危險廢物焚燒預處理的工藝設計

陳飛

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

根據(jù)《國家危險廢物名錄（2021版）》，具有下列情形之一的固體廢物（包括液態(tài)廢物）屬于危險廢物：1）具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應性或者感染性一種或者幾種危險特性的；2）不排除具有危險特性，可能對生態(tài)環(huán)境或者人體健康造成有害影響，需要按照危險廢物進行管理的[1]。危險廢物對生命安全、生態(tài)環(huán)境和人類的可持續(xù)發(fā)展都存在隱患及危害，所以“減量化、無害化、資源化”處理危險廢物是首要原則。危險廢物最終處置技術主要有安全填埋、安全焚燒、水泥窯協(xié)同處置技術[2]。其中，危險廢物回轉窯焚燒處理是現(xiàn)階段對高熱值廢物的主要處理工藝。該技術可經濟、便捷、有效地分解有毒物質的化學結構，減少或消除廢物中的有毒有害物質，使廢物的體積減少80%～95%，并且還可以進行能源回收[3]。

1 危險廢物焚燒預處理的必要性

我國目前將危險廢物分為46個大類別，400多種小類別。按照來源劃分，危險廢物主要包括工業(yè)危險廢物（占70%以上）、醫(yī)療危險廢物（約占14%）及其他社會源危險廢物等。其中，工業(yè)危險廢物的來源廣泛，構成復雜，主要有廢酸廢堿糞（來自化工、石油精煉、電子元器件制造、電解、電鍍等）、含重金屬類(含銅、鋅、鉻、鎘、汞、鉛等，來自化工、電池、電子元器件制造等)、無機類（含氰、氟、砷、石棉等，來自化工、耐火材料、金屬表面處理等）、有機類（廢礦物油、廢有機溶劑、含酚含醚廢物、樹脂等，來自化工石油精煉、印刷等）和殘渣類（精餾和蒸餾殘渣、焚燒殘渣）等[4]。

由此可見，危險廢物的來源十分廣泛，形態(tài)相對各異，大小參差不齊，性質也大不相同。為保障回轉窯焚燒設備在處置過程中能夠連續(xù)、穩(wěn)定地運行，對危險廢物進行預處理十分必要。

2 危險廢物焚燒預處理技術分析

危險廢物的預處理包括“分、檢、配伍”幾項工作。預處理的目的在于使進入焚燒系統(tǒng)的廢物固液比例、熱值、含水率、各種有害元素含量達到或優(yōu)于系統(tǒng)進料要求，從而減輕或穩(wěn)定焚燒系統(tǒng)后續(xù)煙氣及灰渣處置裝置的處理負荷，同時使得成本在可控范圍內[5]。

由于來料包裝的不同，回轉窯工藝的上料方式也多種多樣。固體廢物的上料方式包括料坑行車抓斗上料、小包裝提升機提升上料（側門進料）；液體廢物的上料方式包括可燃廢液罐區(qū)泵送上料（廢液噴槍進料）、臨時廢液上料（廢液噴槍進料）、膏狀廢物混合壓送或成型進料。不同的上料方式，危險廢物的預處理方式也不完全一致，因此預處理車間的工藝設計應針對物料特性合理配置。

目前預處理主要采用破碎和料坑行車拌料兩種方式。實踐表明，這些預處理手段比較簡便，但不夠精準，事故風險不易排除。為解決上述問題，下文擬針對不同包裝的危險廢物焚燒前的預處理工序進行闡述。

3 不易破碎的軟質紡織類廢物預處理工藝

不易破碎的軟質紡織類廢物主要為噸袋、纖維、抹布類。此類物品密度低、體積大、易纏繞破碎機和焚燒車間進料系統(tǒng)的螺旋給料機，因此此類廢物多被壓縮成小包裝，通過側門進料。廢物通過打包壓塊機進行壓縮打包，大幅度減少了體積，然后經過包裝繩的捆扎，不再容易散開，可通過小包裝提升機提升上料。不易破碎的軟質紡織類廢物處理工藝流程參見圖1。

圖1 不易破碎的軟質紡織類廢物預處理流程

4 桶裝廢物焚燒處理預處理工藝

桶裝危險廢物是一種常見的來料形式，通常為200 L（直徑約為580 mm，高度為900 mm）的化工圓桶。由于化工桶體積過大，無法直接進入焚燒系統(tǒng)的投料裝置，因此需要進行有針對性的預處理。

采用立式開桶機對化工桶環(huán)形切割開蓋，開蓋后對物料進行判定。一般桶內物料可分為可倒出的黏滯性較低的液體物料、可倒出的黏滯性較高的半固態(tài)物料、不可倒出的半固體以及固體物料。

1）可倒出的黏滯性較低的液體物料，一般采用氣動隔膜泵進行收集，不同種類的物料拌合前需要進行相容性測定。收集拌合的物料通過回轉窯窯頭的臨時廢液上料裝置泵送入回轉窯處置。

2）可倒出的黏滯性較高的半固態(tài)物料，通過倒桶機以重力自流的方式流入小包裝桶內。小包裝桶通過提升機提升上料的方式進入焚燒系統(tǒng)。

3）不可倒出的黏滯性較高的半固體和固體物料，由于無法通過非破損的方式將物料和化工桶分離，采用龍門液壓剪將化工桶切割為3~4小塊，將鐵桶殘片及物料收集至小包裝桶通過提升機提升上料的方式進入焚燒系統(tǒng)。

4）承裝黏滯性較低和黏滯性較高物料的鐵桶如仍殘存較多不可倒出的物料，將鐵桶周轉至焚燒車間的破碎機，進行破碎處置，經破碎后的鐵桶進入料坑，通過行車抓斗抓取投入進料系統(tǒng)。殘液黏連較少的鐵桶，經過洗桶處理至干凈、無殘留后，再利用或外售。工藝流程參見圖2。

圖2 桶裝廢物焚燒處理預處理流程工藝

5 液體廢物預處理工藝

危險廢物處置行業(yè)中存在著大量以廢液形式存在的貨物。此類物品按照《建筑設計防火規(guī)范（2018版）》（GB 50016—2014）的規(guī)范要求，火災危險性可判別為甲類、乙類、丙類、丁類及戊類。能夠采用焚燒處置的液體廢物多為具有一定熱值的廢液，所以大多數(shù)分布在甲類、乙類和丙類。丁類及戊類多為難燃和不可燃的液體。此類廢物，從經濟的角度考度不適合以焚燒的方式處理，行業(yè)內多采用物理化學方式處置。

可燃液體廢物來料不同，存儲方式也不同，因此預處理工藝也不盡相同：

1）大宗物料及穩(wěn)定客戶的待處理物料多以槽罐車形式輸送，槽罐車多為20 t級。針對此類危險廢物，處置企業(yè)需設置焚燒廢液罐區(qū)，以儲罐的形式存儲物料。儲罐需適配來料車輛液體的體積量。針對危險廢物特性，不同批次、不同類別、不同性質的液體廢物原則上不適合混合儲存，應以獨立儲罐形式單獨收納。該類罐區(qū)應嚴格按照《建筑設計防火規(guī)范（2018版）》（GB 50016—2014）、《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范（2018版）》（GB 50160—2008）、《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SHT 3007—2014）等規(guī)范進行設計及運營。儲罐區(qū)液體廢物應以安全和穩(wěn)定為原則，以管線輸送為基礎送處理。對處于冬季溫度較低地區(qū)的企業(yè)，應對黏滯性較高的液體輔以伴熱工藝，保證液體的流動性。易燃易爆、低閃點、不明或無名廢液，強酸，強堿，腐蝕性較強廢液，劇毒品，易反應廢液不允許混合進罐儲存。

2）小體積液體廢物以易燃易爆、低閃點、腐蝕性較強廢液，劇毒品，易反應廢液為主，危險性較高。由于運輸此類危廢的桶容積較小，若獨自通過輸送泵進入臨時廢液噴漿上料，則操作繁雜且易造成煙氣成分和溫度的波動，因此桶裝小體積液體廢物需進行攪拌混合，以IBC桶形式進行泵送上料。在混合時，應進行完整的相容性試驗，不相容的液體禁止混合，常見的不相容廢物見表1。相容的液體在混合攪拌的過程中應嚴格檢測混合液溫度和pH值，發(fā)現(xiàn)溫度過高應及時停止操作；混合結束后將液體調整為中性pH值，方可進入臨時廢液上料系統(tǒng)。

表1 常見的不相容廢物

常見桶裝液體廢物預處理工藝流程見圖3。

圖3 桶裝液體廢物預處理流程

6 配伍控制

經過有效預處理之后，液態(tài)、固態(tài)廢物的化學成分、pH值、熱值已基本均一，物料形態(tài)滿足焚燒處理過程，有效且科學的配伍是保證處理效果的最后環(huán)節(jié)。目前，我國對危險廢物焚燒處置的熱值控制在3 500 kcal/kg左右。有害元素含量也需要有效控制，含氟、氯、硫、磷元素單一質量分數(shù)控制在2%以內，總和不超過4%[6]。配伍過程完成后，即可進行焚燒處理。

為了保證廢物在爐內充分焚燒焚毀，需要對膏狀廢物與固體廢物按照適當比例混合配伍，使之能夠與空氣充分接觸燃燼；液體廢物則需要選擇噴射方式、控制噴射時機等。

7 結語

焚燒預處理目前主要采用破碎預處理和料坑行車拌料預處理，上述工藝應用實踐表明比較簡便，但不夠精準，事故風險也不易排除。為保證焚燒處理的有效性，對危險廢物進行充分的預處理是保障焚燒處理正常的重中之重。為適配危險廢物的焚燒處理，衍生了不同的綜合智能化預處理工藝，需得到處置企業(yè)的持續(xù)跟進，不斷創(chuàng)新優(yōu)化。