危險廢物焚燒系統改造及效果分析

蘇俊杰

（寶山鋼鐵股份有限公司 上海 200941）

引言

寶鋼股份現有一套含油泥渣焚燒系統，位于寶山基地。該裝置于于1984年由日本宇部鐵工設計和供貨，至今已運行35年。整套設施分為上料系統、焚燒系統、助燃系統、余熱利用系統、尾渣收集系統、煙氣處理系統以及各輔助系統。

該焚燒設施主要有以下特點：

（1）多功能。固體、液體均能焚燒，包括污泥、牛脂、浮渣、雜廢油等；

（2）配備完善。專門配置尾氣處理設施：二燃室、電除塵器等；

（3）爐渣回收利用。爐渣含鐵成份高，約60%～80%，作為燒結返礦回收利用，且配有冷卻、收集、貯存、選別系統。

系統的工藝流程圖如下：

圖1 工藝流程圖

其中：①-回轉窯；②-二燃室；③空氣預熱器；④穩定器；⑤電除塵器；⑥引風機；⑦煙囪

1 存在的主要問題

1.1 工藝參數不滿足的規范要求

回轉窯正常運行時出口溫度在600℃左右，二燃室出口實際溫度約850℃，且煙氣在二燃室停留時間不足2s，改造后耐火材料加厚，停留時間將更少，約1.12s。不滿足上海市《危險廢物焚燒大氣污染物排放標準》（DB31/767-2013）的規定：危險廢物的煙氣停留時間≥2s。標準GB18484-2001《危險廢物焚燒污染控制標準》要求危險廢物焚燒爐溫度≥1100℃。急冷塔出口溫度280℃左右。不滿足標準HJ/T176-2005《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》規定：焚燒爐產生的高溫煙氣應采取急冷處理，使煙氣溫度在1.0秒鐘內降到200℃以下，減少煙氣在200～500℃溫區的滯留時間。

1.2 監測指標不滿足標準要求

現有焚燒線建設時缺乏標準規范要求，監測指標較少，已不能滿足DB31/767-2013要求：焚燒線應設置獨立的連續監測系統并至少應能監測以下指標：煙氣流量，溫度，壓力，氧濃度，含濕量，一氧化碳，顆粒物，氯化氫，二氧化硫，氮氧化物。

1.3 煙氣排放指標無法滿足標準要求

目前焚燒的物料為熱軋含油污泥，改造后焚燒物料種類增加（廢乳化液、廢脫硫劑、有機樹脂等），煙氣成分更加復雜，污染物濃度相應增加，現有的煙氣凈化設施僅采用電除塵處理，排放指標達不到標準DB31/767-2013的要求；煙囪高度不滿足GB18484-2001《危險廢物焚燒污染控制標準》要求；改造后新增裝置使系統阻力增加，現有主排風機壓力不滿足要求。

1.4 產能不足

該套裝置已使用35年，設備老化，日常停窯維修頻度增加（設備故障率高、作業率低、維修成本高），年實際處理量不足7000t，處理能力不能滿足寶鋼廠內危廢處理的需求，目前主要處理可焚燒含鐵污泥類，可焚燒非含鐵類危廢委外處理，費用很高。

1.5 協同處置社會危廢的需求

處理廠內危廢的同時，協同處置社會危廢，盡一份社會責任，社會危廢主要考慮化工行業產生的有機廢物、廢脫硫劑、有色冶煉行業產生的可焚燒污泥等。

2 改造的主要內容

2.1 回轉窯及二燃室耐材更換

通過加大助燃空氣和輔助燃料（焦爐煤氣）的用量提升回轉窯溫度至850℃以上，二燃室溫度1100℃以上，相應的焚燒設備內部耐材厚度需增加，考慮整體更換。

回轉窯前段（加熱段）所用金屬錨固件材質是SUS304，其使用溫度不能滿足極限溫度950℃要求。所以需要澆注料解體后重新更換錨固件，然后再澆注施工，原內襯必須更換。內襯結構仍采用“澆注料+金屬錨固件”，金屬錨固釘材質從SUS304改為SUS310，澆注料采用強度高、耐侵蝕性好、隔熱效果好的低鐵澆注料（Pc和Pt）。中后段窯體（焚燒段）耐火磚材質為SK34，能滿足極限溫度950℃要求，但現有窯體耐火磚存在剝落、斷裂等情況，同時，考慮到爐溫提升后，會加重對耐火材料的侵蝕，因此采用耐侵蝕性能方面更好的高純低鋁耐火磚制品[1]。

二燃室耐火材料厚度150mm，改造后溫度需升高至1100℃，則耐火材料需要加厚至300mm。二次燃燒室的內襯結構為“澆注料+錨固釘”，澆注料材質為N130，金屬錨固釘材質為SUS304。

2.2 二燃室的改造

根據現有監測，二燃室CO濃度超標，經分析確認是二燃室未設二次助燃風所致，因此將二燃室引入助燃風，助燃風風量為1200Nm3/h，并在現有二燃室燒嘴下面增設空氣盤管。為了滿足低熱值物料入爐焚燒時的助燃要求，更換二燃室燒嘴，新燃燒裝置采用分體式結構形式，針對焦爐煤氣的特點和鍋爐技術參數而定向設計的非標專用燃燒裝置，整套燃燒裝置由三部分組成：閥組、燃燒器和風機機組。

為了使二燃室煙氣滿足停留時間≥2s，需要在現有二燃室加高4.6m，考慮到現場條件及施工等因素，在現有二燃室后部增設同樣規格二燃室筒體1座，則煙氣停留時間可提升至2.4s，可滿足規范要求。

圖2 新增二燃室相對位置簡圖

2.3 新增余熱鍋爐

為了回收二燃室排放的高溫煙氣（1100℃以上）的煙氣余熱，本次改造增設一座余熱鍋爐，用于系統內的蒸汽消耗（1.6MPa，260℃過熱蒸汽）。余熱鍋爐將煙氣溫度降至850℃后進入現有空氣預熱器；鍋爐產生過熱蒸汽主要用于煙氣加熱器和除氧器。余熱鍋爐系統配設除氧系統、SNCR脫硝系統、加藥系統、供水系統、排灰系統等[2][3]；

2.4 急冷塔的改造

根據現場運行情況，現有急冷塔溫度較高，水管結垢，噴水量不足，急冷塔出口溫度控制困難，噴槍噴口向上，粉塵極易落入，造成噴口堵塞。改造后急冷塔出口溫度180℃，因此考慮更換急冷塔噴槍，同時增加噴水量。

2.5 煙氣凈化系統改造

改造后煙氣處理流程為：SNCR+急冷噴淋+電除塵+干法脫酸+布袋除塵+濕法脫酸+煙氣再熱+煙囪，預留SCR脫硝裝置的接口。其中急冷塔、靜電除塵及干法脫酸系統利舊，新增SNCR系統、布袋除塵、濕法脫酸、煙氣再熱器等系統；飛灰系統接入現有灰渣輸送系統。

污泥經回轉窯焚燒，煙氣進入二燃室燃燒，出口1100～1200℃的高溫煙氣進入余熱鍋爐，在余熱鍋爐850～1050℃溫度段設置SNCR尿素噴射裝置，將煙氣中的NOX含量降至≤250mg/Nm3。煙氣經余熱鍋爐、高溫空氣預熱器、急冷塔降溫至160℃后進入靜電除塵器除去煙氣中的大顆粒粉塵。在靜電除塵器出口煙道中噴射消石灰粉末和活性硅，除去煙氣中部分HCl、SO2/SO3、二噁英等物質后煙氣進入袋式除塵器，除塵后煙氣進入濕法脫酸塔，煙氣與NaOH溶液接觸反應，脫除其中的酸性物質，再經煙氣加熱器加熱至130℃經風機、煙囪排放[4][5]。

2.6 煙氣排放系統改造

更換主排風機（風量：34000Nm3/h；壓力：7.5kPa）和煙囪。煙囪設計滿足GB50051-2002《煙囪設計規范》和DB31/767-2013《危險廢物焚燒大氣污染物排放標準》的規定。保證足夠的強度；采用雙層結構+內部保溫，避免煙氣在煙囪內冷凝結露產生腐蝕；配置必需的取樣測點；煙囪高度不小于50m[6]。

在煙囪排放口增設1套煙氣在線監測系統，測量參數包括HCl、SO2、NOx、O2、CO、TOC、NH3粉塵、溫度、壓力、流量、絕對濕度，設采樣平臺，并與環保部門聯網。煙囪上設置煙氣取樣口，用于定期檢測二噁英和呋喃（PCDD/PCDF）等指標。

2.7 空壓機系統改造

原有空壓機系統（兩臺13m3/min空壓機，一備一用）無法滿足改造后的新系統的需求（26m3/min），本次改造將原空壓站拆除而新建一座空壓站（2臺32m3/min空壓機，一備一用）。

3 改造后的工藝特點

（1）采用分級脫酸技術（干法脫酸和濕式洗滌脫酸），提供更加高效和可靠的脫酸能力，可延長設備使用壽命并保證排放達標；

（2）采用分級去除二噁英和呋喃技術，保證二噁英和呋喃排放＜0.1ng/Nm3；

（3）采用煙氣余熱回收氣氣換熱器，對煙氣余熱進行最大程度的回收，降低系統的能耗，提高運行經濟效益；

（4）兩級重金屬去除系統（活性硅吸附+重金屬螯合絮凝沉淀）確保了重金屬污染物在煙氣凈化系統中被徹底去除，以滿足排放要求；

（5）采用工藝監控系統（PMS）對系統中各階段的主要參數進行檢測，及時判斷系統中可能存在的問題，并優化化學品投加量，判斷裝置處理性能和效果，提高系統的精細化控制水平，降低運行成本，并可及時發現問題，防患于未然。

4 改造后的效果

4.1 改造后工藝流程圖

虛線框—利舊設施；實線框—新增設施

圖3 改造后工藝流程框圖

4.2 改造前后的工藝參數比較

表1 改造前后的工藝參數表

4.3 改造前后排放指標比較

表2 廢棄物焚燒煙氣污染物排放指標表

結語

本次焚燒設施的環保適應性改善，主要目的是為擴大產能，保證工藝參數及排放指標均能滿足現行或即將實行的各項環保排放標準。從改造后的運行效果來看，此次改造的效果明顯，整條焚燒線各項參數符合標準規范的要求，達到了預期的目的。可供同類型的改造項目參考借鑒。