氯碱工业含氯危废物焚烧处理技术

邹昌武，颜 华，孙永贵，谢濠江（宜宾天原集团股份有限公司，四川 宜宾 644000）

氯碱工业含氯危废物焚烧处理技术

邹昌武，颜 华，孙永贵，谢濠江
（宜宾天原集团股份有限公司，四川 宜宾 644000）

分析了液体喷射炉、回转窑以及循环流化床等 3 种不同焚烧含氯危废物处理技术，为氯碱工业含氯危废物的研究提供了参考。

氯碱工业；危废物；焚烧处理技术

含氯危废物是氯碱化工中常见的危废物质，如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯以及废物分馏再生过程中产生的釜底残渣等。氯代有机物都有毒性，其中许多化合物被认为 具有“致癌、致 畸、致突变”[1]效应。 同时，由 于氯代有机物具有高挥发性和类脂物可溶性，易被皮肤、粘膜等吸收而对人体造成严重损害，这些含氯废弃物均被列入《国家危险废物名录》（2016 版）。 随着“史上最严的环保法”《环境保护法修订案》的正式实施，国家环境污染整治力度达到空前高度。《环境保护主管部门实施按日连续处罚办法》《环境保护主管部门实施限制生产、停产整治办法》、《企业事业单位环境信息公开办法》和《行政主管部门移送适用行政拘留环境违法案件暂行办法》等 5 个配套办法也于 2015 年1月 1日起一并实施。再加上近年来陆续实施的《大气污染防治行动计划》、《水污染防治行动计划》、《土壤污染行动计划》等，可见国家对环保重视程度越来越高，以环境污染为代价的经济发展模式已经一去不返。

氯碱工业作为国民经济的支柱性产业，为国家经济建设作出了重要贡献。但是氯碱产业链中含氯危废物如果处理不够彻底，也会对周边居民身体健康和生态环境造成严重威胁。 因此，研究和开发能够彻底处理氯碱工业含氯危废物的工艺技术刻不容缓。

常见的危废物处理方法主要包括生物处理方法、化学氧化还原方法、热等离子体法、焚烧法等。根据氯碱工业危废物难生物降解、组分十分复杂、普通处理手段难以处理彻底等特点，采用焚烧处理技术能使危废物彻底分解、转化并达标排放，降低危废物对人类和生态环境的危害，是处理含氯危废物最彻底的方法之一。

焚烧处理是所有可燃或需助燃的有机废物在850～1 200 ℃的 高温条件下，含氯废弃物与空气中的氧进行剧烈的化学反应，含氯危废物经高温氧化分解转换成盐、HCl、CO2、H2O 等并进行余热回收，盐和HCl可回收利用，CO2、H2O可直接排放，实现无害化、减量化、资源化的目的。

国内外实现工业应用的危废物焚烧炉种类众多，根据不同的实际情况采用不同的炉型。大体上可分为液体喷射炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉等3种。各种焚烧装置对各种废物的适用性见表1[2]。

表1 液体喷射炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉对废物的适应性

1 液体喷射炉

液体喷射炉一般用于处理可燃性的液态或浆状危废物。液态危废物首先被雾化成微小液滴，通过添加辅助燃料，在炉内高温火焰区域内以悬浮态燃烧。采用旋流或直流燃烧器，使废水雾滴与助燃空气混合良好，使废液在高温区内充分燃烧。燃烧产生的烟气和蒸发出的可燃物可再次进入燃烧室来保证完全燃 烧[3]。

液体喷射炉内火焰温度为1 400～1 650 ℃ ， 烟气在燃烧室内的停留时间为 0.3～2.0 s，焚烧炉出口温度为 815～1 200 ℃，燃烧室出口空气过剩系数为1.2～2.5，排出的烟气进入急冷室或余热锅炉回收热量[4]。

液体喷射炉的优点是可以处理各种不同成分的高浓度废液，处理量调整幅度大，温度调节速率快，投资维护费用低[5]。 缺点是处理量小，无法处理高黏度废水；必须配置不同形式的燃烧器和喷雾器，以处理不同黏度及固体悬浮物含量的废液[6]；以燃油或燃气作为辅助燃料，运行费用高；炉膛中心的高温会产生大量的热力型 NOx，造成二次污染[7]。

喷射炉多用油助燃，废液处理成本基本上在150～200 元/t；如果采用废油等作为辅助燃料，则运行成本会大大下降，达到以废治废的目的。

2 回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉是一种多功能的废物焚烧装置，可广泛用于各种固体废物、污泥、有毒有害废物、液体废物甚至气体废物的焚烧。回转窑焚烧系统由回转窑和二次燃烧室组成，以确保废物燃烧完全。回转窑按焚烧处理工艺可分为灰渣式回转窑、熔渣式回转窑、热解式回转窑3种[8]：（1）灰渣式焚烧炉的回转窑温度控制为 800~900 ℃， 回转窑窑尾排出的主要是灰渣，冷却后灰渣松散性较好。 （2）熔渣式回转窑焚烧炉主要用于处理组成单一、毒性较强危险废物，温度一般在 1 500 ℃以上，目的是 提高销毁率。 由于熔渣式回转窑焚烧炉炉膛温度较高，辅助燃料耗量增大，致使回转窑耐火材料、保温材料消耗量高。（3）热解式回转窑窑内温度一般为 700~800 ℃，废弃物在窑内热解气化，并进入二燃室燃烧，可以大大降低耗油量。 另外由于温度低，热损失少，烟气量在 3种处理工艺中最低，随之装机容量降低，运行成本大大降低，但是其缺点是灰渣残留量高，灰渣焚烧不彻底。

回转窑内空气量系数常控制在1.1 ～1.2，转速一般控制在 0.2～2.0 r/min，危险废物在窑内通常停留0.5～2 h ，窑尾排烟速度通常为 3～8 m/s[9]。

回转窑焚烧炉的优点是技术成熟，操作简单灵活，适用于处理各种不同形状的固液体废物，还可以处理低熔点的危险废物。回转窑可以分别接受固体及液体进料，也可以将桶装或大形块状固体废物直接送入窑内处理。 窑内气体湍流程度高，气、固体接触良好，窑内无移动的机械组件，保养容易。 窑内固体停留时间可以由回转窑转速的调整而控制。回转窑的缺点是需要设置二燃室，且装置占地面积大，热效率较低，造价高。

3 流化床焚烧炉

流化床焚烧炉由风室、布风板、密相区、扩展段和稀相区组成，主要用于处理浆液等难以雾化的黏稠液体或固体废弃物，也可用于焚烧废气。污泥焚烧工艺的关键设备为焚烧炉[10]，10]，该厂采用流化床焚烧炉工艺。流化床焚烧炉炉膛下部设置有耐高温的布风板，板上装有载热的惰性颗粒，通过床下布风，使惰性颗粒呈沸腾状，形成流化床段，在流化床段上方设有足够高的燃烬段（即悬浮段）。 一般废弃物进入流化床后，颗粒与气体之间传热和传质速率很高，物料在床层内呈完全混合状态，进入床层的废弃物能迅速分散均匀[11]。

由于床料的蓄热作用，炉内传热能力很强，温度场分布均匀，可以在保证废弃物于较低温度下达到很好的燃烧效率，对于废弃物的热值要求相对较低。 其控制系统相对简单，对废液喷雾质量要求较低，NOx 等二次污染生成量低。 流化床焚烧炉的主要缺点是当废液中碱金属和卤素含量较高时，焚烧过程中生成的碱金属盐容易和床料结合成低熔点的共熔体或粘性很强的 Na2SiO3，导致床料结 焦，硫化失效[12]。

总的来说，3种危废物焚烧炉有各自的特点和优势，见表 2。 实际选择过程中，一般根据需处理的废弃物形态、组分、处理量等进行选择，并综合考虑焚烧炉的运行成本、二次污染等情况进行选择。

表2 液体喷射炉、回转窑、流化床优缺点比较

4 结论

（1）对于生物降解处理和其他常规处理手段难以彻底处理的氯碱工业含氯危废物而言，焚烧技术是一种极具前景的含氯危废处理工艺，危废物分解彻底，对不同危废物的适应性强，处理能力强，可以实现减量化、无害化、资源化的目的。

（2）在应用较为广泛的几种焚烧炉中，液体喷射炉适合处理少量的高热值废水，投资维护费用低，但不适合处理高黏度废水，且会产生大量的热力型NOx；回转窑焚烧炉可以同时处理固体废物和废水，但废水处理量较为有限，而且结构复杂，运行成本高；流化床焚烧炉可大量高效地处理多种热值低的废水，运行故障少，二次污染物排放浓度低，但床料会结焦，使流化失效；旋转流化床焚烧炉的建造和运行成本较高，因而在实际工业中应用较少。

（3）今后含氯危废物焚烧技术的主要研究方向将集中在如何控制焚烧过程中产生 NOx、二恶英等二次污染物的排放，并根据不同危废物的性质，优化焚烧炉的操作参数，既达到较高的焚烧效率又保证较低的污染物排放。

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Chlorine containing hazardous waste incineration technology in chlor alkali industry

ZOU Chang-wu，YAN Hua，SUN Yong-gui，XIE Hao-jiang
（Yibin Tianyuan Group Co.,Ltd.,Yibin 644000，China）

Analysis of the liquid jet furnace，rotary kiln and fluidized bed incineration of 3 different chlorinated hazardous waste treatment technology，provide a reference for the study of chlorine containing hazardous wastes in chlor alkali industry.

chlor alkali industry； hazardous waste； incineration technology

X781.2

：B

：1009－1785(2017)02-0037-03

2016-10-12