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來源：《科學(xué)與技術(shù)》 作者:徐德江 陳勇亮

摘要：化工產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)有毒有害的危險(xiǎn)廢料，并且其中潛存易燃易爆物質(zhì)以及腐蝕性和傳染放射性等物質(zhì)，不僅對(duì)人體有巨大傷害，同時(shí)對(duì)于自然環(huán)境也有較大影響，因此減輕這些有害物質(zhì)的危險(xiǎn)性進(jìn)行無公害化處理是化學(xué)工程當(dāng)中最需要解決的問題。隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)技術(shù)的應(yīng)用逐漸增多，組合形式的復(fù)雜性逐漸提升，越來越多的新材料制造所產(chǎn)生的的廢料需要更為有效的處理措施，焚燒一直是采用頻率最高的處理方式，不過對(duì)于焚燒煙氣的處理技術(shù)，一直處于研究和優(yōu)化當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：化工；危險(xiǎn)廢物；焚燒煙氣；處理處置

引 言

隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)不斷發(fā)展，各種危險(xiǎn)廢物數(shù)量不斷增多，且多種危險(xiǎn)廢物具有多種危險(xiǎn)特性，包括放射性、傳染性、腐蝕性、易燃易爆性、化學(xué)反應(yīng)性和毒害性，如果不能對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幹煤凸芾?，那么很容易污染環(huán)境，并嚴(yán)重影響到人類健康和生態(tài)環(huán)境。因此一種危險(xiǎn)廢物的無害化處理得到了廣泛的應(yīng)用，目前危險(xiǎn)廢物處理技術(shù)比較成熟的處理方法是焚燒法，廢物處理處置的工藝主要是通過回轉(zhuǎn)窯焚燒危險(xiǎn)廢物。文章主要闡述化工危險(xiǎn)廢棄物焚燒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹危險(xiǎn)廢物焚燒工藝和煙氣凈化工藝。

一、國內(nèi)化工廢料處理行業(yè)現(xiàn)狀

危險(xiǎn)廢物是指列入國家危險(xiǎn)廢物名錄或根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性和感染性等一種或一種以上危險(xiǎn)特性，以及不排除具有以上危險(xiǎn)特性的固體廢物 。隨著新冠肺炎疫情爆發(fā)，我國危險(xiǎn)廢物環(huán)境管理和處理能力仍將面臨新的挑戰(zhàn)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，全國大、中城市工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量為4643萬噸；按年增長率15.7%，預(yù)估2020年工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量將達(dá)到5350萬噸。疫情期間，僅2020年3月3日當(dāng)天，全國收集醫(yī)療廢物3135.7噸(含定點(diǎn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的涉疫情醫(yī)療廢物570.4噸)，醫(yī)療廢物新增日處置能力21.3%(約1045.7噸/日)；另外，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2020年全國新增口罩垃圾和醫(yī)療廢物分別約為16.2萬噸和17.9萬噸。危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量快速增長的處理能力需求以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件協(xié)同處理能力的提升，對(duì)我國危險(xiǎn)廢物處理技術(shù)提出了更高的要求。目前危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒作為無害化處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的工藝，在不同的工程實(shí)踐中仍存在諸多不足之處，從整體工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的方向進(jìn)行研究，提高危險(xiǎn)廢物無害化處理的效率效果，有效避免生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，是當(dāng)前較為緊迫的任務(wù)之一。

二、危險(xiǎn)廢物焚燒工藝

2.1焚燒爐型選擇

焚燒爐是焚燒系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)備之一。隨著焚燒技術(shù)的發(fā)展，焚燒爐的種類越來越多，爐型結(jié)構(gòu)各有不同。按結(jié)構(gòu)類型分類主要有回轉(zhuǎn)窯、固定床、流化床焚燒爐以及液體噴射爐。回轉(zhuǎn)窯是一種多功能的廢物焚燒裝置，其集焚燒與熱解于一體，可廣泛用于各種固體廢物、污泥、有毒有害廢物、甚至液體廢物的焚燒?？偟膩碚f，回轉(zhuǎn)窯具備進(jìn)料方式靈活、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn) 。對(duì)化工危險(xiǎn)廢物而言，其往往具有數(shù)量大、固廢種類多、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，推薦使用回轉(zhuǎn)窯作為化工危險(xiǎn)廢物處理處置設(shè)備。

2.2焚燒處理工藝

一般來說，以回轉(zhuǎn)窯焚燒爐為基礎(chǔ)的焚燒系統(tǒng)應(yīng)由配伍預(yù)處理、進(jìn)料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯以及二燃室四部分組成。

（1）配伍預(yù)處理

實(shí)際工程應(yīng)用中，待焚燒處理的危險(xiǎn)廢物往往形態(tài)各異、成分復(fù)雜。因此，為保證焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)料、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并在實(shí)現(xiàn)無害化處理的同時(shí)，降低運(yùn)行成本，需對(duì)進(jìn)料前的固體廢物進(jìn)行配伍預(yù)處理。配伍預(yù)處理的控制因子主要有兩點(diǎn)：(1)均衡廢物的熱值和水分，保證焚燒穩(wěn)定，節(jié)省輔助燃料。建議配伍后廢物的熱值在 3000~3500 kcal/kg 之間；(2)均衡入窯廢物的成分，以保證煙氣達(dá)標(biāo)排放。通常來說，入爐酸性污染物最高含量為：Cl＜2 %，F(xiàn)＜0.5 %，S＜2 %，Br＜0.2 %，I＜0.2 %，P＜0.5 %，含有有機(jī)重金屬類物質(zhì)的危險(xiǎn)廢物應(yīng)采用桶裝入爐方式以控制整體數(shù)量。

進(jìn)料系統(tǒng)

針對(duì)不同物料類型，應(yīng)采用不同進(jìn)料方式。具體來說：(1)對(duì)大塊物或不易分裝的廢物，需經(jīng)過破碎機(jī)破碎后進(jìn)儲(chǔ)存在廢物儲(chǔ)坑，通過抓吊上料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；(2)散裝固體廢物應(yīng)根據(jù)外形尺寸的大小和檢測(cè)熱值，進(jìn)行簡單配伍后儲(chǔ)存在廢物儲(chǔ)坑，最終通過抓吊上料進(jìn)入料斗，通過液壓活塞推送推入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)；(3)廢液應(yīng)通過廢液霧化泵及霧化系統(tǒng)噴入焚燒爐進(jìn)行焚燒處理。

回轉(zhuǎn)窯

危險(xiǎn)廢物通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)送入回轉(zhuǎn)窯本體內(nèi)進(jìn)行高溫焚燒，廢物在窯體內(nèi)被徹底焚燒成高溫?zé)煔夂突以??；剞D(zhuǎn)窯本體的合理設(shè)計(jì)是危險(xiǎn)廢物處理處置效果的基本保證。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，焚燒時(shí)間一般應(yīng)控制在 60 min 左右(60~120 min)，操作溫度控制在 850 ℃左右，爐體轉(zhuǎn)速控制在0.2~5.0 r/min 之間。同時(shí)，為保證物料向下的傳輸，保持回轉(zhuǎn)窯有一定的傾斜度，以 2°為宜。此外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際焚燒物料的特性，對(duì)窯內(nèi)耐火材料的選材及砌筑方法進(jìn)行調(diào)整，保證耐火材料的耐久性。從而保證回轉(zhuǎn)窯主體的良好、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）二燃室

經(jīng)回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂突以鼜母G尾進(jìn)入二燃室。二燃室的主要功能是對(duì)一次燃燒產(chǎn)的煙氣中未燃盡的有害物質(zhì)做進(jìn)一步的徹底分解銷毀，以達(dá)到排放要求。按國家《危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》HJ/T176-2005 規(guī)定，二燃室應(yīng)按1100 ℃以上煙氣停留時(shí)間大于 2 s 為設(shè)計(jì)要求進(jìn)行計(jì)算，以保證有害的臭氣和多氯化合物能夠充分分解，同時(shí)抑制二噁英的生成。根據(jù)實(shí)際工程案例，二燃室可將煙氣中 99.99 %以上的二噁英和其他有害成分徹底分解掉。

三、煙氣凈化處理工藝

煙氣凈化工藝的目的就是保證煙氣達(dá)標(biāo)排放，通常情況下煙氣凈化工藝需要用到7種凈化系統(tǒng)，包括：煙氣再加熱及排放、濕式除酸系統(tǒng)、低溫SCR、布袋除塵器、干式反應(yīng)塔、半干急冷塔、余熱利用系統(tǒng)(內(nèi)置 SCNR)。此技術(shù)可以確保各種污染因子的排放值達(dá)標(biāo)，包括煙塵、酸性氣體、重金屬和二噁英，從而實(shí)現(xiàn)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的污染控制指標(biāo)。

（1）余熱利用系統(tǒng)包括內(nèi)置SCNR、余熱鍋爐以及附屬設(shè)備。其目的就是實(shí)現(xiàn)焚燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收利用，從而產(chǎn)生蒸汽，這樣可大大降低運(yùn)行成本和降低能耗的目的。另外對(duì)NOx的處理使用非催化還原脫硝法脫硝，脫銷效果可達(dá)40%左右。

（2）半干式急冷吸收塔的目的是降溫和吸收酸性成份的作用，通常情況下，二噁英會(huì)在250～500℃再次生成，為了有效控制，將煙氣的溫度進(jìn)行急劇降溫。降溫方式采用的噴堿液直接冷卻，這樣不僅可以帶著大量的熱量，還能將溫度迅速降到200℃左右，實(shí)現(xiàn)了對(duì)二噁英進(jìn)行良好的控制，對(duì)HCL物質(zhì)的處理率高達(dá)70%以上。

（3）布袋除塵器其目的是有效處理煙氣中的固體顆粒，對(duì)固體顆粒的處理效率高達(dá)99.9%以上。在實(shí)際應(yīng)用過程中，為了保證除塵效果，煙氣溫度必須要控制在200℃左右，且除塵器布袋一定要是高溫型材料，其中 ePTFE 材質(zhì)的布袋對(duì)除塵效果最好。

（4）低溫SCR反應(yīng)器就是在催化劑的作用下，能夠?qū)煔庵械挠泻ξ镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為水和氮，實(shí)現(xiàn)消除NOx的目的，所以催化劑至關(guān)重要，在選擇催化劑時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況選擇。

（5）濕式除酸系統(tǒng)一般情況下都是在低溫SCR反應(yīng)器后面增加，目的是將各種重金屬和有機(jī)污染物進(jìn)行較好的去除。煙氣再加熱和排放系統(tǒng)，是對(duì)濕式除酸系統(tǒng)進(jìn)行水汽處理，在濕式除酸后增加煙氣加熱器，可有效減少煙氣中的水分，防止導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)積水和腐蝕現(xiàn)象。

結(jié)束語

為提高危險(xiǎn)廢物焚燒處理技術(shù)水平，系統(tǒng)研究和探討了以回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝為主的各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷和問題，提出完善和優(yōu)化的設(shè)想。通過整體工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能有效提升危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒和煙氣處理的效率，為煙氣達(dá)到更嚴(yán)格的排放限值要求提供了技術(shù)保障；并完善應(yīng)對(duì)突然事件協(xié)同處理特種廢物的能力，具有很大的實(shí)用性、普及性。

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