试析危险废物焚烧处置烟气污染物控制工艺

刘 铎

（锦州永盛废油再生有限公司，辽宁 锦州 121011）

1 危险废物阐述

危险废物是指在当前的工业生产、化学试验、材料使用过程中产生的具有危险性的废物和废料。根据《国家危险废物名录》规定，危险废物可能具有腐蚀性，毒性或者易燃易爆等危险特性，其中，部分化学危险废物还具有化学危害传染特性，会对环境和人体健康造成极大的危害。根据2018年相关调查数据显示，全世界的危险废物产生量已经达到3.3亿吨左右，危险废物产量的增加，不仅关系着整个地球的环境保护问题，更是对人们的生产和生活安全造成了一定影响。

2 危险废物焚烧烟气污染问题分析

采用危险废物焚烧处理工艺，能够实现对危险废物的有效处理，但在实际处理过程中，危险废物焚烧的烟气问题也是大气污染的问题之一。危险废物焚烧的烟气如果直接排放到大气环境中，会对环境造成严重污染。此外，如果烟气中的硫化物进入到水体中，也会发生化学反应，从而严重地污染水体。因此，在危险废物的处理过程中，必须加强对其污染控制的研究。

3 危险废物焚烧烟气污染控制技术研究

在环境保护工作日益发展的背景下，危险废物焚烧技术的应用也愈加频繁，所以，加强对烟气污染控制技术的研究同样是至关重要的。在实际开展工作的过程中，要提高危险废弃物焚烧烟气的处理效果，就必须强化对焚烧烟气的管控，降低烟气对大气环境造成的污染，以此为环境保护奠定良好基础。

3.1 控制技术系统设计

3.1.1 焚烧炉设计

焚烧系统由两部分组成：回转窑（一燃室）和二燃室。本项目采用顺流式回转窑，危险废物按控制要求经上料系统定量推入炉内，在回转窑的转动下翻动，并且在自身重力的作用下，物料会逐渐向窑尾方向移动；在窑体的转动作用下，窑体内的物料在焚烧处理过程中，能够与空气接触更加全面，最终完成加热、干燥、热解、挥发及燃烧的处理过程。

回转窑焚烧的温度为950 ℃（回转窑出口的温度可达到 800～850 ℃），危险废物在窑体内停留时间约为1 h。其挥发产生大量的可燃气体在回转窑内未完全燃烧的情况下进入一燃室尾部的混合室（增温段，长1 m），使高温可燃烟气继续燃烧升温至 950 ℃。大部分焚烧残渣经一燃室除渣段后落入框链除渣机排出。而回转窑内部残留的烟气则流动至二燃室，对烟气中有害物质的进行二次燃烧，最终实现对烟气中有害物质的全面处理。同时，为保证焚烧排放物能够达到相关排放标准要求，需要保证二燃室的燃烧效果。一般情况下，二燃室的结构组成主要包含了燃油燃烧器和高热值废油喷嘴，全面提升了二燃室的助燃效果，再配合二次风装置，以保证二燃室内部燃烧过程中充足的氧气供应。此外，二次风装置的供风量也能够根据实际需求进行调整与控制。一般情况下，二燃室内的温度能够达到1 100 ℃，而烟气在二燃室停留时间＞2 s，在高温作用下实现了对危险废物焚烧产生烟气的二次焚烧，以此达到对烟气中的有害物质进行处理，且在负压处理环境下，有效避免了泄漏问题的产生[1]。

3.1.2 辅助燃料设计

在焚烧炉启炉、进炉物料热值低时（不能自燃）以及二燃室温度达不到1 100 ℃时，可使用辅助燃料进行助燃加温。通过检测一燃室和二燃室的炉温及炉膛出口烟气的含氧量，来调节辅助燃料用量，以此使废物焚烧系统各项指标达到设计要求。

3.1.3 空气系统设计

燃烧过程所需要的空气是由鼓风机提供的，空气系统中设有一次、二次风机、雾化风机及空气管道，分别供应一燃室、二燃室及物化所需的空气。空气管道上均装有调节阀，在整个运行期间，可利用PLC控制单元的信号调节来达到最佳燃烧效果。

3.2 余热利用

焚烧系统二燃室出口处的烟气温度为1 100 ℃左右，为了满足后续阶段烟气处理对于温度的要求，本系统中设置一套4 t/h的余热锅炉，即使尾气温度降低也能充分利用焚烧产生热能来实现对余热的二次利用，既可以供应工业生产，也能够用于日常生活使用。余热锅炉出口的烟气温度约550 ℃，进入后续的尾气处理系统。

3.3 尾气处理系统

①烟气净化系统的比较与选择。焚烧炉烟气的污染物呈现为多样性，其主要包含粉尘、酸性气体（一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等）、二噁英类物质及重金属等。因此，在有害物质的焚烧处理中，需高度重视对烟气中焚烧残留有害物质的去除，才能够保证烟气不会对周边的大气环境产生影响。所以，在系统设计过程中，就需要根据实际情况进行烟气净化系统的选择。

粉尘：粉尘的处理方式主要包括湿式法、干式法、半干式法、静电除尘、袋式除尘或旋风除尘，为了进一步提升处理效果，也可以进行不同方式的组合应用[2]。

酸性气体：可通过湿法、干式和半干式洗涤塔等方式对其进行处理。以湿法进行酸性气体处理为例，其工艺原理是通过对酸性气体的中和，应用氧化钙、氧化镁等材料，最终实现对酸性气体的中和处理。

二噁英类物质：对于二噁英类物质的控制，可采用预防、治理相结合的方法。二噁英类物质的控制措施包括以下方面：从源头控制含氯垃圾进入焚烧炉；控制烟气在炉膛内的停留时间和温度，使垃圾充分燃烧；在进入除尘器入口之前，要保证垃圾的温度低于200 ℃，经过放置焚烧后，再进行合成；采用活性炭+布袋净化去除二噁英类物质。

本次实验中采用干法与湿法相结合的方式对烟气进行净化处理。经过余热锅炉降温的烟气在急冷塔中从550 ℃在1 s内降到200 ℃以下，烟气经干法除酸，袋滤器除尘，碱液吸收组合的方式，对焚烧过程中产生的烟气中的粉尘进行过滤，并对烟气中的硫氧化物、HCL等酸性物质，重金属和二噁英等毒性物质进行中和、吸附处理，使烟气指标达到国家排放标准要求。该方法在国内已得到了广泛应用，技术非常成熟。

②旋风除尘器二燃室出口烟气进入旋风除尘器，烟气中大粒径的粉尘经水冷旋风除尘器完成初级除尘。利用旋风的作用去除大颗粒粉尘，对于40 μm以上的粒径的粉尘除尘率＞98%，降低了后段尾气处理设备负荷，以免烟气中大粒径粉尘在换热器外壁沉积造成堵塞。高温烟气进入余热锅炉进行充分余热利用，使高温烟气降温至550 ℃左右，避开二噁英的合成空间。

③急冷塔。根据《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》，为避免二噁英在低温时的再次合成，要求在1 s内将烟气从500 ℃以上降至200 ℃以下。考虑到燃烧负荷对余热锅炉出口烟气温度造成的波动，本项目采用Φ1.4 X 7.5 m急冷塔，进口温度设计为550 ℃。急冷塔采用碱液喷淋吸收，经过余热锅炉一次冷却出来的约550 ℃的烟气会经烟道从上方进入急冷塔，塔内将碱液雾化喷入，形成特有的雾化效果，对烟气进行急速降温。冷却的碱溶液被雾化器雾化成雾滴，在塔内形成一个碱性雾滴悬浮的高密度区域，捕捉烟气中的酸性物质，对烟气中的HCl、SO2、NOX等酸性气体进行充分中和吸收。冷却液的加压泵与急冷脱酸其他出口烟气温度连锁，确保烟气温度降至200 ℃左右，降温效率高，烟气在600 ℃至200 ℃温度段停留1 s以下，烟气温度远高于露点温度，对后段设备腐蚀性低。同时，烟气急冷至200 ℃，急冷时间＜1 s，以此抑制二噁英的产生。经急冷塔快速降温到200 ℃厚的烟气进入烟气净化系统。

④中和脱酸与吸附。从急冷塔排出的烟气进入干式脱酸塔，与吸收器中的消石灰粉末充分混合发生化学反应，在确保足够的反应时间的情况下去除烟气中的大部分酸性气体。中和吸附过程中产生的灰渣（反应产物和未发生反应的吸收剂）在塔底累积、出渣。消石灰的供给量由烟气在线监测的硫氧化物、HCl数据进行自动调节。重金属和二噁英的去除方法主要是活性炭吸附及袋式除尘器之间设置了活性炭喷入装置，喷入的活性炭被均匀地混入烟道内与烟气充分混合，吸附重金属、二噁英等有害物质。活性炭供给量随焚烧炉负荷调整并依据二噁英监测数据的变化人工进行调节。

⑤袋式除尘器。袋式除尘器用于烟气末端的粉尘去除，并兼有对有害气体的净化功能。由壳体、灰斗、排灰装置、支架和脉冲清灰系统等部分组成，粉尘被捕集在滤袋的外表面，净化后的气体进入滤袋苫布的清洁室，汇集到出风口排出。

3.4 灰渣储运与处置

危险废物焚烧后产生的残渣，大部分由回转窑尾部降温排出，其余少量灰渣由二燃室底部降温排出。旋风水冷除尘器底部的飞灰用专用储仓储存。由出渣机出来的灰渣，最终外运至有资质的单位进行无害化填埋。

4 结语

综上所述，本文总结了危险废物焚烧处置烟气控制系统，希望能对危险废物的有效控制有所帮助。