化工園區危（wēi）險廢物回轉窯焚燒（shāo）係統概述

• 2023-10-30

      隨著社會和經（jīng）濟的發展，工業（yè）廢物特別是危險廢物的數量和種類不斷增多，已引起政府（fǔ）和公眾的極大關注。危險廢物的隨地排放和不（bú）合（hé）理處置會危害人們的健康，長期積累將嚴重破（pò）壞人類賴（lài）以生存的生態環境，其破壞程度遠大於生活垃圾。危險廢物（wù）已成（chéng）為（wéi）世界性範圍的突出公害，積極開發新技術、新工藝、新設備，開展對（duì）危險廢物的集中管理和（hé）綜合處置，減少和消除其汙染已是當務之急。國家《“十二五”危（wēi）險廢物汙染防（fáng）治規劃》中提出:“統籌推進危險（xiǎn）廢物焚燒、填埋等集（jí）中處置設施建設，各省(區、市)應將危險廢物焚燒、填埋等集（jí）中處置設施（shī）納（nà）入汙染防治基礎保障設施，統籌建設;要（yào）落實責任主體，確保完成《設施建設規劃（huá）》內相關項目建設任（rèn）務。”
   集中式化工園區會產生較大量的（de）危險廢物，種類多為HW06(有機溶劑廢物)、HW09(油水烴混合物)、HW11(精蒸（zhēng）餾殘渣)、HW13(有機樹脂類（lèi）廢物（wù）)、HW39(含酚廢物)、HW40(含醚類廢（fèi）物)、HW42(廢有機溶劑（jì）)、HW49(其他（tā）廢（fèi）物)、HW50(廢催（cuī）化劑)。這些廢物在國家危險廢物名錄中都有（yǒu）明確的定義。現行的危險廢物（wù）處理方法主要有焚燒和安全填埋兩種（zhǒng）方法。根據HJ2042—2014《危險廢物處（chù）置工程技術導則》中的要（yào）求，上（shàng）述類別的廢（fèi）物均宜（yí）進行焚燒（shāo）處理。焚燒處理（lǐ）不僅可（kě）以實現廢（fèi）物的減量（liàng）化和無害化，還可以對煙氣餘熱進行回收利用。
   在國內外工業（yè）危險廢物焚燒技術（shù）中，應用較（jiào）多的裝置有回轉窯焚（fén）燒爐（lú）、機械式爐排爐和熱解氣化爐等。回轉窯焚燒爐（lú）是最適（shì）用於（yú）處理工（gōng）業危險廢物的裝（zhuāng）置;機械式爐排爐由於爐排（pái）自身（shēn）活（huó）動部（bù）件較多，較易腐蝕，設備維修複雜，投資較高，多用（yòng）於焚燒生活垃圾;熱解氣化爐應用於處理量較少的情況，如10t/d以下的廢物焚燒。本文主要對回轉窯焚燒工藝進行論（lùn）述。
一、總體工藝路（lù）線
     整個係統（tǒng）工藝設計必須滿足如下條件:廢物必須（xū）經過高溫燃燒，以徹底焚毀有毒物質;煙氣（qì）中的有毒有機（jī）物也必須徹底在（zài）高溫下燃盡(《危險廢物焚燒汙染（rǎn）控製排放標準》規定二次燃燒室焚燒溫（wēn）度（dù）應大於1100℃，停（tíng）留時間不低於2s);尾氣、殘渣、汙水、飛灰的妥善處理和達標排放;處理全（quán）過程無接觸、無泄漏、無汙染;焚燒設備（bèi）保證氣密（mì）性，防止有害物質的泄（xiè）漏;為了避免裝、出料的二次（cì）汙染和頻繁啟、停爐造成的（de）煙氣（qì）中（zhōng）二噁英超（chāo）標，係統必須能（néng）夠連續不間（jiān）斷地運（yùn）行。
     化（huà）工園區中（zhōng）的危險廢物由專用運（yùn）輸車（chē）輛運至廠（chǎng）區暫存庫。從（cóng）廢物形態上看，可分為固體廢物、半固體廢物和液體廢物。可（kě）焚燒（shāo）的固體、半固體危險廢物經破碎（suì）預處理後，由料坑抓鬥送入回轉窯焚燒爐。可焚燒的廢液（yè）泵送至廢液罐區，置於儲罐內存儲，經過多級過濾後，通（tōng）過廢液噴嘴噴入回轉（zhuǎn）窯焚燒爐或二（èr）燃室進行焚燒處理（lǐ）。
     回轉窯（yáo）及整個（gè）焚燒係統均在負壓（yā）狀態下（xià）運行。回轉窯分為低（dī）溫和高（gāo）溫兩段燃燒區域。廢物在回轉窯（yáo）低溫段內與空氣接觸，在可調節（jiē）氧含（hán）量的環境中完成加熱、幹燥、燃燒過程;在高溫段完成揮發及燃盡過程。廢物在揮發分揮發氣化的同時進行燃燒，揮發產生的大量可燃氣體在回轉窯內未完全燃燒的情況下進入二燃室（shì），在過量燃燒空氣的作用下完成完全（quán）燃燒。廢物燃盡後產生的灰渣掉進水封刮板出渣（zhā）機，經水淬冷卻後排（pái）出。回轉窯高溫（wēn）段（duàn）焚燒溫度（dù）控（kòng）製在850～1000℃，廢物（wù）在（zài）窯（yáo）內的停留時間大於1h。二燃室燃燒溫度需達到1100℃，且煙氣在高溫區停留時間大於2s，以保證有害物質在高溫下充分（fèn）分解。當溫度低於1100℃時（shí），增加二燃室燃燒器的（de）輔助燃料噴入量，以確（què）保爐溫升至1100℃以上。
    回轉窯和二燃室燃燒所用的空（kōng）氣通（tōng）過助燃風機供給（gěi），采用變頻調（diào）節（jiē），使廢物的燃燒處於較佳狀態。同時，當餘熱鍋（guō）爐煙氣溫度為（wéi）900～1050℃時，在水冷壁上均勻噴灑尿素溶液，以熱力脫硝工藝去除爐內（nèi）部分NOx。
    從二燃室出來的1100℃煙氣進（jìn）入餘熱鍋爐，進行餘熱回收，同時利用煙氣熱量產生飽和蒸汽（qì），餘熱鍋爐出口煙氣溫度約為550℃。從（cóng）餘熱鍋爐出來的煙氣進入急冷塔（tǎ），並將（jiāng）鍋爐排汙水、二級洗滌塔排汙水和自（zì）來水送入急冷塔內，使煙氣溫度在1s內迅速降至（zhì）200℃以下，以減少二噁英的再合成。經急冷降溫後的煙氣進入幹式脫酸係統進行脫酸處理，即在布袋除塵器入口煙道上噴入消石灰和活性炭，吸附煙氣中的酸性氣體、重（chóng）金屬、二噁英等有害物質。經脫酸處理後的煙氣（qì）隨後進（jìn）入袋式除（chú）塵（chén）器，煙氣中（zhōng）的飛灰被捕獲後以幹（gàn）態形式排出。除塵後的（de）煙氣經過兩級洗滌（dí）塔脫除（chú）煙氣（qì）中的HCl，HF，SO2等酸性氣體，再經除霧器除霧後，由引風機進入煙氣加（jiā）熱器，最後通過煙囪排入大氣。該焚燒係統可分為廢物預處（chù）理係統、燃燒係（xì）統、餘熱回（huí）收係統及煙氣處（chù）理（lǐ）係統，具體（tǐ）如圖（tú）1所示
二、廢物預處（chù）理係統
2.1廢物預處理
    危險廢物由專用運輸車輛運至廠區（qū）暫（zàn）存庫，並進行化驗和分類。將需要進行破碎預處理的危險廢物（wù）用叉車轉運至預處理車間的進料（liào）準備區，通過水平傳送帶和提升機將其（qí）送入廢物破碎間的進料口。桶裝廢棄（qì）物通過托盤送入被氮氣填充的破碎間，當破碎間內氧氣含量較低（dī）時(<7%)，桶裝廢棄物通過落料槽落到粉碎塔的刀片上，托盤通過（guò）回收係統返回進料準備區，循環使用。破碎後的廢物（wù）經螺旋輸送機送入料坑中存儲。
     卸料站和罐區可供廢液和柴油的卸料和暫存使用，並根據進料的廢液性質設置卸料（liào）和（hé）存儲分區。
2.2廢物進料係統
     廢物進料係統（tǒng）主要包括固體和（hé）半固體廢物進料裝置及廢液進料係統。
    (1)固體和半固體廢（fèi）物進（jìn）料裝置  破（pò）碎（suì）後的（de）廢物存儲（chǔ）在（zài）料坑中，由抓鬥送至回轉窯。進料形式有推杆進料（liào）、溜槽進料和螺旋輸送（sòng）進料。工程實踐證明，溜槽進料可以防止（zhǐ）回火、堵塞，且能夠防止廢物在進料裝置中（zhōng）產生粘結、結焦。
    (2)廢液進料係統  主（zhǔ）要由廢液過（guò）濾係統、廢液輸送係統、廢液霧化噴（pēn）入係統及有關的（de）控製、維（wéi）護等輔助設備組成。在廢液送入噴嘴前必須經過預處理，去除廢液中的固體雜質，以便於（yú）泵的輸送和噴嘴的霧化。由於危險廢物處置接受的廢液來（lái）源（yuán）較為廣泛（fàn），種類極為複雜，多（duō）為（wéi）廢礦物（wù）油、有機溶劑和乳化液類。該類廢液大多含有顆粒物質，因此必須對廢液進行過濾，除去雜質，使其所含（hán）固體粒徑（jìng）降低至合適水平以下（xià）。有些液體廢物（wù）黏度較高，還（hái）需在（zài）罐區設置伴熱保溫措施，以保（bǎo）證廢液不在輸（shū）送係（xì）統中堵塞。在設備調（diào）試過程中確定伴熱溫度，如果伴熱溫度過高，廢液中（zhōng）某些沸點低的組分就會揮發出來，形成氣液兩相流，對下（xià）遊的（de）焚（fén）燒設備及輸送係（xì）統產生危害。
三、燃燒係統
     廢物的（de）焚燒處理隻有在特定的工況下（xià）才能保證完全燃燒，即足夠高的溫度、足（zú）夠長的停留時間、良（liáng）好（hǎo）的湍流接觸，以及過量的氧氣含量（liàng）。該過程在（zài）回（huí）轉窯燃（rán）燒係統中一般是分成兩步完成。首（shǒu）先，廢物進入窯內進行幹燥（zào）、氣化（huà）及（jí）燃燒，這一過程中溫度較低，廢物中的（de）有機成分可以充分揮發;然後，帶有大（dà）量有機成分（fèn）的煙（yān）氣（qì）進入下（xià）遊（yóu）二燃室（shì）進行充分燃燒，燃盡後的灰渣落入二燃（rán）室下方的除渣機中。上述工藝為常用（yòng）的廢物燃燒處理工（gōng）藝。
3.1 回轉窯
    各類廢物均須通過預處理和合適的配伍才能送至回轉窯，因此良好（hǎo）的預（yù）處理（lǐ）和配伍摻混對廢物在窯（yáo）內穩定安（ān）全的焚燒是十分重要的[5]。固體廢物由抓鬥起重機送（sòng）入輸送機中（zhōng），並（bìng）通過（guò）輸送機定量送入窯前溜槽中滾入窯內。廢物（wù）依靠窯（yáo）筒體的斜度和窯的轉動在窯內攪拌混（hún）合（hé）。物料在燃燒的過程中與助燃空氣充分接觸，完（wán）成幹燥、燃燒（shāo）和燃（rán）盡的全過程，最後（hòu）將燃盡的灰渣排出。廢棄物中的不（bú）可燃燒（shāo）部分(灰渣)將逐漸移向轉窯末端的出渣口，灰渣滯留時間為60～150min。
     回轉窯的運行溫度範圍為800～1050℃，建議運行溫度為950℃，以防止灰分熔（róng）融結渣。若廢物（wù）中的堿金屬含量較高，應適當降低運行溫度，以延長（zhǎng）窯內（nèi）耐火材料（liào）的使用壽命。當發生回轉窯（yáo）內溫度（dù）過高、燃燒器意外熄火、爐（lú）膛壓力過高或進料裝（zhuāng）置消防緊急動作等情況（kuàng）時，都將導（dǎo）致廢物（wù）進料的中止。如果（guǒ）回（huí）轉窯內沒有足夠的氧氣，則（zé）不允許廢物進料，這樣可以確保（bǎo）有機物的充分燃燒。同樣，如（rú）果爐內（nèi）溫度低於預設限度時，也將導致進料裝置（zhì）停（tíng）止進（jìn）料。
3.2 二（èr）燃室
      為保證（zhèng）回轉窯出來的煙氣中未燃盡（jìn）的有機成分能夠在二燃室中充分燃燒，在進行二燃室的工藝設計（jì）和選（xuǎn）型時，應滿足以下（xià）要求:煙氣溫度可以達到1100℃以上，煙（yān）氣（qì）停留時（shí）間在2s以上;頂部設置緊急排放（fàng）煙囪，在發生緊急停爐情（qíng）況時，可以開啟煙囪，將煙氣排入（rù）大氣，以保證下（xià）遊設備的（de）安（ān）全，且在每次排煙後，能夠自動恢複原來位置。經回轉窯及二燃（rán）室焚燒後的灰（huī）渣熱灼減率應小（xiǎo）於5%，燃燒效率應大於99.9%。
四（sì）、餘（yú）熱鍋爐係統
       二（èr）燃（rán）室出（chū）口處的煙氣溫度為1100℃以上，為了滿（mǎn）足後續階段中煙氣處（chù）理對（duì）溫度的要求，減少二噁（wù）英的再合成，提高重金屬在灰塵顆粒（lì）上的（de）凝結度，采用膜式壁鍋爐（lú）降溫法。從二燃室出來的（de）1100℃煙氣（qì）進入餘熱鍋爐內，通過與鍋爐水充（chōng）分換熱，降溫至550℃。利用煙氣熱量產生過熱蒸汽，供內部及廠區外使用。該蒸汽鍋爐既可以降低尾（wěi）氣溫度（dù），又能充分利用焚（fén）燒產生的熱能。鍋爐采用閉式循環，由軟化裝置、除（chú）氧水裝置、給水泵等設（shè）備提（tí）供符合鍋爐（lú）要求的除氧軟化水。
     餘熱鍋（guō）爐產生的蒸汽可並入園區蒸汽管網，按照（zhào）平均每噸蒸汽200元的價格，一台蒸發量為8t/h的鍋爐，約3個月即可收回建設成本（běn）。
     由於焚燒產生（shēng）的（de）煙氣中含有腐蝕性氣體(如HCL和HF)，因此在（zài）設計鍋爐時必須考（kǎo）慮長期運行時的耐腐蝕性，並在鍋爐材料的選擇，以（yǐ）及煙氣溫度和蒸汽溫度的控製方麵做特殊的處理。另外，由於（yú）煙氣中含有灰分，而這些（xiē）灰分在高溫狀態下呈熔融狀態且具有很大的黏性，因此應通過輻射將煙氣溫度降至灰分的熔點以下，從而避免受熱麵因灰分粘結而受到腐蝕，以及鍋爐效率下（xià）降的不利情況。
    爐內脫硝采取選擇性非催（cuī）化（huà）還原技術。該技術是（shì）將尿素等還原劑噴入餘熱鍋爐內（nèi）與NOx進行反（fǎn）應，脫除煙氣中的氮氧化物。還原劑噴入爐膛溫度為900～1050℃的（de）區（qū）域，迅速（sù）熱分解成NH3，與（yǔ）煙氣中的NOx反應，生成N2和（hé）H2O。煙氣（qì）中的氧氣卻極少與還原劑發生（shēng）反應，從而達到了對氮氧化物選擇（zé）性還原的（de）效果。
五、煙氣處理係統
     從餘熱鍋爐（lú）出來的550℃高溫煙氣在急（jí）冷塔中降至200℃以下。冷卻（què）介質采用下遊洗滌塔中排放的廢水和市政（zhèng）給（gěi）水。冷卻水通過（guò）霧化（huà）噴槍後，霧化成（chéng）細（xì）小的顆粒，與高（gāo）溫煙氣充分接觸換熱，並在短時間內蒸發，迅速帶走熱量，使煙氣溫度（dù）急速下（xià）降。在煙道中噴（pēn）入消石（shí）灰、活性炭等還原劑，捕集降溫後煙氣中的酸性物質，並通過布袋除塵器達到除塵脫酸的目的。經過除塵後的煙氣進入下遊堿性洗滌塔，使用堿性還原劑將煙氣中未脫除的酸性氣體（tǐ）脫至達標。經濕法（fǎ）處理後的煙氣中含水率較高，若直接排入空氣，當煙氣接觸到空氣時，溫度（dù）迅速（sù）下降（jiàng），變為過飽和煙氣，產生煙霧，將破壞周邊地區的（de）景觀，視（shì）覺（jiào）效果較差。為解決上述問題，可以在下遊引風機後設置煙氣加熱器，將煙氣加熱至120℃後（hòu），送至煙囪進行排放。
六、結論
(1)回轉窯+二燃室焚燒工藝能（néng）夠有效處理集中式化工園區的各類指定危險廢物。根據現有的工程檢（jiǎn）測結果，焚（fén）燒後的灰渣熱（rè）灼減率和燃燒效率較高。
(2)焚燒後的高（gāo）溫煙（yān）氣（qì）通過餘熱鍋爐回收熱量，產生了一定的經濟價值，對鍋爐煙氣和蒸（zhēng）汽（qì）溫度的合理控製（zhì）可（kě）延長鍋爐壽命。
(3)根據現有的工程檢測結果，通過選擇性非催化還原+煙氣急（jí）冷+布（bù）袋除塵+幹法脫酸+濕法脫酸煙氣的處理流（liú）程（chéng），可（kě）使得煙塵含（hán）量小於30mg/m，二氧化硫含量小於200mg/m，氮氧
化（huà）物含量小於400mg/m3，二噁英（yīng）排放濃度小於0.1ngTEQ/m3，能夠滿足GB18484—2001《危險廢物焚燒汙染控製標準》的要求（qiú）。