焦油渣和煤瀝青焚燒處置適用工藝探析

李寶磊+陳朝中+王小娜+侯海盟+孔德勇

摘 要：對比分析現有成熟的危險廢物焚燒處置工藝，針對殘渣的特點，明確了殘渣焚燒的適用工藝及條件。結果表明，殘渣焚燒處置適用工藝是回轉窯+二段爐+煙氣急冷+干法脫酸+布袋過濾+活性炭吸附，工藝適用條件是一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃。

關鍵詞：焚燒回轉窯 焦油渣 煤瀝青 多環芳烴 重金屬

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0075-03

Abstract：The Appropriate technology of tar dreg or tar pitch incineration was studied by comparative analysis of existing mature technology and incineration experiment of organic contaminated soil mixed tar dreg or tar pitch. The results show that the appropriate technology of tar dreg or tar pitch incineration was the technology combination of Rotary kiln， The second stage furnace， Quench cooler，Dry de acid， Bag filter， Activated carbon adsorption.Optimum technological conditions of the first stage furnace burning temperature was 600～900℃， as the second stage furnace burning temperature was above 1100℃， as the Flue gas retention time was above 2s， as the outlet temperature from quench cooler was under 150℃.

Key Words：Incineration；Rotary kiln； Tar dreg； Tar pitch； PAHs； Heavy Metal

隨著2016年8月新版危險廢物名錄的頒布實施，國家對危險廢物的管理邁入了新的一頁，該名錄的頒布實施表明了國家將危險廢物管理的重點放在了防范危險廢物環境風險和改善生態環境質量上，目的是實施危險廢物科學化和精細化管理。

焦油渣和煤瀝青是指煤化工生產過程中產生的煤化工殘渣（以下簡稱為殘渣），已列入新版危險廢物名錄，代碼為252-001-11～252-016-11，這3類殘渣富含多環芳烴和重金屬，對周邊環境及居民產生嚴重的環境風險。焚燒處置技術由于其具有廢物減量化、無害化及二次污染程度低和能量可回收利用的優勢，逐漸成為煤化工殘渣處置技術的研究熱點。目前煤化工殘渣的焚燒處置技術研究存在的主要問題包括以下兩方面[1-3]：（1）沒有針對殘渣的特性開展殘渣焚燒過程焚燒工藝條件的研究；（2）殘渣焚燒處置過程和煙氣凈化過程對二次污染物的研究局限于常規污染物，缺乏對特殊污染物重金屬和多環芳烴的研究。

文章針對以上問題，分別從殘渣焚燒工藝和煙氣凈化工藝兩方面，結合殘渣的特性開展殘渣焚燒處置工藝研究，明確了殘渣的焚燒處置最佳適用工藝及其工藝條件。

1 研究方法

1.1 工藝原理及適用性研究

針對現有成熟、可靠的危險廢物焚燒工藝和煙氣凈化工藝進行工藝原理剖析，明確其工藝特點，同時結合殘渣的特性，開展殘渣焚燒處置工藝適用性分析，分別從廢物熱值、焚燒溫度，以及廢物中的硫、氮、重金屬、多環芳烴含量等方面進行焚燒、煙氣凈化工藝分析，綜合比較篩選，從而明確殘渣最佳焚燒處置工藝。其研究路線如圖1所示。

1.2 工藝條件分析

針對殘渣的特性，分別從焚燒工藝條件和煙氣凈化工藝條件等方面進行工藝對比分析，明確殘渣焚燒處置工藝條件。其研究路線圖如圖2所示。

2 結果與討論

2.1 殘渣焚燒處置最佳工藝及條件

固定床熱解氣化和回轉窯焚燒工藝的對比分析結果表明，采用回轉窯焚燒工藝可同時滿足煤化工殘渣的特性要求和焚燒溫度控制的要求，可實現焚燒爐連續運行和自動化操作，在經濟技術允許的情況下，選擇回轉窯焚燒工藝作為殘渣焚燒工藝是適宜的。

2.2 殘渣焚燒煙氣凈化最佳工藝及條件

由表1可知，殘渣硫含量平均值約為0.6%，假定殘渣中的硫在焚燒過程中100%轉化為SO2進入煙氣中，按1 kg殘渣焚燒產生10 m3煙氣量計算，根據《危險廢物焚燒污染控制標準》（184184-2001）焚燒容量≤2 500 kg/h條件下SO2的標準限值為300 mg/m3，折算SO2去除率為75%以上。因此選擇干法脫酸工藝即可滿足脫酸要求[8]，為保證堿性固體停留時間，在后續煙氣凈化時選擇布袋除塵工藝。

煤化工殘渣經高溫焚燒后，大部分多環芳烴被破壞去除，而產生的高溫煙氣在降溫過程中，由于在重金屬催化劑作用下，多環芳烴會再合成[9]。因此選擇煙氣急冷降溫工藝，使其降溫避開多環芳烴再合成溫度區間330 ℃～130 ℃[10]，同時應保證降溫后煙氣溫度在布袋除塵器的露點以上。

由于殘渣中重金屬含量較大，其中揮發性重金屬經高溫焚燒后進入煙氣中引起煙氣中重金屬超標排放，因此應對煙氣中重金屬進行高效處理。活性炭吸附工藝不僅能夠降低煙氣中的重金屬濃度，同時對煙氣降溫過程中可能再合成的多環芳烴進行吸附處理，因此可作為煙氣凈化重金屬過程控制工藝。

由表1可知，由于殘渣含氮量較低，平均值低于0.96%，通過控制焚燒工況，可降低NOx的產生量[11]，同時活性炭吸附工藝可同時吸附處理一定量的NOx，因此殘渣焚燒煙氣凈化工藝不再單獨考慮脫硝工藝。

綜上所述，殘渣焚燒處置最佳工藝為回轉窯焚燒、煙氣急冷、干法脫酸、活性炭吸附和布袋除塵的組合工藝。最佳工藝條件為：一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃等。

3 結論

文章針對殘渣特性，在現有成熟的危險廢物焚燒處置工藝基礎上進行工藝對比分析，明確了殘渣焚燒處置的最佳適用工藝和工藝條件，主要結論如下。

（1）殘渣焚燒處置工藝的最佳工藝組合是回轉窯+二段爐+煙氣急冷+干法脫酸+布袋過濾+活性炭吸附。

（2）最佳工藝條件是一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃等。

參考文獻

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