危险废物焚烧处置系统的余热回收梯级利用技术有效运用研究

黄荣炎

摘 要：危险废物主要包括存在毒性、传染性、腐蚀性等废物。危险废物可对环境、人体健康等产生危害。因此，对于危险废物需进行正确处置，消除隐患。在焚烧危险废物的过程中，会产生大量余热。如果将这些余热进行回收，能够减少能耗。本文主要分析如何实现余热的回收梯级利用。

关键词：危险废物；焚烧处置系统；余热回收；梯级利用技术

中图分类号：X705 文献标识码：A

危险废物主要由工业生产活动、居民生活等产生。危险废物本身有毒性、传染性等各种危害。对危险废物如果不处理或处置不当容易对环境、人们的健康等产生影响。焚烧危险废物是消除危险废物隐患的常用方法。在焚烧危险废物时，会产生大量的余热。在以往我国对这些余热的回收利用技术不足。因此在焚烧过程中，浪费了大量的热能。另外，在回收余热时，使用的设备比较老旧、简陋。余热回收效率低，还耗费了大量的水、电资源。因此，有必要分析如何回收焚烧危险废物产生的余热，实现余热的回收梯级利用。

在危险废物的焚烧处置系统中，余热回收的环节主要是在焚烧炉焚烧危害废物之后，如图1所示。余热回收的技术有余热锅炉技术、急冷塔技术、一级余热利用、二级余热利用和三级余热利用。余热回收梯级利用主要是在不同的余热品质中，采用不同的回收技术，如表1所示。焚烧产生的高温烟气主要由余热锅炉回收。余热锅炉利用高温热烟可以产生饱和的高温蒸汽。急冷塔技术主要将500℃的烟气降低至200℃，减少二噁英类物质的形成。低于500℃的余热品质主要通过一级、二级、三级逐级回收。整个的余热回收系统可以产生大量的蒸汽、热水、热风等。其中热风可以用于焚烧炉的助燃。而蒸汽、热水等可以作为生活用水、供暖等。

1.余热锅炉技术

焚烧处置系统在焚烧危险废物时，排出大量的高温烟气。这些高温烟气温度超过1100℃，并含有大量有害气体、烟尘。烟气排放可对大气产生污染，但其本身不能直接利用。余热锅炉可以对这些高温烟气进行热交换，转化成为可直接利用的高温蒸汽。传统的余热锅炉由于常发生大量积灰以及腐蚀等情况，现已极少应用。现主要使用单锅筒膜式壁的余热锅炉。该设备由锅炉体、附件、钢结构等构成。烟气通道被分隔形成4个小通道。热交换的主要形式是辐射换热，因而不会出现积灰、腐蚀等情况。另外，锅炉另外安装有排污扩容器，在使用的过程中可以进行排污。在废物焚烧时，高温热烟从二燃室的烟道中通入余热锅炉中。烟气在锅炉中停留时其含有的热量被吸收，转化成为水蒸气。而高温热烟的温度降低，形成较低温的烟气。一般情况下，余热锅炉的出口烟气温度约为500℃。而形成的蒸汽可以通过分气缸输送到各个用户。从而实现将焚烧废物产生的热能充分利用。

2.急冷塔技术

在废物的焚烧温度<800℃时，会产生大量的二噁英类物质。另外，烟气温度在200℃～500℃是二噁英类物质再生成的适宜温度。二噁英类物质是毒性极大的污染物质。在使用余热锅炉回收危险废物焚烧产生的热气后，烟气的温度最低只到500℃左右。在此情况下，如果不进一步降低烟气的温度，将会产生较多的二噁英类物质。在这一环节，主要将烟气输送到急冷塔中降温。急冷塔设置有双流体的喷枪。在500℃的烟气进入急冷塔后，喷枪会喷射温度较低的水雾。水雾在碰到中档温度的烟气后直接汽化。烟气的温度由500℃降低到200℃。在烟气的温度降至200℃后，可以防止二噁英类物质的再生。在急冷塔降温的同时，可以监测烟气的温度和喷雾的流量等。根据监测的数据调整喷射的水雾量，可以控制急冷塔的出口温度。另外，烟气的成分中含有大量的NOX、SOX、HCl、HF等气体。这些气体都属于酸性的气体，因而使烟气呈酸性。对于酸性的烟气如果不脱酸，烟气排放后与水结合产生酸性液体，腐蚀设备。因此在烟气的急冷过程中可以喷射碱液脱酸。但如果脱酸效果不理想或在这一环节未脱酸，可以在急冷水中再进行脱酸。

3.一级余热的利用

余热锅炉形成的蒸汽温度一般为150℃～160℃左右。这些蒸汽在危险废物焚烧处置系统中有很多用途。一方面，这些蒸汽可以为锅炉的软水器、除氧器等提供用气。另一方面，可以为焚烧系统的空气和烟气加热器提供用气。一般情况下，烟气在脱酸后温度仅为60℃～70℃。这些烟气排放容易结露，凝结在烟囱、管道等设施设备表面。如果脱酸不彻底，将会使这些设备设施受到腐蚀。因此，需要使用烟气加热器，升高烟气的温度。一般将60℃～70℃的烟气升温到超过140℃，从而避免排放后烟气凝结而腐蚀厂内的设施设备。针对尾气腐蚀设备设施的情况，可以在金属管表面使用四氟乙烯涂层加以保护。危险废物种类多种多样，工况差异大，在焚烧时需要使用空气加热器助燃。而空气加热器如果回收余热进行预热空气，可以减少投入。

除此以外，产生的热能还可以用在污泥的干化中。危废污泥也是危险废物的一种。该类危险废物含水量一般超过80%。焚烧比较困难，一般需要加入辅助燃料进行焚烧。该方法需要投入一定的成本。而高温蒸汽可以对危废污泥进行干化处理。可以使用双轴桨叶式干燥机进行干化。该设备可以将危废污泥的含水量降低至20%～40%。同时提高危废污泥的热值，使其更加易于燃烧。再将干化的危废污泥放入焚烧炉中，可使其体积降低约75%，并极大提升其热值。此时干化的危废污泥完全可以燃烧，无须再加辅助燃料。将危废污泥进行干化后焚烧，有利于减少助燃剂的使用，降低成本。

4.二级余热的利用

二级余热主要用于发电。常规的发电机组需要稳定的、大量的热能。而危险废物焚烧后的二级余热的热能较少。一般为低流量、低品质的热能。加上废物类型不同焚烧时的工况多种多样，稳定性较差。而锅炉产生的蒸汽不够稳定，容易出现波动。综合情况下使用常规的汽轮发电机组难以利用二级余热进行发电。螺杆膨胀发电机组是目前能够适应焚烧系统的热动力机。该机组可以同时利用蒸汽、热水、湿蒸汽。因此，即使出现蒸汽波动大的情况，螺杆膨胀发电机组依然可以利用热水、湿蒸汽发电。且使用的过程中，维护相对简便。产生的电能还可以利用在焚烧处置系统的运行中。从而降低投入的成本，提高经济效益。因此，在二级余热的利用中，螺杆膨胀发电机组具有广阔的应用前景。

5.三级余热的利用

危险废物焚烧产生的热能在经过一级、二级的回收后，依然剩下部分热能。对这部分热能如果不加以利用，直接排放会污染环境。另外，也会造成浪费热能源，不利于企业的节能减排。因此，需要针对三级余热进行回收利用。一般情况下，高温烟气在一级、二级回收后，产生有一定温度的乏气。其温度相对较低，可以通过换热方法回收热能。一般采用冷水将热能置换，生成热水后用于供热或生活用水等。

结语

危险废物的焚烧产生大量热能，难以一次性完全利用。而在利用这些热能的过程中，会产生不同品质的热能。梯级利用技术可以对不同品质的热能进行充分回收。但目前我国在二级余热的回收发电中，还处在起步的阶段。对这方面的技术需要做进一步的开发和应用。总的来说，余热的回收完全符合节能减排目标。在工作中应提高对热能回收的重视，加强开发研究。使危险废物焚烧中的热能回收技术形成一个完整的系统，充分回收焚烧产生的热能。

参考文献

[1]王峦，赵杰，孟繁增，等.危险废物焚烧炉余热锅炉给水泵的变频改造探讨[J].环境卫生工程，2016，24（4）：64-66.

[2]张国平.现代化危险废物焚烧处置厂技术改进措施的探讨[J].再生资源与循环经济，2015，8（6）：22-24.

[3]崔昶，翟建楠，赵拓.危险废物焚烧余热锅炉介绍[J].科技与企业，2015（11）：233.