化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)概述

總體工藝路線

整個(gè)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)必須滿足如下條件：廢物必須經(jīng)過(guò)高溫燃燒，以徹底焚毀有毒物質(zhì)；煙氣中的有毒有機(jī)物也必須徹底在高溫下燃盡(《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定二次燃燒室焚燒溫度應(yīng)大于1100℃，停留時(shí)間不低于2s)；尾氣、殘?jiān)⑽鬯?、飛灰的妥善處理和達(dá)標(biāo)排放；處理全過(guò)程無(wú)接觸、無(wú)泄漏、無(wú)污染；焚燒設(shè)備保證氣密性，防止有害物質(zhì)的泄漏；為了避免裝、出料的二次污染和頻繁啟、停爐造成的煙氣中二噁英超標(biāo)，系統(tǒng)必須能夠連續(xù)不間斷地運(yùn)行。

化工園區(qū)中的危險(xiǎn)廢物由專用運(yùn)輸車輛運(yùn)至廠區(qū)暫存庫(kù)。從廢物形態(tài)上看，可分為固體廢物、半固體廢物和液體廢物?？煞贌墓腆w、半固體危險(xiǎn)廢物經(jīng)破碎預(yù)處理后，由料坑抓斗送入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。可焚燒的廢液泵送至廢液罐區(qū)，置于儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)多級(jí)過(guò)濾后，通過(guò)廢液噴嘴噴入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐或二燃室進(jìn)行焚燒處理。

回轉(zhuǎn)窯及整個(gè)焚燒系統(tǒng)均在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行。回轉(zhuǎn)窯分為低溫和高溫兩段燃燒區(qū)域。廢物在回轉(zhuǎn)窯低溫段內(nèi)與空氣接觸，在可調(diào)節(jié)氧含量的環(huán)境中完成加熱、干燥、燃燒過(guò)程；在高溫段完成揮發(fā)及燃盡過(guò)程。廢物在揮發(fā)分揮發(fā)氣化的同時(shí)進(jìn)行燃燒，揮發(fā)產(chǎn)生的大量可燃?xì)怏w在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)未完全燃燒的情況下進(jìn)入二燃室，在過(guò)量燃燒空氣的作用下完成完全燃燒。廢物燃盡后產(chǎn)生的灰渣掉進(jìn)水封刮板出渣機(jī)，經(jīng)水淬冷卻后排出。回轉(zhuǎn)窯高溫段焚燒溫度控制在850～1000℃，廢物在窯內(nèi)的停留時(shí)間大于1h。二燃室燃燒溫度需達(dá)到1100℃，且煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間大于2s，以保證有害物質(zhì)在高溫下充分分解。當(dāng)溫度低于1100℃時(shí)，增加二燃室燃燒器的輔助燃料噴入量，以確保爐溫升至1100℃以上。

回轉(zhuǎn)窯和二燃室燃燒所用的空氣通過(guò)助燃風(fēng)機(jī)供給，采用變頻調(diào)節(jié)，使廢物的燃燒處于較佳狀態(tài)。同時(shí)，當(dāng)余熱鍋爐煙氣溫度為900～1050℃時(shí)，在水冷壁上均勻噴灑尿素溶液，以熱力脫硝工藝去除爐內(nèi)部分NO_x。

從二燃室出來(lái)的1100℃煙氣進(jìn)入余熱鍋爐，進(jìn)行余熱回收，同時(shí)利用煙氣熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，余熱鍋爐出口煙氣溫度約為550℃。從余熱鍋爐出來(lái)的煙氣進(jìn)入急冷塔，并將鍋爐排污水、二級(jí)洗滌塔排污水和自來(lái)水送入急冷塔內(nèi)，使煙氣溫度在1s內(nèi)迅速降至200℃以下，以減少二噁英的再合成。經(jīng)急冷降溫后的煙氣進(jìn)入干式脫酸系統(tǒng)進(jìn)行脫酸處理，即在布袋除塵器入口煙道上噴入消石灰和活性炭，吸附煙氣中的酸性氣體、重金屬、二噁英等有害物質(zhì)。經(jīng)脫酸處理后的煙氣隨后進(jìn)入袋式除塵器，煙氣中的飛灰被捕獲后以干態(tài)形式排出。除塵后的煙氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)洗滌塔脫除煙氣中的HCl，HF，SO₂等酸性氣體，再經(jīng)除霧器除霧后，由引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙氣加熱器，最后通過(guò)煙囪排入大氣。該焚燒系統(tǒng)可分為廢物預(yù)處理系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)及煙氣處理系統(tǒng)，具體如圖1所示。

廢物預(yù)處理系統(tǒng)

危險(xiǎn)廢物由專用運(yùn)輸車輛運(yùn)至廠區(qū)暫存庫(kù)，并進(jìn)行化驗(yàn)和分類。將需要進(jìn)行破碎預(yù)處理的危險(xiǎn)廢物用叉車轉(zhuǎn)運(yùn)至預(yù)處理車間的進(jìn)料準(zhǔn)備區(qū)，通過(guò)水平傳送帶和提升機(jī)將其送入廢物破碎間的進(jìn)料口。桶裝廢棄物通過(guò)托盤送入被氮?dú)馓畛涞钠扑殚g，當(dāng)破碎間內(nèi)氧氣含量較低時(shí)(<7%)，桶裝廢棄物通過(guò)落料槽落到粉碎塔的刀片上，托盤通過(guò)回收系統(tǒng)返回進(jìn)料準(zhǔn)備區(qū)，循環(huán)使用。破碎后的廢物經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入料坑中存儲(chǔ)。

卸料站和罐區(qū)可供廢液和柴油的卸料和暫存使用，并根據(jù)進(jìn)料的廢液性質(zhì)設(shè)置卸料和存儲(chǔ)分區(qū)。

廢物進(jìn)料系統(tǒng)主要包括固體和半固體廢物進(jìn)料裝置及廢液進(jìn)料系統(tǒng)。

(1)固體和半固體廢物進(jìn)料裝置破碎后的廢物存儲(chǔ)在料坑中，由抓斗送至回轉(zhuǎn)窯。進(jìn)料形式有推桿進(jìn)料、溜槽進(jìn)料和螺旋輸送進(jìn)料。工程實(shí)踐證明，溜槽進(jìn)料可以防止回火、堵塞，且能夠防止廢物在進(jìn)料裝置中產(chǎn)生粘結(jié)、結(jié)焦。

(2)廢液進(jìn)料系統(tǒng) 主要由廢液過(guò)濾系統(tǒng)、廢液輸送系統(tǒng)、廢液霧化噴入系統(tǒng)及有關(guān)的控制、維護(hù)等輔助設(shè)備組成。在廢液送入噴嘴前必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，去除廢液中的固體雜質(zhì)，以便于泵的輸送和噴嘴的霧化。由于危險(xiǎn)廢物處置接受的廢液來(lái)源較為廣泛，種類極為復(fù)雜，多為廢礦物油、有機(jī)溶劑和乳化液類。該類廢液大多含有顆粒物質(zhì)，因此必須對(duì)廢液進(jìn)行過(guò)濾，除去雜質(zhì)，使其所含固體粒徑降低至合適水平以下。有些液體廢物黏度較高，還需在罐區(qū)設(shè)置伴熱保溫措施，以保證廢液不在輸送系統(tǒng)中堵塞。在設(shè)備調(diào)試過(guò)程中確定伴熱溫度，如果伴熱溫度過(guò)高，廢液中某些沸點(diǎn)低的組分就會(huì)揮發(fā)出來(lái)，形成氣液兩相流，對(duì)下游的焚燒設(shè)備及輸送系統(tǒng)產(chǎn)生危害。

燃燒系統(tǒng)

廢物的焚燒處理只有在特定的工況下才能保證完全燃燒，即足夠高的溫度、足夠長(zhǎng)的停留時(shí)間、良好的湍流接觸，以及過(guò)量的氧氣含量。該過(guò)程在回轉(zhuǎn)窯燃燒系統(tǒng)中一般是分成兩步完成。首先，廢物進(jìn)入窯內(nèi)進(jìn)行干燥、氣化及燃燒，這一過(guò)程中溫度較低，廢物中的有機(jī)成分可以充分揮發(fā)；然后，帶有大量有機(jī)成分的煙氣進(jìn)入下游二燃室進(jìn)行充分燃燒，燃盡后的灰渣落入二燃室下方的除渣機(jī)中。上述工藝為常用的廢物燃燒處理工藝。

各類廢物均須通過(guò)預(yù)處理和合適的配伍才能送至回轉(zhuǎn)窯，因此良好的預(yù)處理和配伍摻混對(duì)廢物在窯內(nèi)穩(wěn)定安全的焚燒是十分重要的。固體廢物由抓斗起重機(jī)送入輸送機(jī)中，并通過(guò)輸送機(jī)定量送入窯前溜槽中滾入窯內(nèi)。廢物依靠窯筒體的斜度和窯的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯內(nèi)攪拌混合。物料在燃燒的過(guò)程中與助燃空氣充分接觸，完成干燥、燃燒和燃盡的全過(guò)程，最后將燃盡的灰渣排出。廢棄物中的不可燃燒部分(灰渣)將逐漸移向轉(zhuǎn)窯末端的出渣口，灰渣滯留時(shí)間為60～150min。

回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行溫度范圍為800～1050℃，建議運(yùn)行溫度為950℃，以防止灰分熔融結(jié)渣。若廢物中的堿金屬含量較高，應(yīng)適當(dāng)降低運(yùn)行溫度，以延長(zhǎng)窯內(nèi)耐火材料的使用壽命。當(dāng)發(fā)生回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度過(guò)高、燃燒器意外熄火、爐膛壓力過(guò)高或進(jìn)料裝置消防緊急動(dòng)作等情況時(shí)，都將導(dǎo)致廢物進(jìn)料的中止。如果回轉(zhuǎn)窯內(nèi)沒(méi)有足夠的氧氣，則不允許廢物進(jìn)料，這樣可以確保有機(jī)物的充分燃燒。同樣，如果爐內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)限度時(shí)，也將導(dǎo)致進(jìn)料裝置停止進(jìn)料。

為保證回轉(zhuǎn)窯出來(lái)的煙氣中未燃盡的有機(jī)成分能夠在二燃室中充分燃燒，在進(jìn)行二燃室的工藝設(shè)計(jì)和選型時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：煙氣溫度可以達(dá)到1100℃以上，煙氣停留時(shí)間在2s以上；頂部設(shè)置緊急排放煙囪，在發(fā)生緊急停爐情況時(shí)，可以開(kāi)啟煙囪，將煙氣排入大氣，以保證下游設(shè)備的安全，且在每次排煙后，能夠自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)位置。經(jīng)回轉(zhuǎn)窯及二燃室焚燒后的灰渣熱灼減率應(yīng)小于5%，燃燒效率應(yīng)大于99.9%。

余熱鍋爐系統(tǒng)

二燃室出口處的煙氣溫度為1100℃以上，為了滿足后續(xù)階段中煙氣處理對(duì)溫度的要求，減少二噁英的再合成，提高重金屬在灰塵顆粒上的凝結(jié)度，采用膜式壁鍋爐降溫法。從二燃室出來(lái)的1100℃煙氣進(jìn)入余熱鍋爐內(nèi)，通過(guò)與鍋爐水充分換熱，降溫至550℃。利用煙氣熱量產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，供內(nèi)部及廠區(qū)外使用。該蒸汽鍋爐既可以降低尾氣溫度，又能充分利用焚燒產(chǎn)生的熱能。鍋爐采用閉式循環(huán)，由軟化裝置、除氧水裝置、給水泵等設(shè)備提供符合鍋爐要求的除氧軟化水。

余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽可并入園區(qū)蒸汽管網(wǎng)，按照平均每噸蒸汽200元的價(jià)格，一臺(tái)蒸發(fā)量為8t/h的鍋爐，約3個(gè)月即可收回建設(shè)成本。

由于焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有腐蝕性氣體(如HCl和HF)，因此在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)必須考慮長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的耐腐蝕性，并在鍋爐材料的選擇，以及煙氣溫度和蒸汽溫度的控制方面做特殊的處理。另外，由于煙氣中含有灰分，而這些灰分在高溫狀態(tài)下呈熔融狀態(tài)且具有很大的黏性，因此應(yīng)通過(guò)輻射將煙氣溫度降至灰分的熔點(diǎn)以下，從而避免受熱面因灰分粘結(jié)而受到腐蝕，以及鍋爐效率下降的不利情況。

爐內(nèi)脫硝采取選擇性非催化還原技術(shù)。該技術(shù)是將尿素等還原劑噴入余熱鍋爐內(nèi)與NO_x進(jìn)行反應(yīng)，脫除煙氣中的氮氧化物。還原劑噴入爐膛溫度為900～1050℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH₃，與煙氣中的NO_x反應(yīng)，生成N₂和H₂O。煙氣中的氧氣卻極少與還原劑發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到了對(duì)氮氧化物選擇性還原的效果。

煙氣處理系統(tǒng)

從余熱鍋爐出來(lái)的550℃高溫?zé)煔庠诩崩渌薪抵?00℃以下。冷卻介質(zhì)采用下游洗滌塔中排放的廢水和市政給水。冷卻水通過(guò)霧化噴槍后，霧化成細(xì)小的顆粒，與高溫?zé)煔獬浞纸佑|換熱，并在短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)，迅速帶走熱量，使煙氣溫度急速下降。在煙道中噴入消石灰、活性炭等還原劑，捕集降溫后煙氣中的酸性物質(zhì)，并通過(guò)布袋除塵器達(dá)到除塵脫酸的目的。經(jīng)過(guò)除塵后的煙氣進(jìn)入下游堿性洗滌塔，使用堿性還原劑將煙氣中未脫除的酸性氣體脫至達(dá)標(biāo)。經(jīng)濕法處理后的煙氣中含水率較高，若直接排入空氣，當(dāng)煙氣接觸到空氣時(shí)，溫度迅速下降，變?yōu)檫^(guò)飽和煙氣，產(chǎn)生煙霧，將破壞周邊地區(qū)的景觀，視覺(jué)效果較差。為解決上述問(wèn)題，可以在下游引風(fēng)機(jī)后設(shè)置煙氣加熱器，將煙氣加熱至120℃后，送至煙囪進(jìn)行排放。

結(jié)論

(1)回轉(zhuǎn)窯+二燃室焚燒工藝能夠有效處理集中式化工園區(qū)的各類指定危險(xiǎn)廢物。根據(jù)現(xiàn)有的工程檢測(cè)結(jié)果，焚燒后的灰渣熱灼減率和燃燒效率較高。

(2)焚燒后的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐回收熱量，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)鍋爐煙氣和蒸汽溫度的合理控制可延長(zhǎng)鍋爐壽命。

(3)根據(jù)現(xiàn)有的工程檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)選擇性非催化還原+煙氣急冷+布袋除塵+干法脫酸+濕法脫酸煙氣的處理流程，可使得煙塵含量小于30mg/m，二氧化硫含量小于200mg/m，氮氧化物含量小于400mg/m³，二噁英排放濃度小于0.1ngTEQ/m³，能夠滿足GB18484—2001《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

（來(lái)源：上海電力學(xué)報(bào)）