危险废物回转窑焚烧系统及烟气净化工程实例

姚鹏程，顾利星*，郑时光，张华生，梁永维

（1.无锡市固废环保处置有限公司，江苏 无锡 214062；2.无锡市工业废物安全处置有限公司，江苏 无锡 214062）

危险废物是指列入国家危险废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法判定的具有危险特性的废物[1]。通常对人类、动植物及环境的现在及将来构成危害，具有一定毒性、爆炸性、易燃性、腐蚀性、传染性、放射性或其他化学反应特性等一种或几种危害特性，其来源广泛，主要产生于工业、农业以及商业等生产部门[2]。目前，危险废物的处理方法主要有安全填埋和焚烧处置。其中焚烧能在极大程度上实现无害化和减量化，同时还能回收余热，甚至可以发电。有文献表明，我国90%以上的危险废物处置中心都采用了危险废物焚烧处置系统[3]。近年来，焚烧技术日益成熟，已开发出不同炉型的焚烧炉，如回转窑、液体注射炉、流化床、多层床焚烧炉、固定床焚烧炉等[4]。为了避免进料、出料的二次污染和频繁启停造成的二英及其他烟气指标超标[5]，焚烧系统最好能连续运行。因此，回转窑炉型是国家生态环境部门推荐的危险废物处置炉型。

1 工程概况

江苏省无锡市某厂能处理的废物种类主要有医疗废物（HW01），医药废物（HW02），废药物药品（HW03），农药废物（HW04），木材防腐剂废物（HW05），有机溶剂废物（HW06），废矿物油（HW08），油/水、烃/水混合物或乳化液（HW09），精（蒸）馏残渣（HW11），染料涂料废物（HW12），有机树脂类废物（HW13），废胶片相纸（HW16），含金属羰基化合物废物（HW19），有机磷化合物废物（HW37），含酚废物（HW39），含醚废物（HW40），废卤化有机溶剂（HW41），有机溶剂废物（HW42），含有机卤化物废物（HW45），其他无机化工行业生产过程中产生的废活性炭（HW49），清洗杂物（HW49）等。该工程设计焚烧系统处置能力为60t/d，整套系统连续24h运行，全年预计运行300d。混合后的废物的平均低位热值为14 630kJ/kg，其元素组成如下表所示。

2 回转窑焚烧系统

回转窑焚烧系统是整厂危废处理工艺的核心，通过一定的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有毒有害物质在高温下氧化、热解而被破坏，最大限度实现危险废物无害化、减量化、资源化的处理。整个焚烧系统由进料系统、回转窑、二燃室、余热锅炉等部分组成（见图1）。

图1 焚烧系统工艺流程图

2.1 进料系统

待处理物料按固态废物、半固态废物和液态分成三类，其中半固态废物经人工破袋后，投入料坑与固态废物混合。混匀后的废物由抓机抓至鳞板输送机送到回转窑上端料斗，废物经过两级密封翻板后进入回转窑。液态废物经过滤、沉淀处理后伴随压缩空气喷入回转窑前端。

2.2 回转窑

回转窑是卧式圆柱体，采用防腐、耐高温的耐火材料作为内部衬里。本厂的回转窑长径比4.8，倾斜角2°，转速0.1～1r/min，以顺流式工作，危险废物在此操作方式下的干燥、燃烧及燃烬阶段十分明显。相较于逆流式，采用顺流式无需复杂的给料及排渣系统，同时还能增加烟气的停留时间[6]。回转窑内的温度可达750℃～850℃，废物燃烧产生的烟气，从窑体尾部进入二燃室。

回转窑与二燃室共用一个水淬式刮板出渣机，废渣经过水冷却降温后带出，由人工打包装袋后外运填埋。

2.3 二燃室

回转窑内产生的烟气在二燃室里被进一步的充分焚烧和分解，二燃室内焚烧温度在1100℃以上，同时停留时间在2s以上，保证了烟气能焚烧充分。二燃室安装了上、下两个辅助燃烧器，可在特殊情况下开启以保证温度稳定。

2.4 余热利用

余热锅炉利用二燃室内的高温烟气带来的热能产生蒸汽，使烟气从1100℃降至550℃左右，同时回收余热。自来水经过离子交换树脂降低硬度后泵入除氧器，除氧器利用蒸汽将软化后的水加热到103℃，再输送进汽包。从而去除溶解于给水中的氧及其他气体，降低对设备的腐蚀[7]。余热锅炉产生的富余蒸汽经分气缸被集成到工厂各处。

3 烟气净化系统

烟气净化系统是整个工艺的重要组成部分，烟气的处理效果是评价整个工艺的重要指标。该厂采用“烟气急冷+干法单元+布袋除尘+湿法脱酸减湿+烟气加热”的净化工艺（见图2）。

图2 烟气净化系统工艺流程图

3.1 烟气急冷

从余热锅炉出来的高温蒸汽从急冷塔顶部的布气装置均匀进入急冷塔，被顶部装有压缩空气雾化的水雾混合，使高温烟气急速从550℃降至200℃以下，避开二英的再合成温度段。急冷塔除了烟气降温外还有部分除尘效果，一部分沉降的飞灰从塔底排出。

3.2 干法装置

在急冷塔后，通过刚性给料机、罗茨风机将消石灰和活性炭喷入干法装置。喷入的消石灰Ca(OH)2和烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性气体反应，从而脱除烟气中的酸性气体。而喷入的活性炭因其具有较高的比表面积和较好的吸附能力，能有效净化烟气中的重金属污染物。

3.3 布袋除尘

布袋除尘器由套上耐高温的PTFE+PTFE覆膜套的钢笼组成。对经过干法处理后烟气中的飞灰及部分未反应的石灰、活性炭进行过滤，另外，还有吸附于滤袋表面尚未反应的石灰和活性炭继续与烟气中的有害气体反应，进一步净化烟气。布袋除尘器配套脉冲式压缩空气，从滤袋背面吹扫，从而确保有效过滤面积。掉落的飞灰经螺旋出渣机输送至飞灰仓，人工打包外运。

3.4 热换器（GGH）

从布袋除尘器进入的高温烟气GGH与进入后端设备净化的低温烟气进行热交换，从而使高温烟气温度降低，排放的净化烟气温度升高。

3.5 湿法脱酸除湿

烟气从脱酸塔顶部进入，通过塔顶的碱液布水系统洗涤后，烟气中大量酸性气体都会被去除，同时并将原烟气从160℃降至70℃左右。除湿塔设置在脱酸塔之后，再次洗涤烟气。为了避免碱液循环液温度过高而带走过多的水汽，除湿塔还通过板式换热器进行外界冷却，从而保证除湿塔出口烟气温度在45℃左右。

3.6 烟气加热（SGH）

经过湿法处理后的烟气含水率较高，当烟气接触外界空气后，烟气温度会迅速下降，产生白色烟雾，影响视觉效果。因此，从脱酸塔后的烟气经过热换器提高温度后，再进一步通过烟气-蒸汽加热器升温至130℃。加温后的烟气经过引风机送至50m烟囱高空排放。

3.7 废气处理效果

根据《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484—2001）表3的标准限值要求，经过净化后的烟气中的污染物浓度应该达到以下标准：NOx≤500mg/m3，HCl≤60mg/m3，SO2≤200mg/m3，CO≤80mg/m3。而该厂采用的“烟气急冷+干法单元+布袋除尘+湿法脱酸减湿+烟气加热”的工艺可有效净化烟气，外排的各污染物仅为排放标准的10%、1.5%、10.5%、14%，远低于国家标准（见图3）。

4 结语

该厂的回转窑焚烧系统有效集中处置了所在地区的危险废物，为当地改善生态环境做出了贡献。回转窑焚烧系统作为危险废物处理的主要工艺，具有对物料适应性强、操作简单、控制方便、使用寿命长、维修工作量少、工作连续性好等优点。采用“回转窑+二燃室”焚烧工艺，可使危险废物得到无害化、减容、减量处理。同时，配套的“烟气急冷+干法单元+布袋除尘+湿法脱酸减湿+烟气加热”工艺，可以有效净化烟气，实现达标排放。

图3 污染物排放浓度占排放标准的比例