危险废物焚烧处置技术应用研究

闵海华，王兴戬，刘淑玲

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300381）

·工程应用·

危险废物焚烧处置技术应用研究

闵海华，王兴戬，刘淑玲

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300381）

介绍了危险废物焚烧处置技术工程实例，从焚烧技术要求、工艺流程、关键设备技术参数等方面阐述了回转窑处置技术的成熟性、可靠性。

危险废物；焚烧；回转窑；烟气治理

用焚烧法处理危险废物具有无害化程度高、减容效果好、资源化率高、占地面积小等优点，能将废弃物中的有害微生物、病毒等彻底杀死，有害化合物被分解为简单的无害的物质（主要是CO2和H2O），使易燃物质被彻底氧化，达到稳定状态［1］。本研究以某危险废物焚烧项目为例，对危废焚烧技术进行分析研究。

1 危废处理类别和特性

本项目焚烧处理的物料有固态、半固态和液态（见表1），项目拟建设l条50 t/d焚烧生产线。超负荷能力10%，24 h考虑；全年处理量按年平均运行330 d计算。焚烧配伍废物特性见表2。

表1 焚烧车间处理废物统计

表2 焚烧配伍废物特性%

焚烧正常处理废物的S含量不超过2%、Cl含量不超过2.5%。

2 危废焚烧技术要求和工艺流程

2.1 技术要求［2］

1）焚烧炉烟气在1 100℃以上停留时间大于2 s。

2）焚烧炉出口烟气中氧含量为6%～10%（干气）。

3）焚毁去除率≥99.99%。

4）燃烧效率≥99.9%。

5）焚烧残渣的热灼减率＜5%。

6）焚烧炉运行中系统确保处于负压状态，避免有害气体逸出。

7）焚烧炉设有尾气净化系统、报警系统和应急处理装置。

8）焚烧车间工作制度：实行四班三运转，每班工作8 h。

9）焚烧车间设计服务年限20 a，主要设备焚烧炉使用年限大于15 a。

10）烟气排放标准执行《危险废物焚烧污染控制标准》。

2.2 工艺流程

焚烧工艺系统由废物贮存系统、进料系统、焚烧系统、助燃系统、余热系统、尾气处理系统、灰渣处理系统、电气自动控制系统等部分组成。其工艺流程见图1。

图1 危险废物焚烧工艺流程［3］

3 主要技术参数

3.1 回转窑焚烧炉

焚烧炉由料斗、进料机构、回转窑本体、二燃室、紧急烟囱、多燃料燃烧器等组成。

3.1.1 回转窑本体主要技术参数

1）窑头：材质20 g，壳体外表面温度254℃，保温外表面温度55℃，耐火层厚度300 mm。

2）本体：直径3 200 mm（钢板厚度25 mm），材质20 g，窑壳外表面温度250℃，耐火保温层厚度300 mm（250 mm耐火层、50 mm保温层）。

3）运行参数：动力消耗约22 kW；旋转速度R为0.2～1.2 r/min；倾斜角度1.5°。

4）驱动方式：通过2个支撑滚筒驱动回转窑进行旋转，驱动设备主要包括变频调速电机和开式齿轮传动机构。

5）控制方式采用自动进料控制、机械调速装置，附紧急按钮及现场操作按钮。

3.1.2 二燃室主要技术参数

1）外部高度11 400 mm。

2）外部尺寸Ø4 800 mm×11 400 mm。

3）烟气有效停留时间（1 100℃以上有效区域）2.7 s。

4）保温外表面温度49℃。

3.2 灰渣收集、处理系统

焚烧系统中的灰渣主要是指焚烧炉渣，焚烧炉的焚烧残渣从窑尾进入水封刮板出渣机水淬后被刮板出渣机运出，经埋刮板输送机送到设置的专用渣仓，定期由载重汽车送到稳定化/固化车间处理。系统性能参数如下。

1）灰渣密度1.5 t/m3。

2）灰渣排入温度800℃。

3）灰渣排出温度80～100℃。

4）水冷后灰渣粒径3～10 mm。

5）水箱水温80～100℃。

6）输送能力120 kg/h。

7）外形尺寸8 000 mm×900 mm，最大高度2.5 m。尾端水平放置，下设置滚轮机身由优质碳钢制造，刮板由高锰钢制造，链条由高合金钢锻造。

3.3 余热利用系统

高温烟气离开二燃室后，进入余热锅炉。一方面可回收热能用于工业生产，另一方面降低烟气温度，保证后续设备的使用。余热锅炉有锅筒、蒸发受热面、锅炉范围内管道、吹灰及检修、钢构架、炉墙几部分组成。技术参数如下。

1）余热锅炉进口烟温1 124℃。

2）余热锅炉出口烟温550℃。

3）余热锅炉蒸汽性质饱和蒸汽。

4）余热锅炉蒸发量6.3 t/h。

5）余热锅炉压力1.27 MPa。

6）余热锅炉蒸汽温度194℃。

7）余热锅炉给水温度104℃。

3.4 急冷塔

为避免二恶英在低温时的再次合成，要求在1s内将烟气从500℃降至200℃。考虑到燃烧负荷对余热锅炉出口烟气温度造成的波动，急冷塔进口温度设计为550℃，急冷塔由急冷塔筒体和双流体喷雾系统组成。技术参数如下。

1）进口烟气量19 335 m3/h。

2）烟气进口温度550℃。

3）烟气出口温度195℃。

4）烟气停留时间0.8 s。

5）急冷塔尺寸Ø3.25 m×10 m（有效高度）。

6）急冷塔材料10 mm的钢板+80 mm硅酸铝纤维毡+80 mm耐磨浇注料。

7）平均喷水量2.2 t/h。

3.5 脱酸系统

脱酸系统是对焚烧过程中产生的尾气中的SO2、NOx和HCl及重金属进行中和、吸附处理，使污染物的指标达到国家标准规定的排放指标的要求。脱酸采用干法＋湿法的两级脱酸工艺。干法脱酸技术参数如下。

1）烟气量22 900 m3/h。

2）脱酸剂耗量约60 kg/h。

3）活性炭耗量约12 kg/h。

4）SO2脱除率＞75%。

5）HCl脱除率＞80%。

烟气经过干法脱酸并经过袋式除尘器除尘后经引风机进入湿法脱酸塔，湿法脱酸塔为多级洗涤塔，碱洗去除酸性气体，达到深度脱酸目的。湿法脱酸塔中喷入NaOH溶液，去除前端未完全去除的酸性气体和有害物质。碱洗后再进一步除雾，以去除酸碱反应中可能产生的微小颗粒，其技术参数如下。

1）烟气量23 447 m3/h。

2）脱酸剂耗量约242.6 kg/h（30%NaOH浓度）。

3）耗水量0.98 t/h（补水量）。

4）SO2脱除率＞95%。

5）HCl脱除率＞99%。

3.6 除尘系统（布袋式除尘器）

选用低压离线长袋脉冲袋式除尘器。袋式除尘器由灰斗、进排风道、过滤室（中、下箱体）、清洁室、滤袋及框架（笼骨）、手动进风阀，气动蝶阀、脉冲清灰机构、压缩空气管道及栏杆、平台扶梯、电控等组成。

技术参数如下。

1）烟气量22 945 m3/h。

2）操作温度160℃。

3）过滤面积1 100 m3。

4）过滤速度0.50 m/min。

5）除尘器阻力＜1 200 Pa。

6）滤袋材料为PTFE＋PTFE覆膜滤料（进口）。

7）最高使用温度：长期小于260℃，瞬时（小于5 min/h）：小于280℃。

8）清灰方式：离线低压脉冲。

9）清灰周期：有定压、定时2种，定压方式是以除尘器的压差作为清灰条件，压力高于1 200 Pa时自动清灰；定时是以时间间隔作为清灰条件，每隔1个周期自动清灰1次，本除尘器设置3档：20、30、45 min/周期。

10）入口含尘浓度≤10 g/m3。

11）出口含尘浓度≤6 mg/m3。

12）除尘效率＞99.9%。

经袋式除尘器捕集的飞灰与脱酸系统各处产生的飞灰一起用埋刮板输送机送到飞灰储仓贮存，集中用收运系统的飞灰罐车送到稳定化/固化处理车间。

3.7 烟气再加热系统

经过湿法脱酸后的烟气由于烟气中含有大量的水汽，因在经过烟囱后形成白烟，对周围的环境造成严重污染。为了解决形成白烟的问题，在湿法脱酸后设置了烟气加热器，将脱酸后约75℃的烟气升温到约155℃，解决了烟气中的水汽对引风机及烟囱的腐蚀，同时也解决了烟囱冒白烟的问题。

4 结论

危废焚烧采用回转窑，其烟气治理采用急冷、脱酸、布袋除尘、再加热等净化措施后，烟气排放能够达到国标要求。

［1］张东伟，杨红芬，高明智.危险废物回转窑焚烧系统工程概述［J］.中国环保产业，2010（10）:56-58.

［2］周苗生，李春雨，蒋旭光，等.危险废物焚烧处置烟气达标排放研究［J］.中国环保产业，2011（1）：30-33.

［3］中国市政工程华北设计研究总院有限公司.滨州危险废物处置中心初步设计文件［R］.2014.

Application of Hazardous Waste Incineration Technology

Min Haihua，Wang Xingjian，Liu Shuling
（North China Municipal Engineering Design and Research Institute，Tianjin300381）

The engineering example of hazardous waste incineration disposal technology was introduced.The maturity and reliability of the rotary kiln disposal technology from the aspects of the technical requirements，the process flow and the technical parametersofthe key equipment were expounded.

hazardouswaste；incineration；rotary kiln；flue gastreatment

X705

B

1005-8206（2017）02-0068-03

闵海华（1979—），在读博士，高级工程师，主要从事生活垃圾处理、工业危废处理和餐厨垃圾资源化处置等设计研究工作。

2017-03-03