危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)及煙氣凈化工程實(shí)例

姚鵬程，顧利星*，鄭時光，張華生，梁永維

（1.無錫市固廢環(huán)保處置有限公司，江蘇 無錫 214062；2.無錫市工業(yè)廢物安全處置有限公司，江蘇 無錫 214062）

危險(xiǎn)廢物是指列入國家危險(xiǎn)廢物名錄或根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法判定的具有危險(xiǎn)特性的廢物[1]。通常對人類、動植物及環(huán)境的現(xiàn)在及將來構(gòu)成危害，具有一定毒性、爆炸性、易燃性、腐蝕性、傳染性、放射性或其他化學(xué)反應(yīng)特性等一種或幾種危害特性，其來源廣泛，主要產(chǎn)生于工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及商業(yè)等生產(chǎn)部門[2]。目前，危險(xiǎn)廢物的處理方法主要有安全填埋和焚燒處置。其中焚燒能在極大程度上實(shí)現(xiàn)無害化和減量化，同時還能回收余熱，甚至可以發(fā)電。有文獻(xiàn)表明，我國90%以上的危險(xiǎn)廢物處置中心都采用了危險(xiǎn)廢物焚燒處置系統(tǒng)[3]。近年來，焚燒技術(shù)日益成熟，已開發(fā)出不同爐型的焚燒爐，如回轉(zhuǎn)窯、液體注射爐、流化床、多層床焚燒爐、固定床焚燒爐等[4]。為了避免進(jìn)料、出料的二次污染和頻繁啟停造成的二英及其他煙氣指標(biāo)超標(biāo)[5]，焚燒系統(tǒng)最好能連續(xù)運(yùn)行。因此，回轉(zhuǎn)窯爐型是國家生態(tài)環(huán)境部門推薦的危險(xiǎn)廢物處置爐型。

1 工程概況

江蘇省無錫市某廠能處理的廢物種類主要有醫(yī)療廢物（HW01），醫(yī)藥廢物（HW02），廢藥物藥品（HW03），農(nóng)藥廢物（HW04），木材防腐劑廢物（HW05），有機(jī)溶劑廢物（HW06），廢礦物油（HW08），油/水、烴/水混合物或乳化液（HW09），精（蒸）餾殘?jiān)℉W11），染料涂料廢物（HW12），有機(jī)樹脂類廢物（HW13），廢膠片相紙（HW16），含金屬羰基化合物廢物（HW19），有機(jī)磷化合物廢物（HW37），含酚廢物（HW39），含醚廢物（HW40），廢鹵化有機(jī)溶劑（HW41），有機(jī)溶劑廢物（HW42），含有機(jī)鹵化物廢物（HW45），其他無機(jī)化工行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢活性炭（HW49），清洗雜物（HW49）等。該工程設(shè)計(jì)焚燒系統(tǒng)處置能力為60t/d，整套系統(tǒng)連續(xù)24h運(yùn)行，全年預(yù)計(jì)運(yùn)行300d。混合后的廢物的平均低位熱值為14 630kJ/kg，其元素組成如下表所示。

2 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)是整廠危廢處理工藝的核心，通過一定的過?？諝馀c被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有毒有害物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而被破壞，最大限度實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物無害化、減量化、資源化的處理。整個焚燒系統(tǒng)由進(jìn)料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、二燃室、余熱鍋爐等部分組成（見圖1）。

圖1 焚燒系統(tǒng)工藝流程圖

2.1 進(jìn)料系統(tǒng)

待處理物料按固態(tài)廢物、半固態(tài)廢物和液態(tài)分成三類，其中半固態(tài)廢物經(jīng)人工破袋后，投入料坑與固態(tài)廢物混合。混勻后的廢物由抓機(jī)抓至鱗板輸送機(jī)送到回轉(zhuǎn)窯上端料斗，廢物經(jīng)過兩級密封翻板后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。液態(tài)廢物經(jīng)過濾、沉淀處理后伴隨壓縮空氣噴入回轉(zhuǎn)窯前端。

2.2 回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯是臥式圓柱體，采用防腐、耐高溫的耐火材料作為內(nèi)部襯里。本廠的回轉(zhuǎn)窯長徑比4.8，傾斜角2°，轉(zhuǎn)速0.1～1r/min，以順流式工作，危險(xiǎn)廢物在此操作方式下的干燥、燃燒及燃燼階段十分明顯。相較于逆流式，采用順流式無需復(fù)雜的給料及排渣系統(tǒng)，同時還能增加煙氣的停留時間[6]。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度可達(dá)750℃～850℃，廢物燃燒產(chǎn)生的煙氣，從窯體尾部進(jìn)入二燃室。

回轉(zhuǎn)窯與二燃室共用一個水淬式刮板出渣機(jī)，廢渣經(jīng)過水冷卻降溫后帶出，由人工打包裝袋后外運(yùn)填埋。

2.3 二燃室

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的煙氣在二燃室里被進(jìn)一步的充分焚燒和分解，二燃室內(nèi)焚燒溫度在1100℃以上，同時停留時間在2s以上，保證了煙氣能焚燒充分。二燃室安裝了上、下兩個輔助燃燒器，可在特殊情況下開啟以保證溫度穩(wěn)定。

2.4 余熱利用

余熱鍋爐利用二燃室內(nèi)的高溫?zé)煔鈳淼臒崮墚a(chǎn)生蒸汽，使煙氣從1100℃降至550℃左右，同時回收余熱。自來水經(jīng)過離子交換樹脂降低硬度后泵入除氧器，除氧器利用蒸汽將軟化后的水加熱到103℃，再輸送進(jìn)汽包。從而去除溶解于給水中的氧及其他氣體，降低對設(shè)備的腐蝕[7]。余熱鍋爐產(chǎn)生的富余蒸汽經(jīng)分氣缸被集成到工廠各處。

3 煙氣凈化系統(tǒng)

煙氣凈化系統(tǒng)是整個工藝的重要組成部分，煙氣的處理效果是評價(jià)整個工藝的重要指標(biāo)。該廠采用“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”的凈化工藝（見圖2）。

圖2 煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程圖

3.1 煙氣急冷

從余熱鍋爐出來的高溫蒸汽從急冷塔頂部的布?xì)庋b置均勻進(jìn)入急冷塔，被頂部裝有壓縮空氣霧化的水霧混合，使高溫?zé)煔饧彼購?50℃降至200℃以下，避開二英的再合成溫度段。急冷塔除了煙氣降溫外還有部分除塵效果，一部分沉降的飛灰從塔底排出。

3.2 干法裝置

在急冷塔后，通過剛性給料機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)將消石灰和活性炭噴入干法裝置。噴入的消石灰Ca(OH)2和煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體反應(yīng)，從而脫除煙氣中的酸性氣體。而噴入的活性炭因其具有較高的比表面積和較好的吸附能力，能有效凈化煙氣中的重金屬污染物。

3.3 布袋除塵

布袋除塵器由套上耐高溫的PTFE+PTFE覆膜套的鋼籠組成。對經(jīng)過干法處理后煙氣中的飛灰及部分未反應(yīng)的石灰、活性炭進(jìn)行過濾，另外，還有吸附于濾袋表面尚未反應(yīng)的石灰和活性炭繼續(xù)與煙氣中的有害氣體反應(yīng)，進(jìn)一步凈化煙氣。布袋除塵器配套脈沖式壓縮空氣，從濾袋背面吹掃，從而確保有效過濾面積。掉落的飛灰經(jīng)螺旋出渣機(jī)輸送至飛灰倉，人工打包外運(yùn)。

3.4 熱換器（GGH）

從布袋除塵器進(jìn)入的高溫?zé)煔釭GH與進(jìn)入后端設(shè)備凈化的低溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，從而使高溫?zé)煔鉁囟冉档停欧诺膬艋療煔鉁囟壬摺?/p>

3.5 濕法脫酸除濕

煙氣從脫酸塔頂部進(jìn)入，通過塔頂?shù)膲A液布水系統(tǒng)洗滌后，煙氣中大量酸性氣體都會被去除，同時并將原煙氣從160℃降至70℃左右。除濕塔設(shè)置在脫酸塔之后，再次洗滌煙氣。為了避免堿液循環(huán)液溫度過高而帶走過多的水汽，除濕塔還通過板式換熱器進(jìn)行外界冷卻，從而保證除濕塔出口煙氣溫度在45℃左右。

3.6 煙氣加熱（SGH）

經(jīng)過濕法處理后的煙氣含水率較高，當(dāng)煙氣接觸外界空氣后，煙氣溫度會迅速下降，產(chǎn)生白色煙霧，影響視覺效果。因此，從脫酸塔后的煙氣經(jīng)過熱換器提高溫度后，再進(jìn)一步通過煙氣-蒸汽加熱器升溫至130℃。加溫后的煙氣經(jīng)過引風(fēng)機(jī)送至50m煙囪高空排放。

3.7 廢氣處理效果

根據(jù)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484—2001）表3的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，經(jīng)過凈化后的煙氣中的污染物濃度應(yīng)該達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：NOx≤500mg/m3，HCl≤60mg/m3，SO2≤200mg/m3，CO≤80mg/m3。而該廠采用的“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”的工藝可有效凈化煙氣，外排的各污染物僅為排放標(biāo)準(zhǔn)的10%、1.5%、10.5%、14%，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)（見圖3）。

4 結(jié)語

該廠的回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)有效集中處置了所在地區(qū)的危險(xiǎn)廢物，為當(dāng)?shù)馗纳粕鷳B(tài)環(huán)境做出了貢獻(xiàn)?；剞D(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)作為危險(xiǎn)廢物處理的主要工藝，具有對物料適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡單、控制方便、使用壽命長、維修工作量少、工作連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)。采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室”焚燒工藝，可使危險(xiǎn)廢物得到無害化、減容、減量處理。同時，配套的“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”工藝，可以有效凈化煙氣，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

圖3 污染物排放濃度占排放標(biāo)準(zhǔn)的比例