危险废物焚烧烟气处理工艺研究
2017-09-15苏爱华孙超
苏爱华 孙超
（1上海复观环境科技有限公司上海2004372上海奕茂环境科技有限公司上海201499）
危险废物焚烧烟气处理工艺研究
苏爱华1孙超2
（1上海复观环境科技有限公司上海2004372上海奕茂环境科技有限公司上海201499）
本文介绍一套危险废物焚烧烟气处理工艺，提出采用湿式吸收塔、调节转子反应器、布袋除尘器、湿式喷淋塔以及加热除雾处理，可有效抑制二恶英的再合成及降低酸性气体的排放，达到欧盟DIRECTIVE 2000/76/EC的标准要求。
危险废物；焚烧；烟气处理
引言
危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准确定为具有危险性的废物[1]。危险废物具有反应性、爆炸性、腐蚀性、急性毒性以及浸出毒性等，会对生态环境及人体健康构成严重危害[2]。我国危险废物产生量远大于现有具备危险废物许可的处置量，目前危废的处理方法主要有两种:资源利用和无害化处置，而无害化处理又分为填埋、焚烧和水泥窑协同处置。其中焚烧是最重要的无害化处理手段。
由于危险废物种类繁多、来料不确定性，配伍的不确定性，造成焚烧烟气进口浓度及物质含量存在较大浮动，从而使末端治理比一般行业同等风量在治理难度上要大得多。目前主流的焚烧工艺都是采用焚烧炉+二燃室+余热回收+烟气净化的设计。典型的烟气净化工艺多数采用烟气急冷+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘+湿法脱酸的烟气净化技术[3，4]。本文结合沈阳某项目工程示例，介绍了一套引进德国技术的半干法焚烧烟气处理工艺。
1项目概述
本项目为在沈阳化工园区建造的一个日处理量100t/d的危险废物焚烧处理装置，主要危废种类包括HW02医药废物、HW03废药物等21类可焚烧处置的危险废物。整个焚烧工艺包括自动进料系统、回转窑、二燃室焚烧、余热回收系统（发电）、烟气处理系统。
2烟气进出口设计参数
为适应日益提高的环保排放标准，本项目设计出口排放浓度按照欧盟DIRECTIVE 2000/76/EC的标准要求设计，进出口烟气参数如下表1。
表1 烟气进出口参数表
3烟气处理工艺
整套烟气处理工艺流程如下图1所示。
图1 烟气净化工艺流程图
3.1 第一阶段：吸收冷却塔
首先余热锅炉排出的烟气进入吸收冷却塔，在吸收冷却塔中喷入石灰浆液，通过液体雾化吸收热量来降低气体温度，并增加含尘气体的湿度，这有利于促进熟石灰与酸性气体的反应，提高熟石灰的使用效率。该阶段主要是吸收氟化氢，氯化氢和三氧化硫等酸性气体成分，同时为下游调节干法吸附提供足量的熟石灰。
为了使含尘气体的温度降到200°C左右，并使含尘气体中的酸性气体成分如SO3和HF，HCl和熟石灰反应，烟气系统须在除尘器前端配置一个用于含尘气体降温和酸性气体的吸收冷却塔。
来自余热锅炉的高温烟气从湿式吸收塔顶部进入，在吸收冷却塔中烟气与顶部喷入的石灰浆液直接接触，将烟气温度从600℃左右骤降至200℃左右，同时吸收大部分SO3和HF等酸性气体成分，同时避开二恶英再合成的温度段，从而达到抑制二恶英再生成的目的。石灰浆液的添加量通过检测到吸收冷却塔内的温度自动调节。喷嘴的两个入口分别用于连接石灰浆液和压缩气体（双流体），由喷嘴喷出的雾状液滴在很短时间内就会气化。
3.2 第二阶段：转子反应器
采用优质的熟石灰和活性炭添加剂，在反应器中实现干法吸收。其中熟石灰可以用于吸收含氟、含氯和含硫的酸性气体成分；活性炭则用于二恶英和其他有机高分子成分以及有可能极少量的重金属例如汞的吸附。
利用调节转子循环工艺，使循环的颗粒物均匀地分布于除尘器上游的含尘气体中，有效提高熟石灰与废气充分的接触面积。
该阶段由如下单元组成：
3.2.1 粉末添加剂
活性炭粉末添加剂通过加料系统和物料输送系统不断地加入含尘气体中。添加剂从反应室下方靠近调节转子的地方加入反应器，经过调节转子使添加剂粉末均布在含尘气体中。
调节转子需要保证:当转子在含尘气中逆气流转动时，防止粉尘沉降；即使在高浓度颗粒物的情况下，也能促使再回收的颗粒在尘气中均匀分布；打碎大的团状聚合物。
3.2.2 回灰系统
为了提高添加剂的使用效率，系统需设计能够可靠处理大量循环物料的回灰系统。通过调节转子回灰系统可以把颗粒物多次回收，从除尘器中输送往反应器中。
在添加剂循环率特别高的情况下，回灰系统须保证有效地提高酸性气体成分的分离效率，并且最大程度减少添加剂的消耗量。
（1）增加添加剂粉末在除尘系统内的停留时间；
（2）在除尘器上游的调节转子附近的含尘气体中充满高浓度的添加剂粉末；
（3）能够使在布袋上沉降的粉饼层不断地更新。
3.2.3 含尘气体成分的吸收
新加入的添加剂和循环颗粒物会在反应室内调节转子附近和除尘器的含尘气室中发生化学反应。经过回灰系统循环利用的颗粒物增加了含尘气体的吸附效率。
3.2.4 调节转子反应器
反应器的设计需考虑采用调节转子或其它形式装置使含尘气体中的粉尘和颗粒物均匀分布，在调节转子的拐弯处不会产生沉淀。反应器入口和出口的管道为含尘气体和添加剂之间的化学反应和物理吸附提供场所和充足的反应时间。在反应器中实现含尘气体的预分离。
3.3 第三阶段：带尘过滤器的布袋除尘
除尘系统主要用于上述两个阶段含尘气体中的粉尘的过滤。需特别注意的是，从除尘器捕集的物料（含粉尘及未完全反应的熟石灰及活性炭）须尽可能在系统内循环利用，从而减少运营成本，减少添加剂的使用量，并且最大程度降低系统产生的固体垃圾量。
除尘系统第3个阶段的反应产物和含尘气体中的粉尘停留在布袋表面（尘饼层）。酸性气体在尘饼层与添加剂进一步反应，例如：SO3和HF，二英和微量的重金属。为了使除尘器中含尘气体的温度不会低于露点，除尘器中最低的温度取决于含尘气体中水和酸的露点，通过调节上游含尘气体温度来调节。
为了有效提高过滤精度，需要对布袋针刺毡进行表面处理，滤袋采用超细纤维或PTFE覆膜。清灰方式采用压缩空气脉冲反吹。
除尘器各模块之间须相互隔离，可实现离线清灰。在其中一个模块停止工作的条件下，剩下的模块可以完成含尘气体的过滤工作。
3.4 第四阶段：湿式喷淋塔（及上游的热交换器）
湿式喷淋塔是将碱液槽中的洗涤液均匀的喷淋在通过的烟气中，从而使烟气的酸性气体充分中和，达到排放标准。此处主要的吸收溶液为氢氧化钠，以保证氯化氢和氟化氢达到欧盟超低排放标准。同时，为防止烟气排放有白雾出现，在喷淋塔之后加了一组热交换器，使排放尾气无白雾出现。碱液槽
为了最少工艺废水的排放，洗涤塔溶液会排入碱液槽。需要向碱液槽中添加熟石灰添加剂粉末。
湿式吸收塔喷嘴和碱液槽之间通过循环泵来输送碱液。在从喷嘴喷出之前，碱液会和压缩气体进行混合。在这样的情况下，从碱液会以雾状的形式从喷嘴喷出，均匀的分布于含尘气体中。
结语
随着国家节能减排的大力倡导，新的危废焚烧污染物排放标准的推行已如箭在弦[3]，引进先进的焚烧烟气处理工艺已成大多新上项目的趋势，本文所设计的工艺路线符合欧盟标准，是符合未来发展趋势的先进处理工艺。本工艺主要优点如下：
（1）吸收冷却塔既起到中和酸性气体成分，又满足了环保上要求从余热锅炉500℃降到200℃的急冷要求。
（2）调节转子反应器可达到同时去除二恶英、重金属及其他有机组分。
（3）焚烧烟气处理采用湿式吸收塔、调节转子反应器、布袋除尘器、湿式喷淋塔以及加热除雾的处理工艺，可以实现烟气排放达到欧盟标准。
[1]CJ/T 65-2004，市容环境卫生术语标准[S]
[2]王少权等.危险废物焚烧烟气净化工艺研究[J]，能源环境保护.2012（26）:2
[3]束欣冉，何辉.危险废物焚烧处置烟气污染物控制工艺的研究及优化[J].北京工业职业技术学院学报. 2017（16）:3
[4]危险废物焚烧中锅炉排污水回用于烟气脱酸的可行性分析[J].资源节约与环保.2016（10）:130
