危險廢物焚燒工程煙氣治理工藝設計

岳 強，范亞民，耿 磊，鄭 暉，王金龍

（江蘇省環境科學研究院，江蘇 南京 210036）

危險廢物焚燒工程煙氣治理工藝設計

岳 強，范亞民，耿 磊，鄭 暉，王金龍

（江蘇省環境科學研究院，江蘇 南京 210036）

根據危險廢物回轉窯焚燒煙氣的特點，提出采用余熱鍋爐、急冷塔、活性炭吸附、布袋除塵、濕法脫酸的煙氣治理工藝，可有效抑制二惡英的再合成，排放的煙氣能夠達到GB 18484—2001危險廢物焚燒污染控制標準的要求。

危險廢物；回轉窯；焚燒；煙氣治理

根據江蘇省危險廢物處置設施的統籌規劃，結合鎮江市環境保護“十二五”規劃，鎮江市擬在丹陽經濟開發區建設9 000 t/a焚燒處置設施。焚燒爐擬采用北京機電院技術股份有限公司的回轉窯設備，根據其提供的煙氣檢驗報告，給出了焚燒爐焚燒煙氣排放源強，對煙氣處理的工藝和達標排放的可行性進行了分析。

1 焚燒系統工藝

1.1 焚燒系統工藝流程

本項目焚燒處理的物料是危險廢物，有固態、半固態和液態，因此要求焚燒爐爐型對需處理的物料有廣泛的適用性和靈活性［1］，才能保證焚毀去除率。項目擬建設1臺日處理量為30 t的回轉窯型焚燒爐及其配套設施。

焚燒系統組成：廢物進料系統、焚燒系統、助燃系統、余熱利用系統、煙氣處理系統、灰渣處理系統等［2］。

采用分系統進料方式，按液體廢物、固體廢物分別進料設計。液體廢物經廢液噴槍直接噴入回轉窯及二燃室內，其他固體廢物則通過兩級密封門，由推料機構送入回轉窯。廢物在回轉窯的傾斜方向緩慢移動，經約1 h的充分燃燒，殘渣掉進水封刮板由除渣機帶出，延期進入二燃室進一步充分燃燒。經二燃室充分燃燒的高溫煙氣進入余熱鍋爐進行熱量回收，產生的蒸汽供內部煙氣再加熱利用。煙氣經過急冷、脫酸、除塵、再加熱的凈化系統后排放。焚燒工藝流程見圖1。

圖1 危廢回轉窯焚燒工藝

1.2 主要設計參數

回轉窯主體工程設計參數見表1。

2 煙氣污染物產生源強

2.1 酸性氣體

HCl：固廢中主要含氯有機物焚燒熱分解產生，如PVC塑料、含氯消毒或漂白的廢棄廢物。

HF：來自含氟碳化合物的燃燒。

SO2：一部分來自固廢中含硫化合物的熱分解和氧化，另一部分來自輔助燃料（輕柴油）燃燒。

表1 回轉窯主體工程設計參數

NOx：主要來自含氮化合物的熱分解和氧化燃燒，少量來自空氣成分中氮的熱力燃燒。

CO：一部分來自固廢碳化物的熱分解，另一部分來自不完全燃燒，固廢燃燒效率越高，排氣CO含量就越少。

2.2 煙塵

煙塵是焚燒過程中產生的微小顆粒性物質，主要是被燃燒空氣和煙氣吹起的小顆粒灰分；未充分燃燒的碳等可燃物；因高溫而揮發的鹽類和重金屬等在煙氣冷卻處理過程中又冷凝或發生化學反應而產生的物質。

2.3 重金屬

本項目焚燒前對廢物進行鑒別，禁止含重金屬廢物進入焚燒系統，因此廢氣中重金屬含量很小。

2.4 二惡英類物質

1）廢物本身成分：由于廢物種類繁多、成分復雜，如殺蟲劑、除草劑、防腐劑、農藥、噴漆等有機溶劑及其他工業廢物，可能含有PCDDs/PCDFs，其中以塑料類含量較高，因PCDDs/PCDFs的破壞分解溫度并不高（750～800℃），若能保持良好的燃燒狀況，由廢物本身所夾帶的PCDDs/PCDFs物質，經焚燒后大部分應已被破壞分解。根據歐洲各國的研究，垃圾中塑料含量與焚燒爐煙道氣中二惡英含量并無直接的統計關聯性。

2） 爐內形成：廢物化學成分中C、H、O、N、S、Cl等元素，在焚燒過程中可能先形成部分不完全燃燒的碳氫化合物（CxHy），當CxHy因爐內燃燒狀況不良（如氧氣不足、缺乏充分混合及爐溫太低等因素） 而未及時分解為CO2和H2O時，可能與廢物中的氯化物結合形成二惡英、氯苯及氯酚等物質。其中氯苯及氯酚的破壞分解溫度高出100℃左右，如爐內燃燒狀況不良，尤其在二次燃燒段內混合程度不夠或停留時間太短，更不易將其除去，因此可能成為爐外低溫合成二惡英的前驅物質。

3）爐外低溫再合成：由于完全燃燒并不容易達成，氯苯及氯酚等前驅物質隨廢氣自燃燒室排出后，可能被廢氣中的碳元素吸附，并在250～400℃（300℃時最顯著）條件下，在灰分顆粒所構成的活性接觸面上，被金屬氯化物催化反應生成二惡英。此種再合成反應的發生，除了需在特定溫度范圍內由飛灰所提供的碳元素（飛灰中碳的氣化率越高，二惡英類的生成量越大）、催化物質、活性接觸面及前驅物質外，廢氣中充分的氧含量、重金屬、水分含量也是再合成的重要角色。

焚燒爐焚燒煙氣排放情況見表2。

3 煙氣治理工藝

3.1 二惡英控制

煙氣由燃燒室進入余熱鍋爐內一次冷卻，然后再進入急冷塔，用霧化液急冷，煙氣從550℃降為195℃，此換熱過程需0．6～0．8 s，換熱后水分全部蒸發，進入煙氣中?？捎行Х乐苟河⒌脑偕?。為使PCDD/PCDF的最終排放濃度小于0．5 ng/m3，采取了如下措施。

1）保證二燃室溫度在1 100℃以上，煙氣在二燃室停留時間大于2 s，確保進入焚燒系統的危險廢物能夠充分燃燒，使煙氣中的微量有機物及二惡英充分分解，分解效率超過99．99%。

2）對二燃室排出的煙氣采用余熱鍋爐回收熱能，將煙氣溫度從1 100～1 200℃降至530℃左右，再對煙氣采取驟冷措施（急冷塔），使煙氣在500～200℃的停留時間小于1 s，從而抑制二惡英的再合成。

3）將活性炭噴入布袋除塵器前的管道中，用以吸附煙氣中的二惡英及重金屬，再由布袋除塵器將吸附二惡英的活性炭捕集。廢煙氣經治理后達標排放。

3.2 布袋除塵

在除塵器前的煙氣管道中加入活性炭，用于加強對二惡英和鉛等重金屬的去除率。

煙氣凈化處理系統中采用堿液、活性炭噴入的供料裝置，反應部設置在急冷塔與布袋除塵器之間，使吸收劑均勻地混合于煙氣中，并在布袋除塵器袋壁上沉積，形成濾餅，使沉積的吸收劑繼續吸收煙氣中氣態污染物。

采用氣箱式布袋除塵器，本系列收塵器由殼體、灰斗、排灰裝置、支架和脈沖清灰系統等部分組成，采用分室工作，分室反吹方式。當含塵氣體從進風口進入收塵器后，首先碰到進出風口中間的斜隔板，氣流便轉向流入灰斗，同時氣流速度變慢，由于慣性作用，使氣體中粗顆粒粉塵直接落入灰斗，起到預收塵的作用。進入灰體的氣流隨后折向上通過內部裝有金屬骨架的濾袋，粉塵被捕集在濾袋的外表面，凈化后的氣體進入濾袋上部的清潔室，匯集到出風管排出。每個收塵室裝有1個提升閥，清灰時提升閥關閉，切斷通過該收塵室的過濾氣流，隨即脈沖閥開啟，向濾袋內噴入高壓壓縮空氣，以清除濾袋外表面上的粉塵。各收塵室的脈沖噴吹寬度和清灰周期由專用的清灰程序控制器自動連續運行。

本除塵裝置具有以下特點：布袋除塵系統采用離線清灰方式，分室工作，分室反吹方式，漏風率≤4%；系統安全可靠、除塵效率高，系統阻力??；布袋除塵器采用電熱風保溫，防止低溫腐蝕；布袋濾袋骨架采用防腐制品，布袋采用特種針刺玻璃氈茶寮，可防酸；灰渣存儲倉采取必要的保溫措施以保證里面存放的飛灰不會出現受潮和板結現象；空氣反吹用壓縮空氣系統；采用五室除塵，采用頂部更換方式，布袋更換方便；正常使用溫度160～200℃；布袋除塵器采用PLC全自動控制。

表2 回轉窯煙氣產生及排放狀況

3.3 干濕法組合脫酸

干法脫酸：在急冷塔出口煙道設文丘里管，噴入石灰粉，石灰粉與煙氣混合后，進入脫酸膨脹反應器降速，增加反應時間，可大大提高反應效率?；旌暇鶆蚝蟮臒煔膺M入袋式除塵器，被吸附到濾袋表面，在濾袋表面繼續吸附，從而提高酸性氣體的去除效率。

濕法脫酸：煙氣經袋式除塵器后進入濕法脫酸塔，進一步吸附酸性氣體。煙氣進入多級洗滌塔，進行堿洗去除酸性氣體。濕法脫酸塔中噴入30%NaOH溶液，去除前段未完全去除的酸性氣體和有害物質。堿洗后再進入除塵、除霧器，以去除酸堿反應中可能產生的微小顆粒。洗滌塔排放的污水泵送至急冷塔利用。

3.4 煙氣再加熱器

經過濕法脫酸后的煙氣由于含有大量的水汽，因此經過引風機后會在引風機中造成積水，并在經過煙囪后形成白煙，對周圍的環境造成嚴重污染。為了解決白煙的問題，在濕法脫酸后設置了煙氣加熱器（采用余熱鍋爐蒸汽加熱），將脫酸后約74℃的煙氣升溫到約130℃，解決了煙氣中水汽對引風機和煙囪的腐蝕及煙囪冒白煙的問題。

3.5 煙氣在線監控

在煙囪上設置煙氣監測系統，實時監測向大氣中排放的廢氣成分，如NOx、CO、CO2、SO2、HCl、NH3、粉塵等。當其中某項指標超限時，在控制室產生聲光報警，同時啟動聯鎖保護程序，使整個焚燒系統處于正常工作狀態。

4 結論

1）適當的預處理和良好的摻混配比對危險廢物在回轉窯內的安全、有效焚燒非常必要，有助于控制煙氣中污染物的產生［3］。

2）采用煙氣急冷技術，能夠有效抑制二惡英的再合成。煙氣中的二惡英再經活性炭捕集后，能夠有效削減二惡英的排放。

3）危廢焚燒回轉窯煙氣采用急冷、脫酸、布袋除塵、再加熱的凈化系統后，煙氣排放能夠達到GB 18484—2001要求。

［1］周苗生，湯國偉．危險廢物回轉窯焚燒系統的工藝設計［J］．環境污染與

防治，2001，23（6）：299-301．

［2］張東偉，楊紅芬，高明智．危險廢物回轉窯焚燒系統工程概述［J］．中國環保產業，2010（10）：56-58．

［3］周苗生，李春雨，蔣旭光，等．危險廢物焚燒處置煙氣達標排放研究［J］．中國環保產業，2011（1）：30-33．

Process Design on the Treatment of Flue Gas from Hazardous Waste Incineration

Yue Qiang，Fan Yamin，Geng Lei，Zheng Hui，Wang Jinlong
（Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing Jiangsu 210036）

Based on the characteristics of flue gas from hazardous waste rotary kiln，the process of waste heat boiler，quench tower，activated carbon adsorption，bag-type dust collector，wet deacidification was put forward．It can effectively inhibit the resynthesis of dioxins．And the flue gas can reach the standard of Pollution Control Standard for Hazardous Wastes Incineration （GB 18484—2001） after treatment．

hazardous waste；rotary kiln；incineration；flue gas treatment

X701；TU993．3

B

1005-8206（2012）04-0028-04

2012-04-28

岳強（1976—），環境工程碩士，主要從事環境影響評價和環境工程設計。

E-mail：122202966@qq．com。

（責任編輯：張藝）