危险废物焚烧工程实例介绍

肖 燕，伍长青，李 军（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）



危险废物焚烧工程实例介绍

肖 燕，伍长青，李 军
（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）

摘 要：以江苏省如东县的危险废物焚烧处置工程为例，探讨了危险废物焚烧系统的工程原理和性能特点。结果表明：采用“回转窑+二燃室+余热锅炉+急冷塔+旋风除尘器+干式脱酸塔+布袋除尘器+湿式洗涤塔”工艺，回转窑温度控制在850℃左右，危险废物在回转窑停留的时间约60min；二燃室温度＞1100℃，烟气在二燃室内的停留时间＞2s；余热锅炉出口烟气温度约为550℃；两级除尘、干法与湿法相结合的工艺，可实现危险废物的无害化、减容、减量处理，为其他工程应用提供了参考。

关键词：危险废物；回转窑；烟气净化

引言

危险废物的种类多、成分复杂，具有毒性、腐蚀性、易燃易爆性，其污染具有潜在性和滞后性，是全球环境保护的重点和难点问题之一。随着社会经济的发展，危险废物不再只是工业生产的产物，其它来源包括居民生活、商业机构、农业生产、医疗服务及不完善的环保设施等［1］。2014年我国的危险废物产出量约为4000万吨，较2007年的1079万吨，年均增长率为20.58%。危险废物产量的急剧上升，决定了危险废物处理潜在的市场空间。

我国自20世纪90年代开始，逐步开始应用回转窑焚烧系统来处理危险废物。目前，全国90%以上的危险废物处置中心都采用了危险废物焚烧处理系统［2］。焚烧法通过高温破坏和改变固体废物组成和结构，可有效减少危险废物的数量。焚烧处理在一定程度上可迅速将危险废物处理掉，并且由于危险废物焚烧后的容积会变小，所以也有垃圾减容的作用。焚烧处置在实现危险废物减量化和无害化处置的同时，还可以实现余热回收利用［3］。不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合，目前国内采用较为典型的是回转窑焚烧炉。

1　焚烧工艺选择

危险废物焚烧处理工艺必须满足以下条件：

（1）废物必须经过高温燃烧以彻底焚毁有毒物质；

（2）烟气中的有毒有机物也必须彻底在高温下燃尽（《危险废物焚烧污染控制排放标准》规定二次燃烧室焚烧温度应大于1100℃，停留时间不低于2s）；

（3）焚烧尾气、残渣、污水、飞灰须妥善处理并达标排放；

（4）危险废物的处理全过程无泄漏、无污染，无操作人员直接接触；

（5）焚烧设备保证气密性，防止有害物质泄漏；

（6）为了避免装料、出料的二次污染和频繁启、停炉造成烟气中的二英超标，系统须能连续不间断运行。

1.1焚烧炉的选择

目前，焚烧技术已较成熟，并发展出多种不同型式的垃圾废物焚烧炉，主要焚烧炉的型式及运转条件，见表1。

表1　危险废物焚烧炉型及运行条件

回转窑是国家工信部、环保部重点推荐的废物处理炉型，应用于危险废物和化工残渣、盐渣、污泥等的焚烧处理。回转窑是一个卧式圆柱体，采用防腐蚀、耐高温的耐火材料作内部衬里，水平安放稍有倾斜，通过炉体转动达到均匀混合并沿倾斜角向出料端移动。回转式焚烧方式对固体废弃物的燃尽率大大超过了传统的往复式炉排结构，并且运行稳定、故障率低。回转窑焚烧炉对焚烧废物的适应性较强，技术成熟，运行可靠，且运行操作相对简单，可很好地满足各种危险废物焚烧在进料、出渣、燃烧完全等方面的要求。

该工程选择的回转窑焚烧炉采用烟气顺向式设计，整个炉膛分为烘干、热解、氧化焚烧和焚烧冷却等阶段，有利于促进烟气和废物的混合及接触，提高了燃烧效率。

1.2烟气净化工艺选择

针对不同烟气成分及不同的环境质量控制要求，选用不同的烟气净化系统。去除烟气中多种成分的常见方法有：干式洗涤塔、半干式洗涤塔、湿式洗涤塔、静电除尘、旋风除尘及布袋除尘，烟气中有的成分选用单独一种方法即可，有的成分则需几种方法组合使用。

随着各国对环境质量提出更高要求，危险废物焚烧厂空气污染防治工艺技术及设备日趋成熟，并针对不同的环境质量控制要求，形成了不同的工艺路线及设备组合。现行的工艺组合大致有4种形式，见表2。

在危险废物焚烧烟气净化工艺中，从世界范围而言，湿法工艺的应用最多，其次为半干法工艺。湿法工艺对污染物的去除率高，但水耗较大，产生的废水量大，系统复杂，初次投资费用偏高且运行费用高；半干法工艺虽然二次产物很少，易于处理，但酸性气体的去除率较湿法工艺低，塔顶高速旋转雾化喷嘴容易堵塞，操作维护要求高，初次投资费用及运行费用都高；在同样需要增加湿式洗涤塔去除酸性气体的情况下，干法+湿法工艺具有产生的污泥及废水少，重金属及二英的去除效果好，且具有初次投资少，运行费用较低等优点。

因此，该工程采用“急冷塔+旋风除尘器+干式脱酸塔+布袋除尘器+湿式洗涤塔”的烟气净化工艺。

表2　烟气净化工艺比较表

2　如东县危险废物焚烧工程实例

2.1如东县危险废物焚烧处理工艺

2013年末，如东县户籍人口104.38万人，产生的危险废物总量约1.8650万t/a，其中适合焚烧处理的危险废物量约为1万t/a，约占处置总量的53.6%。根据危险废物的产生量，该工程设计的焚烧系统处置能力为1250kg/h，整套焚烧系统24h连续运行，废物的低位热值为3500kcal/kg，危险废物混合物元素成分，见表3。

表3　危险废物混合物成分

该危险废物焚烧工艺主要包括进料系统、焚烧系统、余热利用系统以及烟气净化与排放系统。该工程采用“回转窑+二燃室+余热锅炉+急冷塔+旋风除尘器+干式脱酸塔+布袋除尘器+湿式洗涤塔”的处理工艺（如下图所示）。

2.2项目介绍

固体、半固体危险废物经电动桥式抓斗起重机混料后，抓起送入焚烧系统进料斗中，位于料斗下方的板式给料机将废物均匀送入回转窑内。桶装物由布置在窑头的密封上料系统提升后进入回转窑内焚烧。固体及半固体危险废物入炉焚烧稳定后，液体废物通过液体进料喷枪喷入回转窑内焚烧。固态废物和液态废物根据化验分析的成分由技术部门制定配料单，进料量根据回转窑内温度等工况条件由控制室内的计算机进行调节和控制。

危险废物在回转窑中焚烧，回转窑温度控制在850℃，停留时间为60min左右，产渣量为15%～20%。回转窑产生的烟气进入二燃室充分燃烧，二燃室的出口烟气温度约为1100℃，二燃室出口高温烟气进入余热锅炉，余热锅炉出口烟气温度约为550℃，余热锅炉出口烟气进入急冷装置，在雾化水的作用下迅速越过200℃～500℃的二英再合成区，急冷塔的出口烟温约为200℃，经过旋风除尘器和半干反应塔净化后的温度约为160℃，再经布袋除尘器和湿式脱酸塔烟温降到70℃，此时不能直接排放，需通过换热器加热到170℃左右才能排放，防止白烟产生，采用蒸汽烟气换热器，利用余热锅炉蒸汽进行换热。

余热锅炉为低压锅炉，蒸汽产量为8t/h，蒸汽压力为1MPa，饱和温度为184℃。因产生的蒸汽量较少，不能用于发电。余热锅炉的蒸汽用于：窑头灭火、二次风加热、蒸汽冷凝回用、蒸汽烟气换热等。

采用“干法+湿法”工艺，每天使用的液碱量约5t，石灰约1t，活性炭40～50kg。

危险废物焚烧系统工艺流程图

该工程采用两级除尘工艺，即在急冷塔后、干式脱酸塔前布置旋风分离器，去除大部分的颗粒物，以减轻布袋除尘器的负荷。旋风除尘器一般用于捕集5～15μm的颗粒。除尘效率可达80%以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器的除尘效率可达95%以上。旋风除尘器的缺点是，捕集＜5μm微粒的效率不高。布袋除尘器对＜1μm的微小颗粒物的脱除效率在90%以上，故其对重金属及二英的脱除效率较高。另外，布袋除尘器具有二次脱HCl、SO2的作用，提高了脱HCl、SO2的效果。布袋除尘器对操作工艺条件的要求较高，但维修较困难，对高温化学腐蚀较敏感。布袋除尘器采用耐腐蚀、耐温性、耐水性较好的布袋滤料：PTFE针刺毡+PTFE覆膜，过滤面积在1000m2左右，滤袋规格φ160×6000mm，过滤风速约0.85m/min，总共为6仓室。

整个焚烧系统配备了自动控制和监测系统，在线显示运行工况和尾气排放监测，并能自动反馈，对主要的工艺参数进行自动调节。

表4　炉温及烟气排放在线检测数据

3　结语

该回转窑焚烧系统的成功建成运行，使项目所在地区产生的危险废物得到了有效的集中处置，改善了该地区的生态环境。

回转窑焚烧系统作为危险废物处理的主要工艺，具有对物料适应性强、操作简单、控制方便、使用寿命长、维修工作量少、工作连续性好等优点。采用“回转窑+二燃室”的焚烧工艺，焚烧残渣的热灼减率＜5%，燃烧效率＞99.9%，焚毁去除率＞99.99%，危险废物能得到无害化、减容、减量处理。采用“急冷塔+旋风除尘器+干式脱酸塔+布袋除尘器+湿式洗涤塔”的烟气净化处理工艺，危险废物烟气中的二英、氮氧化物、硫化物等污染物排放浓度可满足危险废物焚烧污染控制标准。

参考文献：

［1］ 贺亚峰.危险废物焚烧处理［J］.能源与节能，2014，10（10）：110-112.

［2］ 张邵坤.回转窑危险废物焚烧系统的优化设计［J］.中国环保产业，2015（4）：59-63.

［3］ 王少权，吕自强，王辉，等.危险废物焚烧烟气净化工艺研究［J］.能源环境保护，2012，26（2）：30-32.

Project Case Analysis of Hazardous Waste Incineration

XIAO Yan， WU Chang-qing， LI Jun
（China Tianying Inc.， Jiangsu Nantong 226600， China）

Abstract:By taking the incineration disposal engineering of hazardous wastes in Rudong county of Jiangsu province as an example， the article probes into engineering principle and performance characteristics of hazardous waste incineration system， and provides references for the other engineering practice in the future.

Keywords:hazardous waste； rotary kiln； fue gas purifcation

中图分类号：X705

文献标志码：A

文章编号：1006-5377（2016）05-0024-04