危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣協(xié)同處理處置案例研究

葉志南

（廈門(mén)大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建廈門(mén) 361000）

引言

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部2020 年12 月發(fā)布的《2020 年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)節(jié)防治年報(bào)》公布的數(shù)據(jù)顯示，196 個(gè)大、中城市中，共產(chǎn)生工業(yè)危險(xiǎn)廢物4498.9 萬(wàn)噸，其中，綜合利用量2123.5 萬(wàn)噸，處置量1732.1 萬(wàn)噸，貯存量643.3 萬(wàn)噸。工業(yè)危險(xiǎn)廢物綜合利用量、處置量和貯存量分別占總量的47.2%、38.5%和14.3%，綜合利用和處置是工業(yè)危廢的主要途徑。工業(yè)危廢產(chǎn)生量位居前列的分別是山東、江蘇、浙江、廣東和四川，福建位居第21 位。生態(tài)環(huán)境部組織開(kāi)展了危險(xiǎn)廢物專(zhuān)項(xiàng)治理工作，頒發(fā)許可證4195 份。截至2019年底，全國(guó)危險(xiǎn)廢物（含醫(yī)療廢物）許可證持證單位核準(zhǔn)收集、利用處置能力達(dá)12896 萬(wàn)噸/年，實(shí)際收集、利用處置量為3558 萬(wàn)噸，其中，焚燒方式處置危險(xiǎn)廢物247 萬(wàn)噸。工業(yè)危險(xiǎn)廢物含有有毒有害成分，其形態(tài)有液態(tài)、半固態(tài)和固態(tài)，具有毒性、腐蝕性、易燃性等危險(xiǎn)特性，若處置不當(dāng)，將對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境及人體健康產(chǎn)生危害。焚燒法處理危險(xiǎn)廢物是做好減量化及無(wú)害化的重要手段[1]。

焚燒法處理危險(xiǎn)廢物是利用高溫分解技術(shù)，以及深度氧化綜合處理，將危險(xiǎn)固廢中的可燃性廢物進(jìn)行氧化分解，從而實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物的減量化、無(wú)害化，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱能可回收，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[2]。焚燒法處理危廢主要用于不宜回收利用其有用組分，又有一定熱值的危險(xiǎn)廢物。但由于危險(xiǎn)廢物種類(lèi)繁多、來(lái)源廣泛，焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氫、氟化氫、重金屬及二噁英類(lèi)等污染物，這些污染物類(lèi)型及其產(chǎn)生量與危險(xiǎn)廢物配比、焚燒爐控制、煙氣處理設(shè)施運(yùn)行及進(jìn)料情況等息息相關(guān)。

1 危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣特性

某危險(xiǎn)廢物焚燒處置公司利用焚燒處理危險(xiǎn)廢物，通過(guò)預(yù)熱、高溫發(fā)生作用，降解危險(xiǎn)廢物中的有害污染物，在經(jīng)過(guò)高溫燃燒過(guò)程中產(chǎn)生二噁英類(lèi)、重金屬、煙塵、酸性氣體等廢氣，有害廢氣的產(chǎn)生主要來(lái)自焚燒車(chē)間、危廢預(yù)處理車(chē)間、卸料站、廢液罐區(qū)等各個(gè)環(huán)節(jié)。

1.1 來(lái)源

（1）車(chē)間料坑廢氣

收集的固體危廢暫時(shí)堆存于固廢坑中，這些固體危廢在破碎、暫存堆放過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生顆粒物、氨、硫化氫、臭氣濃度、非甲烷總烴等污染物。

（2）焚燒車(chē)間廢氣

收集到的危險(xiǎn)廢物需要在卸料廳、破碎區(qū)、濕渣處理車(chē)間等分別進(jìn)行卸料、破碎、濕渣處理，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生顆粒物、氨、臭氣濃度、非甲烷總烴等[3]。

（3）預(yù)處理車(chē)間廢氣

收集到的危險(xiǎn)廢物在焚燒前需要進(jìn)行取樣、倒灌、再包裝等相關(guān)的預(yù)處理，取樣區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、再包裝區(qū)、操作間、泵送區(qū)等作業(yè)車(chē)間在預(yù)處理過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的非甲烷總烴、硫化氫、氨和臭氣濃度等[4]。

（4）暫存?zhèn)}庫(kù)廢氣

收集的危險(xiǎn)廢物在卸料及暫存時(shí)都要求嚴(yán)格的封閉處理，但由于包裝不嚴(yán)或桶蓋密封不緊，也會(huì)揮發(fā)少量非甲烷烴廢氣。

1.2 特征

危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)處置過(guò)程中，涉及到危險(xiǎn)廢物收儲(chǔ)、卸料、罐區(qū)焚燒等，不同場(chǎng)區(qū)的廢氣特征也有一定差異：危險(xiǎn)廢物儲(chǔ)坑，混雜多種廢氣，且廢氣異味重；廢礦物油再生的廢氣，主要是可燃油氣、氣量小、濃度高、異味重、含氧量低；危廢倉(cāng)庫(kù)區(qū)風(fēng)量大，含有低濃度揮發(fā)性有機(jī)污染物。罐區(qū)周?chē)幕祀s各種廢氣污染物、揮發(fā)性有機(jī)污染物含量變化大，氣量小，異味重[5]。

1.3 種類(lèi)

危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣主要分為含酸腐蝕性有害氣體、煙塵及含二噁英有害氣體。危廢焚燒煙氣從余熱鍋爐出口直接進(jìn)入了急冷塔，實(shí)現(xiàn)廢氣的急速冷卻。經(jīng)冷卻塔“急冷”后，廢氣再進(jìn)入到干式脫酸反應(yīng)塔，與噴入塔中的消石灰充分接觸，進(jìn)一步反應(yīng)生成鈣鹽，鈣鹽呈粉塵狀。此后，廢氣進(jìn)入袋式除塵器前噴射活性碳，利用活性炭的吸附功能，吸附廢氣中的重金屬類(lèi)污染物和二噁英類(lèi)污染物，經(jīng)布袋除塵器過(guò)濾，進(jìn)一步去除了廢氣中的顆粒物、鈣鹽等物質(zhì)，廢氣進(jìn)入濕式脫酸塔進(jìn)口煙道，廢氣向下切進(jìn)入脫酸塔，最后再加熱，使其達(dá)到180℃左右，利用排氣筒實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放[6]。在此過(guò)程中，廢氣在不同的處理環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生不同含量的污染物。

（1）含酸腐蝕性有害氣體

主要有HCl，塑料、皮革等含機(jī)氯化物危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的氯化氫；HF，含有氟的危險(xiǎn)廢物在其焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含氟化氫有害廢氣；SO2，含有硫成分的危險(xiǎn)廢物，以及輔助燃料，如助燃油在其燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫污染物廢氣；NOx，含氮物質(zhì)在其焚燒或熱分解過(guò)程中產(chǎn)生氮氧化物，如一氧化氮?dú)怏w，并經(jīng)氣相化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化氮或五氧化二氮有害氣體。

（2）煙塵

固態(tài)危險(xiǎn)廢物在高溫焚燒，經(jīng)分解、氧化，存在未焚燒完的殘?jiān)?，體積微小的顆粒物隨著煙氣發(fā)生運(yùn)動(dòng)，形成煙塵，或部分未充分燃燒的含碳顆粒物，以及附著于無(wú)機(jī)鹽重金屬有機(jī)物質(zhì)、重金屬物質(zhì)，煙塵氣體危害性較大。

（3）含二噁英有害氣體

危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的二噁英有害氣體包括多氯代二苯并二噁英，這一含量的危廢氣體，主要來(lái)自金屬冶煉、含氯有機(jī)物、噴漆等危廢焚燒產(chǎn)生。以及多氯代二苯并呋喃。當(dāng)燃燒時(shí)間過(guò)短或者氧氣含量不足，在高溫焚燒時(shí)形成的碳?xì)浠衔锿鶡o(wú)法徹底燃燒，碳?xì)浠衔锱c煙氣中的氯化物化學(xué)反應(yīng)生成二噁英等有害氣體。

2 危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣處理工藝

某危險(xiǎn)廢物焚燒處置公司處理危廢焚燒產(chǎn)生的廢氣，采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術(shù)，經(jīng)凈化后的廢氣經(jīng)60m高煙囪實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

圖1 危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

2.1 SNCR脫硝

選用目前市場(chǎng)上較為成熟的SNCR 脫硝技術(shù)，將氨氣、氨水或尿素等還原劑在850-1150℃溫度區(qū)域噴入含氮氧化物的燃燒產(chǎn)物中，經(jīng)還原反應(yīng)脫除氮氧化物，生成氮?dú)?、水及其他副產(chǎn)物[7]。

2.2 煙氣急冷

脫硝后，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)急冷塔急速冷卻，煙氣溫度從初始的600℃左右急速降至200℃以下，避開(kāi)了200～400℃極易形成二噁英的溫度區(qū)，減少二噁英再合成機(jī)會(huì)；在壓縮空氣作用下，噴頭內(nèi)部，壓縮空氣與水液經(jīng)多次打擊，溶液被霧化為液滴，液滴與高溫?zé)煔獬浞謸Q熱，短時(shí)間蒸發(fā)、帶走熱量，實(shí)現(xiàn)急速冷卻。

2.3 脫酸及除塵

首先是干法脫酸。急冷塔急速冷卻后，煙氣進(jìn)入脫酸塔，危險(xiǎn)廢物中的煙氣中的二氧化硫、氯化氫、氟化氫與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鈣鹽，去除煙氣中酸性氣體。收集下來(lái)的飛灰經(jīng)固化外運(yùn)填埋。其次布袋除塵。在煙道中噴入活性炭，吸附煙氣中的重金屬、二噁英污染物，煙氣經(jīng)布袋除塵器時(shí)進(jìn)一步去除了煙氣中的顆粒物、以及吸附了重金屬和二噁英類(lèi)的活性炭。截留飛灰經(jīng)固化外運(yùn)填埋。再次濕法脫酸。煙氣經(jīng)袋式除塵器，進(jìn)入濕式脫酸塔進(jìn)口煙道，用氫氧化鈉溶液去除煙氣中的氯化氫、氟化氫、二氧化硫等，濕式脫酸廢水回用煙氣急冷塔。

2.4 煙氣再熱

煙氣經(jīng)濕式脫酸塔，堿液氫氧化鈉去除酸性氣體，經(jīng)監(jiān)測(cè)達(dá)標(biāo)，加熱至180℃以上后，經(jīng)60m 高排氣筒實(shí)現(xiàn)高空排放。

3 危廢焚燒污染防治過(guò)程控制

危險(xiǎn)廢物焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生重金屬、酸性氣體、二噁英和煙塵等，這些污染物的產(chǎn)生量及濃度與危險(xiǎn)廢物配比、進(jìn)料、焚燒爐控制及煙氣處理設(shè)備的運(yùn)行密切相關(guān)，因此，要做好危廢焚燒污染的全過(guò)程控制，使危廢焚燒廢氣處理取得預(yù)期效果。

3.1 物料配伍

針對(duì)危險(xiǎn)廢物來(lái)源復(fù)雜、種類(lèi)多樣，無(wú)論是物理形態(tài)，還是化學(xué)性質(zhì)，都存在著較大的差異性，多種危險(xiǎn)廢物混合又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，要從物料控制環(huán)節(jié)，對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行科學(xué)配伍，保證焚燒系統(tǒng)安全、廢氣污染物達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)危險(xiǎn)廢物的焚燒特點(diǎn)來(lái)看，危險(xiǎn)廢物焚燒爐中的氧體積分?jǐn)?shù)低于50%時(shí)，危廢燃燒廢氣中氧的增加會(huì)增加二噁英毒性的生成當(dāng)量[8]。焚燒爐中加硫，能夠與前驅(qū)物生成磺化物、與金屬生成硫酸鹽、消耗活性氯，降低焚燒環(huán)節(jié)二噁英的生成。將鈣等脫氯劑添加至焚燒爐，可降低氯化氫濃度，降低二噁英生成。因此，在物料控制配伍時(shí)做到以下幾點(diǎn)。

（1）保證入爐要求

從物料的含水率、熱值、容重等調(diào)整物料，減少焚燒過(guò)程中輔助燃料的使用量。

（2）保障穩(wěn)定運(yùn)行

從物料相容性角度進(jìn)行配伍，防止不相容危廢混合產(chǎn)生爆炸等，影響焚燒效果。

（3）確保達(dá)標(biāo)排放

嚴(yán)格遵守 《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484-2020），結(jié)合危廢焚燒過(guò)程中污染物生成原理，把握危廢中硫、氮、氯、重金屬等含量配比，確保焚燒生成的廢氣外排滿(mǎn)足最高允許排放的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

3.2 控制焚燒

從爐溫、攪動(dòng)、停留時(shí)間和空氣供應(yīng)量等因素，嚴(yán)格控制危險(xiǎn)廢物焚燒過(guò)程，切實(shí)做好危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制，最大限度降低煙氣污染濃度及污染量。其中，焚燒設(shè)備設(shè)計(jì)影響危廢焚燒時(shí)間和攪動(dòng)，而焚燒系統(tǒng)控制的運(yùn)行主要受爐溫和空氣供給量因素影響。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，回轉(zhuǎn)爐焚燒溫度控制在1200℃左右，有利于危險(xiǎn)廢物中的有毒有害物質(zhì)的分解。廢液焚燒爐內(nèi)霧化廢液隨著煙氣上升，并與高溫氧化氣體接觸，煙氣溫度要保證在1100℃左右，爐內(nèi)停留2s 左右，確保有機(jī)物焚燒殆盡，減少氮氧化物等焚燒前驅(qū)物產(chǎn)生。

3.3 煙氣處理

危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣處理包括急冷、吸附、袋式除塵和濕法洗滌等。通過(guò)對(duì)這些系統(tǒng)的環(huán)節(jié)控制，來(lái)進(jìn)一步處理煙氣系統(tǒng)有害物質(zhì)。例如，焚燒煙氣在急冷塔中噴水急冷，使焚燒煙氣溫度1s 降至200℃，壓縮焚燒煙氣在高溫（300-500℃）溫度去滯留時(shí)間，防止二噁英生成；利用降溫冷凝重金屬，使易揮發(fā)性重金屬附著于塵上，通過(guò)袋式除塵設(shè)備去除。再將高濃度氫氧化鈉堿液噴入煙道，進(jìn)行脫酸，去除煙氣中的氯化氫、氟化氫和二氧化硫等酸性氣體[9]。脫酸后，進(jìn)入布袋，去除消石灰、活性炭粉末。將除塵后的煙氣進(jìn)入除酸洗滌塔，進(jìn)一步捕集飛灰、除酸、去除二噁英污染物。最后，再通過(guò)加熱，使煙氣升溫至180℃左右排放。

4 案例分析

某危險(xiǎn)廢物焚燒處置公司，接收的危廢種類(lèi)主要有轄區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生的廢有機(jī)溶劑、廢礦物油、農(nóng)藥廢物、醫(yī)藥廢物、精蒸餾殘?jiān)雀鞣N有毒有害危險(xiǎn)廢物。該處置公司建有危險(xiǎn)廢物焚燒處置系統(tǒng)一套，采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室”處理工藝，設(shè)計(jì)焚燒能力為50t/d，收集的固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)廢物均由該處置系統(tǒng)處理，焚燒爐煙氣排放的污染物種類(lèi)較多，主要有顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氫、氟化氫、重金屬及二噁英類(lèi)等污染物；煙氣中的污染物成分復(fù)雜，其焚燒煙氣廢氣處理設(shè)施進(jìn)出口污染物濃度，見(jiàn)表1。

表1 某危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣中污染物產(chǎn)生及排放情況

采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術(shù)，通過(guò)上述工藝處理，某危險(xiǎn)廢物焚燒處置公司焚燒爐煙囪排放出的廢氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳濃度值最大檢測(cè)結(jié)果分別為12mg/m3、10mg/m3、135mg/m3、25.5mg/m3，主要污染物指標(biāo)均符合《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484-2020）限值要求，經(jīng)凈化后的廢氣經(jīng)60m高煙囪實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放[10]。此外，氟化氫、氯化氫、鎘、汞、鉛、砷+鎳、鉻+錫+銅+銻+錳、二噁英類(lèi)等污染物日均濃度值的最大檢測(cè)結(jié)果分別是2.39mg/m3、16.5mg/m3、0.801μg/m3、3.23μg/m3、＜0.20μg/m3、846.6μg/m3、624.7μg/m3、0.019TEQng/m3，其他污染物指標(biāo)排放濃度均滿(mǎn)足《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484-2020）的標(biāo)準(zhǔn)限值要求，取得了良好的處理效果，工藝技術(shù)具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用和推廣前景。

結(jié)語(yǔ)

（1）采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術(shù)，處理處置危險(xiǎn)廢物焚燒廢氣，可有效解決危險(xiǎn)廢物處理處置出路及技術(shù)工藝問(wèn)題，處理工藝技術(shù)合理可行，滿(mǎn)足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和要求。因此，該工藝技術(shù)具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

（2）該危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)窯處理工藝，適用于不同特性的危險(xiǎn)廢物焚燒處理。其中，煙氣處理系統(tǒng)采用先進(jìn)配備，可有效實(shí)現(xiàn)煙氣處理后的達(dá)標(biāo)排放；分類(lèi)收集及分質(zhì)預(yù)處理的物化系統(tǒng)，可有效去除危險(xiǎn)廢物廢液中的有機(jī)物及重金屬成分。

（3）危險(xiǎn)廢物焚燒工藝技術(shù)成熟，在焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的有毒有害廢氣，可從物料配伍、焚燒控制和煙氣處理等環(huán)節(jié)協(xié)同處置，并關(guān)注各處理環(huán)節(jié)的安全性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。危險(xiǎn)廢物焚燒不同特性的廢氣，在其收集、輸送、風(fēng)量控制、停留時(shí)間、溫度控制等方面，協(xié)同做好煙氣處理及效果評(píng)估，既要充分考慮焚燒系統(tǒng)與其他設(shè)備協(xié)調(diào)性，也要從經(jīng)濟(jì)效益考量，不占用焚燒產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

（4）建議根據(jù)工藝設(shè)計(jì)思路，進(jìn)一步優(yōu)化，確定各工藝單元廢水產(chǎn)生量及特點(diǎn)，并據(jù)此詳細(xì)設(shè)計(jì)廠(chǎng)區(qū)廢水處理系統(tǒng)。