周苗生，李春雨，蔣旭光，陸勝勇，李曉東

(1.杭州市大地環(huán)保有限公司，杭州 311101；2.能源清潔利用國家重點實驗室（浙江大學(xué)），杭州 310027)

危險廢物焚燒處置煙氣達標排放研究

周苗生1，李春雨2，蔣旭光2，陸勝勇2，李曉東2

(1.杭州市大地環(huán)保有限公司，杭州 311101；2.能源清潔利用國家重點實驗室（浙江大學(xué)），杭州 310027)

危險廢物安全處置是固體廢物管理的重點，杭州市危險廢物及醫(yī)療廢物處置項目采用回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，配合二燃室、余熱鍋爐以及煙氣處理系統(tǒng)，采用急冷塔、反應(yīng)塔、布袋除塵和洗滌塔對煙氣進行處理。監(jiān)測表明，通過對送入窯內(nèi)焚燒的危險廢物進行配比并在污染物脫除系統(tǒng)中添加消石灰和活性炭，以及采用布袋除塵后，可以實現(xiàn)污染物達標排放。

危險廢物;焚燒;回轉(zhuǎn)窯;布袋除塵;污染物排放

1 引言

危險廢物具有毒性、反應(yīng)性、易燃性、腐蝕性、感染性等危險特性，處置不當會對人類健康和環(huán)境造成重大危害。我國2008年危險廢物的產(chǎn)生量達到1357萬t，比上年增長8.3%，除去部分綜合利用外，需要處置或貯存的危險廢物達到585萬t[1]。發(fā)達國家自20世紀70年代起就對危險廢物的污染狀況進行調(diào)查，經(jīng)過近四十年的發(fā)展，已經(jīng)建立了完整的管理法規(guī)體系[2]。與發(fā)達國家相比，我國危險廢物管理水平和處置技術(shù)尚處于較低階段，但過去十多年間明顯加快了步伐。我國在1995年通過了《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，并在2004年進行了修訂，按照《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》的要求，國家陸續(xù)出臺了一系列標準和規(guī)范，對危險廢物的貯存、運輸、焚燒、填埋等環(huán)節(jié)作出了規(guī)定。為了便于危險廢物的統(tǒng)一鑒別和管理，1998年頒布了《國家危險廢物名錄》，并根據(jù)使用中存在的問題在2008年作了修訂，新的《國家危險廢物名錄》將危險廢物分為49大類，并按照行業(yè)來源進行了詳細分類。

焚燒是危險廢物安全處置的重要手段之一，焚燒處置在實現(xiàn)危險廢物減量化和無害化處置的同時，還可以實現(xiàn)余熱回收利用[3]。國家在2001年發(fā)布的《危險廢物污染防治技術(shù)政策》中鼓勵研究開發(fā)高效、實用的危險廢物焚燒成套技術(shù)和設(shè)備，包括危險廢物焚燒爐技術(shù)、危險廢物焚燒污染控制技術(shù)和危險廢物焚燒余熱回收利用技術(shù)等，同年出臺的《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484-2001）為危險廢物的焚燒處置提出了污染排放控制要求。2004年印發(fā)的《全國危險廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求危險廢物集中處置系統(tǒng)優(yōu)先采用對廢物種類適應(yīng)性強的回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)[4]。

危險廢物中除了易爆和具有放射性的外，均可送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒，但為了保障安全運行，仍需對送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行焚燒的危險廢物進行控制，否則某些成分會在高溫下產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，燒壞爐壁，導(dǎo)致危險廢物泄漏甚至爆炸事故[5]。此外，焚燒過程中控制焚燒廢物的組分，以及良好的預(yù)處理和組織燃燒、加入適量添加劑，還能夠?qū)ξ廴疚锏纳煽刂破鸬椒e極作用，提高危險廢物安全處置效果[6-8]。廢物焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的飛灰，由于其浸出毒性一般超過危險廢物的鑒別標準[9、10]，通常也被當作危險廢物處理，經(jīng)過固化處理后的飛灰達到安全要求以后，才可以送入填埋場進行填埋處理[11]。近年來，眾多學(xué)者開始研究在環(huán)境安全的前提下，對廢物焚燒灰渣進行資源化利用，但綜合利用需要考慮灰渣的性能，如果焚燒過程中的灰渣燃盡效果不佳，或由于底灰的包裹等因素，都會造成底渣中可燃成分增加[12]，降低灰渣的綜合利用性能。雖然通過采用先進的燃燒和控制技術(shù)，促進燃燒的均勻和完全，減少煙氣排放量等措施，可以大大降低污染物排放總量，降低煙氣處理成本，但只有進行源頭管理和廢物減量，盡可能地減少需要焚燒處理的廢物數(shù)量，才是最根本的解決途徑[13]。本文以浙江省重點項目杭州市危險廢物及醫(yī)療廢物處置項目為例，對危險廢物焚燒處置煙氣污染物排放特性進行了研究。

2 杭州市危險廢物及醫(yī)療廢物處置項目簡介

杭州市危險廢物及醫(yī)療廢物處置項目建設(shè)規(guī)模包括14,400t/a的危險廢物回轉(zhuǎn)窯高溫焚燒，8000t/a的醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)，兩套焚燒裝置可以互為備用，配套灰渣穩(wěn)定化固化設(shè)施、廢物暫存庫，安全填埋場規(guī)模為庫容量65萬m3。該項目處理的工業(yè)廢物以固態(tài)、液態(tài)廢物為主，主要是熱值較高和毒性較大的廢有機溶劑、農(nóng)藥廢物、醫(yī)藥廢物、廢礦物油、精（蒸）餾殘渣/液、含酚廢物、有機磷化合物等，以及污水處理的含油污泥、印染污水污泥、劇毒化學(xué)品等；從狀態(tài)上劃分包括固體廢物、液體廢物、半固體膏狀廢物。為保障焚燒爐穩(wěn)定安全運行，危險廢物入爐前，需根據(jù)成分、熱值等參數(shù)及廢棄物間的相容性進行摻混配比[14]，配比后入爐廢物平均低位熱值為12.9MJ/kg，輔助燃料用輕質(zhì)柴油。項目設(shè)計6個有效容積為30m3的液體暫存罐，暫存罐內(nèi)的廢液經(jīng)廢液泵輸送至回轉(zhuǎn)窯和二燃室：熱值低于25MJ/kg的廢液進入回轉(zhuǎn)窯，高于25MJ/kg的廢液進入二燃室，替代部分二燃室的輔助燃油；半固體膏狀廢物采用木屑干化后同固體一起進料。

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐要求進料最佳尺寸不超過100×100×200（mm），不滿足要求的廢物需要經(jīng)過破碎機處理，破碎后的廢物進入預(yù)處理區(qū)暫存坑，在預(yù)處理區(qū)進行不同來源危險廢物的配料摻混，整個預(yù)處理區(qū)為密閉負壓狀態(tài)，空氣被焚燒爐鼓風(fēng)機引入爐內(nèi)焚燒處理，確保有害氣體不外溢。廢物被抓斗送入爐前料倉后，經(jīng)料倉底部的鏈板輸送機送入爐前中間料斗，在料斗底部設(shè)有計量裝置。

危險廢物焚燒系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯、二燃室及控制系統(tǒng)組成。經(jīng)過預(yù)處理的各類危險廢物按照適當比例配比后通過不同的進料途徑進入焚燒系統(tǒng)，在回轉(zhuǎn)窯連續(xù)旋轉(zhuǎn)下，廢物在窯內(nèi)不停翻動，完成干燥、氣化和燃燒，通過調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，可以調(diào)整物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時間，由于物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時間較長（40～73min），當?shù)竭_回轉(zhuǎn)窯出口端時，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的燃盡效果，殘渣自窯尾落入渣斗，由水封出渣機連續(xù)排出。危險廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒所需風(fēng)量由窯頭不同的送風(fēng)系統(tǒng)送入，回轉(zhuǎn)窯出口處煙氣進入二燃室經(jīng)過再次高溫燃燒，煙氣在二燃室的停留時間大于2s，進一步降低了出口煙氣中有機組分的含量。經(jīng)充分燃燒的高溫?zé)煔膺M入余熱鍋爐回收熱量。考慮到危險廢物的復(fù)雜性、成分多變性及熱值的不均衡性，為確保焚燒系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，回轉(zhuǎn)窯頭和二燃室都布置了輔助燃燒器。當廢物熱值低于1.17MJ/kg或含水率高于50%時，回轉(zhuǎn)窯需加入燃油助燃。焚燒系統(tǒng)和煙氣處理系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

為了提高經(jīng)濟性，在二燃室后部布置余熱鍋爐，通過余熱鍋爐將高溫?zé)煔庵械牟糠譄崮芑厥?，所產(chǎn)生的蒸氣供內(nèi)部使用，煙氣溫度在余熱鍋爐內(nèi)由1100℃～1200℃降至500℃左右后進入急冷塔。為了抑制二英的生成，需要嚴格控制余熱鍋爐出口煙氣溫度不能太低，急冷塔壓力霧化噴頭將水霧化成直徑小于30μm的霧滴，直接與煙氣進行傳質(zhì)傳熱交換，利用煙氣的熱量使噴淋的水分蒸發(fā)，從而使煙氣在塔內(nèi)迅速降溫至200℃左右，煙氣在急冷塔內(nèi)的停留時間＜1s，急冷塔出來的煙氣進入布袋除塵器除去粉塵。為減輕后續(xù)處理工序的堿消耗量，煙氣在進入布袋除塵器之前通過流化床反應(yīng)器噴入消石灰粉和活性炭粉，使煙氣中的酸性氣體與Ca(OH)2中和，煙氣中的PCDD/PCDF等有毒有害成分則由活性炭吸附。經(jīng)布袋除塵器除塵后的煙氣進入洗滌塔，煙氣中的有害成分在洗滌塔內(nèi)被進一步去除，焚燒系統(tǒng)及煙氣凈化系統(tǒng)如圖所示。

余熱鍋爐、急冷塔、布袋除塵器底部分別設(shè)置有飛灰收集裝置，收集的飛灰送至穩(wěn)定/固化車間處理，回轉(zhuǎn)窯窯尾的出渣經(jīng)磁選機分離出金屬后，運至穩(wěn)定/固化車間處理后送入填埋場進行填埋處理。為了實際監(jiān)測焚燒系統(tǒng)運行過程中污染物的排放情況，于2009年7月對1.44萬t/a的危險廢物回轉(zhuǎn)窯高溫焚燒系統(tǒng)運行過程排放的煙氣中的污染物進行了測定[15]。

廢物焚燒及煙氣流程示意圖

表1 焚燒系統(tǒng)和煙氣處理系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

3 危險廢物焚燒系統(tǒng)污染物排放監(jiān)測

3.1 危險廢物成分分析

送往處置中心進行安全處置的危險廢物的來源復(fù)雜，不同來源的廢物的成分和物化特性有很大差別，為了保證焚燒系統(tǒng)安全運行和污染物排放的有效控制，需要對不同來源的危險廢物進行必要的預(yù)處理，并按照不同比例進行摻混。摻混配比過程不僅需要考慮不同危險廢物的性質(zhì)，防止發(fā)生劇烈反應(yīng)，還需要控制危險廢物中的S、Cl含量，對S、Cl含量較高的成分，可適當降低其在摻燒中的比例。監(jiān)測期間焚燒爐焚燒的廢物主要有廢油墨、廢油漆，蒸餾有機殘渣、廢有機溶劑殘渣等，監(jiān)測期間送入回轉(zhuǎn)窯焚燒的危險廢物成分分析以及配料比例如表2所示。在表2所列各危險廢物中，有機鹵化殘液Cl含量較高，但可以通過降低其在混料中所占比例來減少其高Cl含量帶來的二英生成的危險性。監(jiān)測期間焚燒量為2.1t/h，工況負荷為90%。

表2 監(jiān)測期間焚燒危險廢物成分分析

3.2 監(jiān)測方法

監(jiān)測過程按照《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2001）中規(guī)定的焚燒設(shè)施排放氣體分析方法，對該焚燒系統(tǒng)運行過程中污染物排放情況進行監(jiān)測，其中Pb、Cu采用EPA200.8-1994，SO2采用HJ/T 56-2000中規(guī)定的方法進行測定，監(jiān)測點位于煙囪段（如圖所示）。

3.3 監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果如表3所示。由表3可知，采用回轉(zhuǎn)窯+二燃室+余熱鍋爐焚燒系統(tǒng)，不但可以實現(xiàn)危險廢物焚燒過程中的熱量回收，而且通過設(shè)置急冷塔和添加消石灰、活性炭脫除污染物，并采用布袋除塵，還可以實現(xiàn)危險廢物焚燒處置過程中污染物的達標排放。根據(jù)監(jiān)測，煙氣處理系統(tǒng)煙塵平均去除率達到98.7%，SO2的平均去除率達到95.5%，HCl的去除率達到88.4%[15]。

表3 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)煙氣排放污染物測定結(jié)果[15]

表4 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)煙氣排放污染物測定結(jié)果[15]

4 結(jié)語

（1）危險廢物是工業(yè)固體廢物管理的重點，隨著工業(yè)的發(fā)展，危險廢物的種類和產(chǎn)生量逐年增加，回轉(zhuǎn)窯焚燒處置可以較好地適應(yīng)不同來源的危險廢物成分復(fù)雜的特點。

（2）適當?shù)念A(yù)處理和良好的摻混配比對危險廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的安全、有效焚燒十分必要，并有助于控制污染物的生成。

（3）合理布置余熱鍋爐內(nèi)受熱面，將余熱鍋爐出口煙氣溫度控制在合理范圍，煙氣經(jīng)過急冷塔處理后，完全可以抑制二英的生成。

（4）經(jīng)由流化床反應(yīng)器添加消石灰和活性炭，以及布袋除塵器，焚燒系統(tǒng)煙氣中的污染物排放量可以完全達到國家排放標準。

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ZHOU Miao-sheng, LI Chun-yu, JIANG Xu-guang, LU Sheng-yong, LI Xiao-dong

X705

A

1006-5377（2011）01-0030-04

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