／min， 空壓站出口氣體壓力為0.8 MPa（G）。

2.3 軟水系統(tǒng)

采用全自動軟水器進(jìn)行軟化處理， 為成套供貨裝置， 主要用于鍋爐補(bǔ)水。 軟水系統(tǒng)由離子交換罐、 鹽箱、 分配器、 軟水箱及泵等組成， 2 罐單獨運行， 分別再生， 以流量為控制終點， 其中一罐再生時另一罐運行。 單罐設(shè)備出力為30 m3／h， 以完全確保系統(tǒng)的需水量。 軟水箱采用不銹鋼材質(zhì)， 鹽箱采用PE 材質(zhì)， 耐腐蝕性較好。

2.4 配套環(huán)保設(shè)施

配套建設(shè)污水處理系統(tǒng)對生產(chǎn)廢水、 生活污水進(jìn)行處置， 實現(xiàn)其達(dá)標(biāo)排放。 主要廢氣為煙氣及危險廢物存儲時釋放的臭氣， 焚燒爐排出的煙氣含有酸性氣體、 重金屬、 粉塵及二噁英等多種污染物，是GB 18484—2020 重點控制的項目， 經(jīng)過煙氣處理系統(tǒng)實現(xiàn)達(dá)標(biāo)后外排。 臭氣主要產(chǎn)生于料坑、 暫存庫， 集中收集處置后外排， 從而防止惡臭的擴(kuò)散。 裝置內(nèi)產(chǎn)生的灰渣屬于危險廢物， 用專用容器收集后， 轉(zhuǎn)移至專門的灰渣暫存庫進(jìn)行臨時存儲，定期送到危險廢物填埋場進(jìn)行安全處置。

3 設(shè)計注意事項

3.1 項目前期注意事項

（1） 注重產(chǎn)廢調(diào)研。 對于危險廢物焚燒類項目， 結(jié)合目前現(xiàn)有部分危險廢物處置項目的運營現(xiàn)狀， 項目立項及開展前期規(guī)劃時， 必須做好詳細(xì)的產(chǎn)廢調(diào)研， 通過產(chǎn)廢調(diào)研， 可以了解當(dāng)?shù)禺a(chǎn)廢種類、 數(shù)量及現(xiàn)有廢物處置情況， 這對于后續(xù)項目的設(shè)計、 運營十分有益。

根據(jù)產(chǎn)廢調(diào)研結(jié)果， 一方面可以規(guī)劃危險廢物焚燒處置規(guī)模， 防止過度設(shè)計， 從而避免后期低負(fù)荷運營； 另一方面也判斷未來廠區(qū)能夠收集處置的固液比例， 并以此作為依據(jù)確定是否建設(shè)罐區(qū)， 當(dāng)廢液量較大時， 設(shè)置廢液罐區(qū)， 同時對不同熱值的廢液進(jìn)行區(qū)分， 設(shè)置高、 中、 低熱值儲罐； 當(dāng)廢液量較小時， 可以采用噸桶收集， 同時在焚燒車間內(nèi)設(shè)置直燃站， 使廢液直接通過直燃站送入回轉(zhuǎn)窯或二燃室進(jìn)行焚燒。 對于產(chǎn)廢調(diào)研信息相對不足的項目， 建議在設(shè)計時考慮罐區(qū)預(yù)留位置， 后期視實際廢液收集情況進(jìn)行建設(shè)， 可以節(jié)省投資， 防止出現(xiàn)罐區(qū)建設(shè)后閑置的情況。

（2） 適當(dāng)擴(kuò)大暫存庫庫容。 在前期的設(shè)計規(guī)劃時， 適當(dāng)增加暫存庫內(nèi)危險廢物的存儲天數(shù)， 可以提升場內(nèi)危險廢物的存儲容量， 降低由于收料波動對裝置運營的影響， 也能增加項目運營時的抗風(fēng)險能力。 目前， 部分焚燒項目由于前期的產(chǎn)廢調(diào)研數(shù)據(jù)不足或市場波動等原因， 出現(xiàn)可燒廢料少、 裝置使用效率低的情況。 通過增加危險廢物存儲能力，提高場內(nèi)危險廢物存儲量， 可以適當(dāng)減少裝置停車的頻次。

3.2 設(shè)計階段注意事項

對于焚燒車間的上料系統(tǒng)， 由于可燃物距離高溫區(qū)較近， 焚燒爐可能產(chǎn)生回火， 除規(guī)范要求的消防系統(tǒng)外， 可以增設(shè)蒸汽或干粉消防滅火系統(tǒng)， 進(jìn)一步降低系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險。 上料系統(tǒng)推料器下部設(shè)置落料口， 可以避免物料堆積， 方便推料系統(tǒng)故障時清理檢修， 同時， 上料平臺下部留出叉車通道，方便叉車運輸物料， 降低人力工作強(qiáng)度。

回轉(zhuǎn)窯周邊設(shè)置一圈上人平臺， 同時檢修平臺與二燃室鋼結(jié)構(gòu)連接， 便于人員通行， 可以提高工作效率。 撈渣機(jī)布置在二燃室底部， 撈渣機(jī)運作時往往污水隨著熔渣被撈出， 造成撈渣機(jī)周邊存在積水而影響現(xiàn)場操作環(huán)境， 因此建議在撈渣機(jī)出渣一側(cè)設(shè)置集水坑， 避免污水流散。

二燃室、 余熱鍋爐與煙氣處理平臺盡量采用相同標(biāo)高的通平臺， 既可以使裝置整體布局更美觀，也能使巡檢過程更流暢。 框架盡量設(shè)置鋼格柵，有利于提升裝置的采光效果。 對于二燃室及回轉(zhuǎn)窯閥組所在平臺， 應(yīng)盡量采用花紋鋼板， 這樣可以避免特殊情況或檢修時廢液下滴而影響下部的設(shè)備或人員。

余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽盡可能進(jìn)行利用， 可考慮送至污水處理系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶裝置或其他工藝裝置。 在蒸汽仍有富余時， 可通過蒸汽冷凝器回收冷凝水， 重新進(jìn)入余熱鍋爐系統(tǒng)， 實現(xiàn)循環(huán)利用， 減少軟水消耗量。

焚燒車間主要的污水產(chǎn)生于煙氣凈化系統(tǒng)， 為盡可能減少焚燒裝置的污水排放量， 同時減少生產(chǎn)水的消耗量， 設(shè)計時盡可能使污水回收利用。 裝置中主要的污水消納位置是急冷塔， 冷卻水消耗量大， 減排效果明顯； 出渣機(jī)中由于高溫廢渣的急冷， 也可消耗一部分污水， 但消耗量相對較少。

4 結(jié)語

本項目焚燒裝置建成運營后， 能使當(dāng)?shù)氐奈ｋU廢物得到有效處置， 可以改善周邊生態(tài)環(huán)境， 有利于城市的可持續(xù)發(fā)展， 所采用的技術(shù)方案也是現(xiàn)階段成熟、 可靠的處置工藝， 可滿足GB 18484—2020 要求。 本文結(jié)合現(xiàn)有項目設(shè)計過程， 總結(jié)設(shè)計及運營的經(jīng)驗， 形成優(yōu)化的方案及建議， 可以為后期同類項目的設(shè)計提供參考。