試析危險(xiǎn)廢物焚燒處置煙氣污染物控制工藝

劉 鐸

（錦州永盛廢油再生有限公司，遼寧 錦州 121011）

1 危險(xiǎn)廢物闡述

危險(xiǎn)廢物是指在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)試驗(yàn)、材料使用過(guò)程中產(chǎn)生的具有危險(xiǎn)性的廢物和廢料。根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》規(guī)定，危險(xiǎn)廢物可能具有腐蝕性，毒性或者易燃易爆等危險(xiǎn)特性，其中，部分化學(xué)危險(xiǎn)廢物還具有化學(xué)危害傳染特性，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成極大的危害。根據(jù)2018年相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全世界的危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量已經(jīng)達(dá)到3.3億噸左右，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)量的增加，不僅關(guān)系著整個(gè)地球的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，更是對(duì)人們的生產(chǎn)和生活安全造成了一定影響。

2 危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣污染問(wèn)題分析

采用危險(xiǎn)廢物焚燒處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢物的有效處理，但在實(shí)際處理過(guò)程中，危險(xiǎn)廢物焚燒的煙氣問(wèn)題也是大氣污染的問(wèn)題之一。危險(xiǎn)廢物焚燒的煙氣如果直接排放到大氣環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。此外，如果煙氣中的硫化物進(jìn)入到水體中，也會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而嚴(yán)重地污染水體。因此，在危險(xiǎn)廢物的處理過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)其污染控制的研究。

3 危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣污染控制技術(shù)研究

在環(huán)境保護(hù)工作日益發(fā)展的背景下，危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)的應(yīng)用也愈加頻繁，所以，加強(qiáng)對(duì)煙氣污染控制技術(shù)的研究同樣是至關(guān)重要的。在實(shí)際開(kāi)展工作的過(guò)程中，要提高危險(xiǎn)廢棄物焚燒煙氣的處理效果，就必須強(qiáng)化對(duì)焚燒煙氣的管控，降低煙氣對(duì)大氣環(huán)境造成的污染，以此為環(huán)境保護(hù)奠定良好基礎(chǔ)。

3.1 控制技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1.1 焚燒爐設(shè)計(jì)

焚燒系統(tǒng)由兩部分組成：回轉(zhuǎn)窯（一燃室）和二燃室。本項(xiàng)目采用順流式回轉(zhuǎn)窯，危險(xiǎn)廢物按控制要求經(jīng)上料系統(tǒng)定量推入爐內(nèi)，在回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)下翻動(dòng)，并且在自身重力的作用下，物料會(huì)逐漸向窯尾方向移動(dòng)；在窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，窯體內(nèi)的物料在焚燒處理過(guò)程中，能夠與空氣接觸更加全面，最終完成加熱、干燥、熱解、揮發(fā)及燃燒的處理過(guò)程。

回轉(zhuǎn)窯焚燒的溫度為950 ℃（回轉(zhuǎn)窯出口的溫度可達(dá)到 800～850 ℃），危險(xiǎn)廢物在窯體內(nèi)停留時(shí)間約為1 h。其揮發(fā)產(chǎn)生大量的可燃?xì)怏w在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)未完全燃燒的情況下進(jìn)入一燃室尾部的混合室（增溫段，長(zhǎng)1 m），使高溫可燃煙氣繼續(xù)燃燒升溫至 950 ℃。大部分焚燒殘?jiān)?jīng)一燃室除渣段后落入框鏈除渣機(jī)排出。而回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部殘留的煙氣則流動(dòng)至二燃室，對(duì)煙氣中有害物質(zhì)的進(jìn)行二次燃燒，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中有害物質(zhì)的全面處理。同時(shí)，為保證焚燒排放物能夠達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需要保證二燃室的燃燒效果。一般情況下，二燃室的結(jié)構(gòu)組成主要包含了燃油燃燒器和高熱值廢油噴嘴，全面提升了二燃室的助燃效果，再配合二次風(fēng)裝置，以保證二燃室內(nèi)部燃燒過(guò)程中充足的氧氣供應(yīng)。此外，二次風(fēng)裝置的供風(fēng)量也能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整與控制。一般情況下，二燃室內(nèi)的溫度能夠達(dá)到1 100 ℃，而煙氣在二燃室停留時(shí)間＞2 s，在高溫作用下實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生煙氣的二次焚燒，以此達(dá)到對(duì)煙氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，且在負(fù)壓處理環(huán)境下，有效避免了泄漏問(wèn)題的產(chǎn)生[1]。

3.1.2 輔助燃料設(shè)計(jì)

在焚燒爐啟爐、進(jìn)爐物料熱值低時(shí)（不能自燃）以及二燃室溫度達(dá)不到1 100 ℃時(shí)，可使用輔助燃料進(jìn)行助燃加溫。通過(guò)檢測(cè)一燃室和二燃室的爐溫及爐膛出口煙氣的含氧量，來(lái)調(diào)節(jié)輔助燃料用量，以此使廢物焚燒系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.1.3 空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

燃燒過(guò)程所需要的空氣是由鼓風(fēng)機(jī)提供的，空氣系統(tǒng)中設(shè)有一次、二次風(fēng)機(jī)、霧化風(fēng)機(jī)及空氣管道，分別供應(yīng)一燃室、二燃室及物化所需的空氣?？諝夤艿郎暇b有調(diào)節(jié)閥，在整個(gè)運(yùn)行期間，可利用PLC控制單元的信號(hào)調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到最佳燃燒效果。

3.2 余熱利用

焚燒系統(tǒng)二燃室出口處的煙氣溫度為1 100 ℃左右，為了滿足后續(xù)階段煙氣處理對(duì)于溫度的要求，本系統(tǒng)中設(shè)置一套4 t/h的余熱鍋爐，即使尾氣溫度降低也能充分利用焚燒產(chǎn)生熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)余熱的二次利用，既可以供應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)，也能夠用于日常生活使用。余熱鍋爐出口的煙氣溫度約550 ℃，進(jìn)入后續(xù)的尾氣處理系統(tǒng)。

3.3 尾氣處理系統(tǒng)

①煙氣凈化系統(tǒng)的比較與選擇。焚燒爐煙氣的污染物呈現(xiàn)為多樣性，其主要包含粉塵、酸性氣體（一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氯化氫等）、二噁英類(lèi)物質(zhì)及重金屬等。因此，在有害物質(zhì)的焚燒處理中，需高度重視對(duì)煙氣中焚燒殘留有害物質(zhì)的去除，才能夠保證煙氣不會(huì)對(duì)周邊的大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行煙氣凈化系統(tǒng)的選擇。

粉塵：粉塵的處理方式主要包括濕式法、干式法、半干式法、靜電除塵、袋式除塵或旋風(fēng)除塵，為了進(jìn)一步提升處理效果，也可以進(jìn)行不同方式的組合應(yīng)用[2]。

酸性氣體：可通過(guò)濕法、干式和半干式洗滌塔等方式對(duì)其進(jìn)行處理。以濕法進(jìn)行酸性氣體處理為例，其工藝原理是通過(guò)對(duì)酸性氣體的中和，應(yīng)用氧化鈣、氧化鎂等材料，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性氣體的中和處理。

二噁英類(lèi)物質(zhì)：對(duì)于二噁英類(lèi)物質(zhì)的控制，可采用預(yù)防、治理相結(jié)合的方法。二噁英類(lèi)物質(zhì)的控制措施包括以下方面：從源頭控制含氯垃圾進(jìn)入焚燒爐；控制煙氣在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間和溫度，使垃圾充分燃燒；在進(jìn)入除塵器入口之前，要保證垃圾的溫度低于200 ℃，經(jīng)過(guò)放置焚燒后，再進(jìn)行合成；采用活性炭+布袋凈化去除二噁英類(lèi)物質(zhì)。

本次實(shí)驗(yàn)中采用干法與濕法相結(jié)合的方式對(duì)煙氣進(jìn)行凈化處理。經(jīng)過(guò)余熱鍋爐降溫的煙氣在急冷塔中從550 ℃在1 s內(nèi)降到200 ℃以下，煙氣經(jīng)干法除酸，袋濾器除塵，堿液吸收組合的方式，對(duì)焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣中的粉塵進(jìn)行過(guò)濾，并對(duì)煙氣中的硫氧化物、HCL等酸性物質(zhì)，重金屬和二噁英等毒性物質(zhì)進(jìn)行中和、吸附處理，使煙氣指標(biāo)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。該方法在國(guó)內(nèi)已得到了廣泛應(yīng)用，技術(shù)非常成熟。

②旋風(fēng)除塵器二燃室出口煙氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，煙氣中大粒徑的粉塵經(jīng)水冷旋風(fēng)除塵器完成初級(jí)除塵。利用旋風(fēng)的作用去除大顆粒粉塵，對(duì)于40 μm以上的粒徑的粉塵除塵率＞98%，降低了后段尾氣處理設(shè)備負(fù)荷，以免煙氣中大粒徑粉塵在換熱器外壁沉積造成堵塞。高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行充分余熱利用，使高溫?zé)煔饨禍刂?50 ℃左右，避開(kāi)二噁英的合成空間。

③急冷塔。根據(jù)《危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，為避免二噁英在低溫時(shí)的再次合成，要求在1 s內(nèi)將煙氣從500 ℃以上降至200 ℃以下。考慮到燃燒負(fù)荷對(duì)余熱鍋爐出口煙氣溫度造成的波動(dòng)，本項(xiàng)目采用Φ1.4 X 7.5 m急冷塔，進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)為550 ℃。急冷塔采用堿液噴淋吸收，經(jīng)過(guò)余熱鍋爐一次冷卻出來(lái)的約550 ℃的煙氣會(huì)經(jīng)煙道從上方進(jìn)入急冷塔，塔內(nèi)將堿液霧化噴入，形成特有的霧化效果，對(duì)煙氣進(jìn)行急速降溫。冷卻的堿溶液被霧化器霧化成霧滴，在塔內(nèi)形成一個(gè)堿性霧滴懸浮的高密度區(qū)域，捕捉煙氣中的酸性物質(zhì)，對(duì)煙氣中的HCl、SO2、NOX等酸性氣體進(jìn)行充分中和吸收。冷卻液的加壓泵與急冷脫酸其他出口煙氣溫度連鎖，確保煙氣溫度降至200 ℃左右，降溫效率高，煙氣在600 ℃至200 ℃溫度段停留1 s以下，煙氣溫度遠(yuǎn)高于露點(diǎn)溫度，對(duì)后段設(shè)備腐蝕性低。同時(shí)，煙氣急冷至200 ℃，急冷時(shí)間＜1 s，以此抑制二噁英的產(chǎn)生。經(jīng)急冷塔快速降溫到200 ℃厚的煙氣進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。

④中和脫酸與吸附。從急冷塔排出的煙氣進(jìn)入干式脫酸塔，與吸收器中的消石灰粉末充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在確保足夠的反應(yīng)時(shí)間的情況下去除煙氣中的大部分酸性氣體。中和吸附過(guò)程中產(chǎn)生的灰渣（反應(yīng)產(chǎn)物和未發(fā)生反應(yīng)的吸收劑）在塔底累積、出渣。消石灰的供給量由煙氣在線監(jiān)測(cè)的硫氧化物、HCl數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。重金屬和二噁英的去除方法主要是活性炭吸附及袋式除塵器之間設(shè)置了活性炭噴入裝置，噴入的活性炭被均勻地混入煙道內(nèi)與煙氣充分混合，吸附重金屬、二噁英等有害物質(zhì)。活性炭供給量隨焚燒爐負(fù)荷調(diào)整并依據(jù)二噁英監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化人工進(jìn)行調(diào)節(jié)。

⑤袋式除塵器。袋式除塵器用于煙氣末端的粉塵去除，并兼有對(duì)有害氣體的凈化功能。由殼體、灰斗、排灰裝置、支架和脈沖清灰系統(tǒng)等部分組成，粉塵被捕集在濾袋的外表面，凈化后的氣體進(jìn)入濾袋苫布的清潔室，匯集到出風(fēng)口排出。

3.4 灰渣儲(chǔ)運(yùn)與處置

危險(xiǎn)廢物焚燒后產(chǎn)生的殘?jiān)?，大部分由回轉(zhuǎn)窯尾部降溫排出，其余少量灰渣由二燃室底部降溫排出。旋風(fēng)水冷除塵器底部的飛灰用專(zhuān)用儲(chǔ)倉(cāng)儲(chǔ)存。由出渣機(jī)出來(lái)的灰渣，最終外運(yùn)至有資質(zhì)的單位進(jìn)行無(wú)害化填埋。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文總結(jié)了危險(xiǎn)廢物焚燒處置煙氣控制系統(tǒng)，希望能對(duì)危險(xiǎn)廢物的有效控制有所幫助。