危險廢物焚燒處置系統(tǒng)的余熱回收梯級利用技術(shù)有效運用研究

黃榮炎

摘 要：危險廢物主要包括存在毒性、傳染性、腐蝕性等廢物。危險廢物可對環(huán)境、人體健康等產(chǎn)生危害。因此，對于危險廢物需進行正確處置，消除隱患。在焚燒危險廢物的過程中，會產(chǎn)生大量余熱。如果將這些余熱進行回收，能夠減少能耗。本文主要分析如何實現(xiàn)余熱的回收梯級利用。

關(guān)鍵詞：危險廢物；焚燒處置系統(tǒng)；余熱回收；梯級利用技術(shù)

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A

危險廢物主要由工業(yè)生產(chǎn)活動、居民生活等產(chǎn)生。危險廢物本身有毒性、傳染性等各種危害。對危險廢物如果不處理或處置不當容易對環(huán)境、人們的健康等產(chǎn)生影響。焚燒危險廢物是消除危險廢物隱患的常用方法。在焚燒危險廢物時，會產(chǎn)生大量的余熱。在以往我國對這些余熱的回收利用技術(shù)不足。因此在焚燒過程中，浪費了大量的熱能。另外，在回收余熱時，使用的設備比較老舊、簡陋。余熱回收效率低，還耗費了大量的水、電資源。因此，有必要分析如何回收焚燒危險廢物產(chǎn)生的余熱，實現(xiàn)余熱的回收梯級利用。

在危險廢物的焚燒處置系統(tǒng)中，余熱回收的環(huán)節(jié)主要是在焚燒爐焚燒危害廢物之后，如圖1所示。余熱回收的技術(shù)有余熱鍋爐技術(shù)、急冷塔技術(shù)、一級余熱利用、二級余熱利用和三級余熱利用。余熱回收梯級利用主要是在不同的余熱品質(zhì)中，采用不同的回收技術(shù)，如表1所示。焚燒產(chǎn)生的高溫煙氣主要由余熱鍋爐回收。余熱鍋爐利用高溫熱煙可以產(chǎn)生飽和的高溫蒸汽。急冷塔技術(shù)主要將500℃的煙氣降低至200℃，減少二噁英類物質(zhì)的形成。低于500℃的余熱品質(zhì)主要通過一級、二級、三級逐級回收。整個的余熱回收系統(tǒng)可以產(chǎn)生大量的蒸汽、熱水、熱風等。其中熱風可以用于焚燒爐的助燃。而蒸汽、熱水等可以作為生活用水、供暖等。

1.余熱鍋爐技術(shù)

焚燒處置系統(tǒng)在焚燒危險廢物時，排出大量的高溫煙氣。這些高溫煙氣溫度超過1100℃，并含有大量有害氣體、煙塵。煙氣排放可對大氣產(chǎn)生污染，但其本身不能直接利用。余熱鍋爐可以對這些高溫煙氣進行熱交換，轉(zhuǎn)化成為可直接利用的高溫蒸汽。傳統(tǒng)的余熱鍋爐由于常發(fā)生大量積灰以及腐蝕等情況，現(xiàn)已極少應用?，F(xiàn)主要使用單鍋筒膜式壁的余熱鍋爐。該設備由鍋爐體、附件、鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。煙氣通道被分隔形成4個小通道。熱交換的主要形式是輻射換熱，因而不會出現(xiàn)積灰、腐蝕等情況。另外，鍋爐另外安裝有排污擴容器，在使用的過程中可以進行排污。在廢物焚燒時，高溫熱煙從二燃室的煙道中通入余熱鍋爐中。煙氣在鍋爐中停留時其含有的熱量被吸收，轉(zhuǎn)化成為水蒸氣。而高溫熱煙的溫度降低，形成較低溫的煙氣。一般情況下，余熱鍋爐的出口煙氣溫度約為500℃。而形成的蒸汽可以通過分氣缸輸送到各個用戶。從而實現(xiàn)將焚燒廢物產(chǎn)生的熱能充分利用。

2.急冷塔技術(shù)

在廢物的焚燒溫度<800℃時，會產(chǎn)生大量的二噁英類物質(zhì)。另外，煙氣溫度在200℃～500℃是二噁英類物質(zhì)再生成的適宜溫度。二噁英類物質(zhì)是毒性極大的污染物質(zhì)。在使用余熱鍋爐回收危險廢物焚燒產(chǎn)生的熱氣后，煙氣的溫度最低只到500℃左右。在此情況下，如果不進一步降低煙氣的溫度，將會產(chǎn)生較多的二噁英類物質(zhì)。在這一環(huán)節(jié)，主要將煙氣輸送到急冷塔中降溫。急冷塔設置有雙流體的噴槍。在500℃的煙氣進入急冷塔后，噴槍會噴射溫度較低的水霧。水霧在碰到中檔溫度的煙氣后直接汽化。煙氣的溫度由500℃降低到200℃。在煙氣的溫度降至200℃后，可以防止二噁英類物質(zhì)的再生。在急冷塔降溫的同時，可以監(jiān)測煙氣的溫度和噴霧的流量等。根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)調(diào)整噴射的水霧量，可以控制急冷塔的出口溫度。另外，煙氣的成分中含有大量的NOX、SOX、HCl、HF等氣體。這些氣體都屬于酸性的氣體，因而使煙氣呈酸性。對于酸性的煙氣如果不脫酸，煙氣排放后與水結(jié)合產(chǎn)生酸性液體，腐蝕設備。因此在煙氣的急冷過程中可以噴射堿液脫酸。但如果脫酸效果不理想或在這一環(huán)節(jié)未脫酸，可以在急冷水中再進行脫酸。

3.一級余熱的利用

余熱鍋爐形成的蒸汽溫度一般為150℃～160℃左右。這些蒸汽在危險廢物焚燒處置系統(tǒng)中有很多用途。一方面，這些蒸汽可以為鍋爐的軟水器、除氧器等提供用氣。另一方面，可以為焚燒系統(tǒng)的空氣和煙氣加熱器提供用氣。一般情況下，煙氣在脫酸后溫度僅為60℃～70℃。這些煙氣排放容易結(jié)露，凝結(jié)在煙囪、管道等設施設備表面。如果脫酸不徹底，將會使這些設備設施受到腐蝕。因此，需要使用煙氣加熱器，升高煙氣的溫度。一般將60℃～70℃的煙氣升溫到超過140℃，從而避免排放后煙氣凝結(jié)而腐蝕廠內(nèi)的設施設備。針對尾氣腐蝕設備設施的情況，可以在金屬管表面使用四氟乙烯涂層加以保護。危險廢物種類多種多樣，工況差異大，在焚燒時需要使用空氣加熱器助燃。而空氣加熱器如果回收余熱進行預熱空氣，可以減少投入。

除此以外，產(chǎn)生的熱能還可以用在污泥的干化中。危廢污泥也是危險廢物的一種。該類危險廢物含水量一般超過80%。焚燒比較困難，一般需要加入輔助燃料進行焚燒。該方法需要投入一定的成本。而高溫蒸汽可以對危廢污泥進行干化處理?？梢允褂秒p軸槳葉式干燥機進行干化。該設備可以將危廢污泥的含水量降低至20%～40%。同時提高危廢污泥的熱值，使其更加易于燃燒。再將干化的危廢污泥放入焚燒爐中，可使其體積降低約75%，并極大提升其熱值。此時干化的危廢污泥完全可以燃燒，無須再加輔助燃料。將危廢污泥進行干化后焚燒，有利于減少助燃劑的使用，降低成本。

4.二級余熱的利用

二級余熱主要用于發(fā)電。常規(guī)的發(fā)電機組需要穩(wěn)定的、大量的熱能。而危險廢物焚燒后的二級余熱的熱能較少。一般為低流量、低品質(zhì)的熱能。加上廢物類型不同焚燒時的工況多種多樣，穩(wěn)定性較差。而鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不夠穩(wěn)定，容易出現(xiàn)波動。綜合情況下使用常規(guī)的汽輪發(fā)電機組難以利用二級余熱進行發(fā)電。螺桿膨脹發(fā)電機組是目前能夠適應焚燒系統(tǒng)的熱動力機。該機組可以同時利用蒸汽、熱水、濕蒸汽。因此，即使出現(xiàn)蒸汽波動大的情況，螺桿膨脹發(fā)電機組依然可以利用熱水、濕蒸汽發(fā)電。且使用的過程中，維護相對簡便。產(chǎn)生的電能還可以利用在焚燒處置系統(tǒng)的運行中。從而降低投入的成本，提高經(jīng)濟效益。因此，在二級余熱的利用中，螺桿膨脹發(fā)電機組具有廣闊的應用前景。

5.三級余熱的利用

危險廢物焚燒產(chǎn)生的熱能在經(jīng)過一級、二級的回收后，依然剩下部分熱能。對這部分熱能如果不加以利用，直接排放會污染環(huán)境。另外，也會造成浪費熱能源，不利于企業(yè)的節(jié)能減排。因此，需要針對三級余熱進行回收利用。一般情況下，高溫煙氣在一級、二級回收后，產(chǎn)生有一定溫度的乏氣。其溫度相對較低，可以通過換熱方法回收熱能。一般采用冷水將熱能置換，生成熱水后用于供熱或生活用水等。

結(jié)語

危險廢物的焚燒產(chǎn)生大量熱能，難以一次性完全利用。而在利用這些熱能的過程中，會產(chǎn)生不同品質(zhì)的熱能。梯級利用技術(shù)可以對不同品質(zhì)的熱能進行充分回收。但目前我國在二級余熱的回收發(fā)電中，還處在起步的階段。對這方面的技術(shù)需要做進一步的開發(fā)和應用。總的來說，余熱的回收完全符合節(jié)能減排目標。在工作中應提高對熱能回收的重視，加強開發(fā)研究。使危險廢物焚燒中的熱能回收技術(shù)形成一個完整的系統(tǒng)，充分回收焚燒產(chǎn)生的熱能。

參考文獻

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