危險廢物焚燒處置系統余熱回收梯級利用技術初探

印志勇

摘要：危險廢物主要包括存在毒性、傳染性、腐蝕性等廢物。危險廢物可對環境、人體健康等產生危害。因此，對于危險廢物需進行正確處置，消除隱患。在焚燒危險廢物的過程中，會產生大量余熱。如果將這些余熱進行回收，能夠減少能耗。本文主要分析如何實現余熱的回收梯級利用。

關鍵詞：危險廢物；焚燒處置系統；余熱回收；梯級利用技術

一、余熱鍋爐技術研究

危險廢物經過焚燒系統的充分燃燒，可以產生大量1100℃的煙氣，由于該煙氣中具有大量的腐蝕性氣體和煙塵，無法直接進行利用，因此必須要通過余熱鍋爐進行換熱，將其熱源轉變成飽和蒸汽進行利用。常規的余熱鍋爐采用水管式對流換熱余熱鍋爐，由于危廢焚燒煙氣的特殊性，經常容易出現積灰和腐蝕問題，造成停產。余熱鍋爐采用自主研發的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐，該種型式的余熱鍋爐最大的優點就是以輻射換熱為主，不設對流換熱面，因而鍋爐本體和煙道內不發生煙塵堵塞現象，不用清灰且煙氣阻力小，可長時間連續運行。同時余熱鍋爐設定期排污擴容器，定期排污。

焚燒產生的煙氣經二燃室煙道進入到余熱鍋爐中，在余熱鍋爐的膜式壁組成的空間內流動，鍋爐水在管內。靠近膜式壁的煙氣縱向沖刷，煙氣溫度低，通道中間流動的高溫煙氣向低溫煙氣傳熱，以輻射換熱為主，對流換熱少量。該種結構的鍋爐，是唯一不用停爐清灰、連續運行時間最長的余熱鍋爐，在危險廢物焚燒系統中不易發生低溫或者高溫腐蝕。余熱鍋爐設置有分汽缸，可以同時向多個用汽單位提供蒸汽，實現蒸汽分配的均勻性和穩定性，是確保蒸汽余熱回收的梯級利用的基礎。

二、急冷塔技術研究

根據國標要求，余熱鍋爐的煙氣熱量利用只能到500℃，煙氣必須在500℃至200℃在急冷塔中進行急冷，以減少二噁英類物質的再合成。余熱鍋爐出口處500℃的煙氣將進入急冷塔，急冷塔為自主研發的一體化的急冷塔：通過雙流體的噴槍向塔內噴射水霧，高溫煙氣與霧化噴淋水霧直接接觸，使得煙氣在1秒鐘內與水霧接觸蒸發汽化，通過熱交換，迅速放熱由500℃降至200℃以下，此過程可以有效地避免二噁英類物質的再合成。同時通過檢測急冷塔內煙氣的溫度、壓縮空氣和噴霧液體的流量及壓力，控制供給噴槍的液體流量，保證急冷塔出口溫度的穩定。

在急冷的時候也可以加入堿液，同時起到脫酸的效果，因此可以兼顧急冷脫酸塔的功能，當后續干法或者濕法脫酸系統存在故障或者效率不足時，可以在急冷水中加入堿液，起到半干法脫酸的作用，作為脫酸系統的有效后備補充。

三、一級余熱回收利用技術研究

余熱鍋爐產生的飽和蒸汽，溫度在150-160℃，壓力在6-10公斤。除去余熱鍋爐的自身用氣（除氧器、全自動軟水器等），50噸的危險廢物焚燒項目可以產生6-7噸/小時的蒸汽。作為優質熱源，可以充分開發利用于危險廢物焚燒系統中，以減少能耗，增加產值。一級余熱回收利用技術，主要是針對飽和蒸汽的使用，挖掘危廢焚燒系統的使用潛能。

首先，可以提供給危廢焚燒系統的煙氣加熱器和空氣加熱器使用。

危廢焚燒系統往往配置有濕法洗滌系統，高溫煙氣經過濕法洗滌脫酸處理后，煙氣溫度降至60～70℃左右，此時如果排放，容易在產生白煙，造成較差感官效果，同時如果脫酸不徹底，也會因為結露的情況，對濕法洗滌塔后續設備、管道和煙囪等造成腐蝕。因此通過將蒸汽通入煙氣加熱器，換熱后將煙氣加熱至140℃以上，可以有效避免上述問題。危廢焚燒系統同時存在焚燒物料種類繁多，焚燒工況波動較大的特點。因此通過空氣加熱器，將二次風加熱后通入焚燒爐內，可以起到提高助燃空氣溫度，穩定燃燒效果的作用。因此做好煙氣加熱器和空氣加熱器的研發和應用，對于優化危廢焚燒系統具有重要的作用，并可以節省能源，

提高環保處理水平。

其次，考慮到危廢中含有較多的危廢污泥，該類危廢含水率高（一般在80%含水率以上），熱值低，一旦量大，非常容易影響正常的焚燒工況，或者需要大量輔助燃料，增加能耗和運行成本。因此針對危廢污泥，增加污泥干燥機設備，充分利用飽和蒸汽資源，將危廢污泥通過熱干化手段脫水到20～30%的含水率，再進入焚燒爐中進行焚燒，污泥體積可以減少75%左右、熱值提高三倍以上，基本上可以不再使用輔助燃料。因此研發適用于危廢系統的污泥干燥機系統（以槳葉式污泥干燥機為主要研發對象），對于具有一定規模的危廢焚燒廠來說具有非常好的經濟價值。

四、二級余熱發電技術研究

余熱發電技術在生活垃圾焚燒廠中已經普遍采用，且使用最為廣泛的技術是汽輪發電機組。但是對于危險廢物的焚燒余熱發電，還處于起步階段。由于危廢焚燒中產生的可發電的熱能相對較少、焚燒工況穩定性較差、蒸汽波動大、汽輪機組維護和使用要求高，因此常規的汽輪發電機組不太適用于危廢焚燒廠中。二級余熱發電技術是考慮采用螺桿發電機組將剩余蒸汽進行發電。

螺桿膨脹發電機組是當今國內外唯一能同時適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相濕蒸汽及熱水的熱動力機，對蒸汽品質要求不高，適合于熱源參數的大范圍波動，運行維護簡單，因此非常適合于危廢的焚燒處置系統中。

50噸的危廢焚燒系統經過余熱鍋爐自身用汽和一級余熱回收利用后，平均還可以剩余4-5噸的飽和蒸汽。通過螺桿膨脹發電機組，可以產生每小時約200kw的電能，如采用兩級機組，還能多產生約100kw的電能。發出的電可以用于補充系統自身電耗，極大的降低運行成本。二級余熱發電的研發和利用，可以在減少企業熱污染的同時提高了企業能源的利用效率，經濟效益良好，也完全符合國家的節能減排政策。

五、三級余熱回收利用技術研究

通過一級和二級的余熱回收利用，產生的乏汽仍然具有一定的熱焓，如果無組織排放，不但浪費能源，還會對環境產生一定的影響。因此三級余熱回收利用技術研發是針對這部分乏汽。考慮通過增加汽水換熱器設備，將乏汽中的熱能置換出來，加熱冷水，產生的熱水可以用于生產或者生活用水（如職工浴室使用）。在北方供熱地區，也可以用于供熱系統，減少熱源供給。經過汽水換熱后的水汽，經過冷凝后可以回收水分，循環使用，減少水耗。

六、結束語

通過對危險廢物焚燒的余熱回收梯級利用技術的研發，對于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義，并可以取得良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

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（作者單位：江蘇宇新環保工程管理有限公司）