危险废物焚烧处置烟气污染物控制工艺的研究及优化

黄绍钱 朱旭温

【摘 要】为了能够改善危险废物在焚烧等处置过程中，废物排放不能满足环保标准的问题，本篇文章首先对烟气污染物中的污染成分做出分析并说明控制污染成分的方法，而后通过实际案例总结出烟气净化技术的主要构成和作用流程，并且针对回转窑焚烧时产生的烟气净化处理的问题做出系统性的优化，给环保标准提供了关键的技术支持。

【关键词】危险废物处理；焚烧；烟气污染物；控制

一、污染物分类及控制

危险污染物经过焚烧处理后产生的烟气中主要包含的有害物质有：没有被充分燃烧的产物、酸性气体、粉尘和其他重金属、二噁英化合物等。一般情况下，一个设计合理且操作过程符合规范的焚烧炉，不会产生大量的不充分燃烧产物，所以我们仅对其他三类污染物的主要控制技术进行探讨。

（一）酸性气体及其控制。酸性气体一般情况下包含S、Cl及N等元素的氧化物，包含硫、氯等元素的固体废料会在燃烧后产生含有硫氧化物和氯化氢的烟气污染物，现阶段用来控制酸性气体的技术主要有湿式、半干式及干式洗气法等。而氮氧化物的主要来源是某些包含N元素的废料经过焚烧等高温过程就会产生氮氧化物；自然界中的氮气也有可能会在焚烧中和氧气发生反应从而生成一氧化氮；某些助燃物质经过燃烧后也会产生氮氧化物。现在用于控制这部分污染物的主要工艺有燃烧控制法、SCR以及SNCR，使用这些办法可以从不同的情况下有效地降低氮氧化物的含量[1]。

（二）粉尘、重金属及其控制。烟气污染物中粉尘的成分通常包含灰尘、部分凝结的气体污染物等，而重金属则包含Pb、Hg、Cr、Ge等元素的氧化物和氯化物。重金属的物质被焚烧后有一些存在于焚烧废渣中，还有一些挥发到烟气中。对于粉尘和重金属类的物质我们一般使用活性炭吸附的形式来处理有害物质，被使用后的活性炭将被统一打包处理后再进行填埋。针对某些性质特殊的金属，如Hg，可能在经过处理后仍然会有部分气体形式的Hg元素存在控制中，这类重金属元素将在后续的酸性气体处理中被分离出来。而对于不能经过吸附或者分离的重金属氯化物则可以应用其可溶于水的性质进行洗涤分离和处理[2]。

（三）二噁英及其控制。二噁英主要为PCDDs和PCDFs这两类化合物的总称，这些化合物产生的主要原理是：从起始合成的反应原理；从前驱物生成的原理；经过高温环境反应生成的原理以及经过焚烧后直接释放的原理。用于控制二噁英释放的主要手段可以从其生成的源头出发来进行探究：其一，抑制起始合成反应的发生，二噁英一般是通过调整焚烧物的原料成分来使其燃烧过程中基元占比在可控范围之内，另一种前驱物则是一氧化碳，由于原料在燃烧中没有充足的氧气，使得这系统中一氧化碳的含量逐渐变多，这也是致使二噁英生成的主要因素之一，为了抑制这部分二噁英的生成可在燃烧时控制燃效的速度及效率，以保证其充分燃烧；其二，抑制某些前驱产物催化物的产生，低温环境下（二百五十至四百五十摄氏度）某些前驱物会进行合成，此时可以通过配置急冷塔来改变反应条件以抑制二噁英的生成，此外还可以添加某些碱性物质来将Cl元素转化为活性较低的中和产物，或是加入含N的添加剂使其生成络合物从而降低二噁英的生成；其三，对已经产生的二噁英可以使用干法脱酸、湿法洗涤等方式来处理排放物，以达到降低其浓度的要求。

二、焚烧环节的净化技术

（一）简述。目前焚烧系统一般是使用焚烧炉、二次燃烧室、热量收集和尾气净化的形式，最常见的净化技术流程包含尾气降温、干法脱酸、除尘吸附和湿法脱酸的步骤，同时在设计环节中要关注生成物的反应原理和控制手段，通過调节反应温度及相应的反应条件可以确保反应温度和充分燃烧，此外为了满足环保和节能的要求，还会对现有的排放标准进行更为严苛的检测以求达到新的排放标准。

（二）流程

具体流程如图1。

三、净化工艺优化

（一）氮氧化物控制优化

1.调节回转窑温度。依照实验和观测的结果，氮氧化物在一千三百摄氏度的条件下产生的量约是一千摄氏度条件下的十倍，为了抑制氮氧化物的生成可以从调节炉膛焚烧时的温度入手，此处以某项目回转窑焚烧过程为例，在回转炉检测区域配有红外测量温度的设备，然后操作人员可以在远程控制端，实时观测炉膛的反应温度并进行自动调节。为了能使反应温度维持在一个较为稳定的状态中，我们可以应用组合燃烧仪器联合控制的办法，这种组合类设备具有易于控制和燃烧充分的优势，此外还改进了回转窑出风、进风通道的设计结构，通过这种改进可以达到有效避免局部高温的情况。

2.二次风调节。通常情况下二次燃烧时，操作人员会将反应区域的含氧量调至一个较低的状态，这样的反应条件可以使反应物在还原环境中进行二次燃烧，含有氮元素的化合物可以向氮气进行转变进而生成无害的生成物。通过提高旋流次数可以有效降低一氧化氮的生成，上文所提项目中二次风设备安装在二次燃烧室的缩口区域，使用文氏效应的原理提高烟气搅动的次数并在某一统一截面上进行喷洒，从而形成一个类似圆形且圆心在二次燃烧室内的反应区域。通过这种二次风调节的形式能够有效提升烟气反应的路程和逗留时长，从而降低烟气中有害物质的含量。

（二）酸性气体控制优化

1.干法脱酸。在脱酸塔中加入氧化钙能够达到使烟气脱酸的要求，烟气中的酸性气体会和氢氧化钙发生反应并生成盐，同时还有一些灰尘会一同被除尘装置收集。干脱酸法主要是为了降低酸性气体的含量，同时还可以提高急冷塔和除尘装置之间的反应距离，因此急冷塔中的水分可以得到有效地挥发且避免了这部分水汽腐蚀除尘设备的情况。

2.两级湿法。使用两级湿法来洗涤烟气，可在洗涤装置前安装降温装置来降低烟气的温度，使其温度处在七十度左右的水平后再进入洗涤装置，还要使用冷水对其进行不断地降温，这些降温用水随后会被排进预冷水池，以降低洗涤装置消耗碱的数量和生成高浓度盐的数量。洗涤装置中一般应用氢氧化钠来中和烟气中的酸性气体，具体包含二氧化硫、氯化氢等，操作人员通过PLC设定碱液池pH值来调节洗涤设备的循环工作情况，从而可以实现高效、低成本的脱酸处理。

四、结束语

本文从危险废物焚烧之后污染物形成的原因角度不同出发，阐明二次污染物的控制和优化处理技术，并且结合实际的处理案例有针对性地对氮氧化物、脱酸技术以及二噁英的处理技术进行优化，从而以工业中烟气排放达标处理找到更为坚实的技术支持。不难发现回转窑焚烧处理过程中的净化技术依然有一些需要改进和优化的部分，例如氨气的溢出、使用活性炭时造成二次污染等问题，那么就可以在设置和调节回转炉工作的各个环节中，结合实际的物料情况来做出工艺上的优化调整，以求满足危险废物处理去量和无污染的要求。

【参考文献】

[1] 李杰，吴刚，王翔.危险废物焚烧处置烟气污染控制技术应用研究[J].山东工业技术，2019，282（04）：72.

[2] 贾军峰，赵联逢.危险废物回转窑焚烧系统的控制参数分析及调节方法研究[J].环境与发展，2014，26（3）：25-27.