危廢焚燒處理的設(shè)計(jì)難點(diǎn)與對(duì)策研究

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（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

危險(xiǎn)廢物多采用焚燒的方式確保危險(xiǎn)廢物能夠得到安全、有效的處理。現(xiàn)階段，我國(guó)的危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)得到了較好的發(fā)展，處理效果、處理質(zhì)量也隨之提高。但仍需注意的是，危險(xiǎn)廢物種類(lèi)較多，且含有一定的有毒有害物質(zhì)，因此，在實(shí)際處理過(guò)程中，應(yīng)重視焚燒處理設(shè)計(jì)的難點(diǎn)并進(jìn)行有效分析，對(duì)易燃易爆等物質(zhì)采取有效的控制手段，通過(guò)科學(xué)、合理的措施，進(jìn)一步提升危險(xiǎn)廢物的處理效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的循環(huán)發(fā)展。

1 危廢焚燒處理

危險(xiǎn)廢物主要是指依據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，具有危險(xiǎn)特性的廢棄物品。為避免危險(xiǎn)廢物對(duì)自然環(huán)境、人類(lèi)身體健康造成威脅，需要重視危險(xiǎn)物品的焚燒和處理工作。通常情況下，危險(xiǎn)廢物的焚燒多采用高溫處理方式，其優(yōu)勢(shì)在于能夠在最短時(shí)間內(nèi)減少危險(xiǎn)廢物體積。在高溫狀態(tài)下，能夠有效分解物品中的物質(zhì)，同時(shí)有效去除有害物質(zhì)，在此過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣則需要借助余熱鍋爐進(jìn)行熱量的回收，剩余的熱量能夠達(dá)到發(fā)熱和供電的目的。一般情況下，危險(xiǎn)廢物的處理在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)首先依據(jù)物品的自身特性對(duì)處理方式進(jìn)行科學(xué)的選擇，常用的焚燒爐主要有立式焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐（如圖1所示）。焚燒爐的處理效果會(huì)根據(jù)危險(xiǎn)廢物自身的特性存在一定的差異性，例如，氣體和液體的焚燒多選擇立式焚燒爐，燃料的焚燒則采用流化床焚燒爐。與生活垃圾不同，醫(yī)療垃圾的焚燒則多采用回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，該焚燒爐也能夠分別應(yīng)用于固、氣、液態(tài)的廢物燃燒。在實(shí)際的危險(xiǎn)物品焚燒中，多采用高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng)，該系統(tǒng)的有效應(yīng)用能夠在二燃室和急冷塔設(shè)置能夠回收高溫?zé)煔鉄釟獾挠酂徨仩t。危險(xiǎn)廢物在實(shí)際焚燒過(guò)程中容易產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔猓鳛闊嵩粗唬邷責(zé)煔饽軌蜃鳛榭苫厥盏馁Y源，不僅能夠有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本，還能夠最大限度地提升經(jīng)濟(jì)效益，避免危險(xiǎn)廢物在焚燒過(guò)程中出現(xiàn)資源浪費(fèi)等問(wèn)題。對(duì)于煙氣凈化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其最大作用在于對(duì)高溫產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行有效凈化，降低煙氣中的粉塵含量，避免高溫過(guò)程中產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)造成環(huán)境污染，最大限度地降低了煙氣的溫度。需要注意的是，該系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，容易在急冷塔底部積聚較多的飛灰，飛灰的處理多采用干法脫酸的方式[1]。

圖1 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐

2 危廢焚燒處理設(shè)計(jì)難點(diǎn)

對(duì)于危險(xiǎn)廢物的焚燒處理設(shè)計(jì)，主要存在兩方面的問(wèn)題：其一，回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦問(wèn)題。危險(xiǎn)廢物焚燒處理設(shè)計(jì)過(guò)程中，常發(fā)生由于對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦問(wèn)題的重視程度不足，而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)時(shí)間處于焚燒狀態(tài)中，大大降低了回轉(zhuǎn)窯的使用壽命。除此之外，在實(shí)際焚燒過(guò)程中，容易發(fā)生焚燒停止的問(wèn)題，造成廢物由于未能進(jìn)行充分焚燒而殘留大量的殘?jiān)蛷U物，污染環(huán)境的同時(shí)焚燒效果也因此降低。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度較短時(shí)，容易造成危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的氣體與殘?jiān)鼰o(wú)法順利通過(guò)相關(guān)二級(jí)裝置，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在大量剩余垃圾。若未能及時(shí)解決上述問(wèn)題，則會(huì)對(duì)焚燒效果產(chǎn)生不利影響。因此，在回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)不合理，未能對(duì)回轉(zhuǎn)窯及時(shí)檢查的情況下，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐則容易發(fā)生結(jié)焦和窯內(nèi)燃燒不徹底等問(wèn)題。長(zhǎng)此以往，一方面增加工作負(fù)荷，另一方面由于回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦面的膨脹導(dǎo)致窯尾大量結(jié)焦，將浪費(fèi)更多的時(shí)間進(jìn)行清理。其二，鍋爐灰腐蝕問(wèn)題。鍋爐由于長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致內(nèi)部積累了大量的灰分，鍋爐散熱器會(huì)因此嚴(yán)重受阻，當(dāng)鍋爐溫度不斷升高直至難以控制時(shí)，極易發(fā)生爆裂問(wèn)題，使得大量的危險(xiǎn)廢物外流，嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)工作人員的身體健康造成威脅。多數(shù)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，缺乏對(duì)鍋爐積灰問(wèn)題的重視，忽視排灰裝置的設(shè)計(jì)，影響后續(xù)工作的順利開(kāi)展。除此之外，鍋爐灰的腐蝕會(huì)對(duì)鍋爐表面造成一定的影響，當(dāng)表面發(fā)生泄漏時(shí)，隨著空洞的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致大量的廢氣和廢物排出，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。腐蝕面積的擴(kuò)大對(duì)垃圾焚燒進(jìn)度也具有一定的阻礙作用，影響危險(xiǎn)廢物的處理質(zhì)量和效率。

3 危廢焚燒處理工藝技術(shù)分析

3.1 工藝流程

在危險(xiǎn)廢物的焚燒處理過(guò)程中，主要工藝流程有進(jìn)料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)、余熱利用、煙氣凈化系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)。流程如圖2所示。

圖2 危廢物焚燒工藝流程

3.2 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)主要包括回轉(zhuǎn)窯、二次燃燒室以及除渣裝置等。裝入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的材料耐火性較強(qiáng)，能夠?qū)ξｋU(xiǎn)廢物有較高的適應(yīng)能力，能夠保證各類(lèi)危險(xiǎn)廢物得到充分、安全的處理。一般情況下，回轉(zhuǎn)窯在處理危險(xiǎn)廢物時(shí)，內(nèi)部的溫度需要控制在880 ℃～920 ℃，為保證能夠合理、科學(xué)地控制溫度，需要做好燃燒器內(nèi)燃料量的調(diào)控工作。對(duì)于二次燃燒室來(lái)說(shuō)，最主要的作用在于對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)未能充分燃燒的顆粒進(jìn)行后續(xù)的處理，確保顆粒能夠完全、充分地燃燒并順利排出。除此之外，二次燃燒室還能夠?qū)Ψ贌隣t內(nèi)煙氣進(jìn)行有效分離，確保煙氣中的有毒有害物質(zhì)能夠得到一定的分解[2]。

3.3 余熱利用系統(tǒng)

一般情況下，急冷塔與二次燃燒室中間需要放置余熱鍋爐，該鍋爐能夠有效收集危險(xiǎn)廢物在處理過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，該煙氣作為可回收的資源，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行有效處理，最大程度降低系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中必須投入的成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，有助于降低空氣環(huán)境發(fā)生污染的可能。

3.4 煙氣凈化系統(tǒng)

在煙氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)急冷塔進(jìn)行急冷時(shí)產(chǎn)生的煙氣一方面能夠有效降低溫度，另一方面能夠達(dá)到除塵的效果。與此同時(shí)，由于急冷塔底部存在一定的灰塵，因而通常采用干法脫酸的方式進(jìn)行石灰粉脫酸，最大程度去除氣體中的酸性。活性炭吸附法主要指通過(guò)在袋式除塵器中裝置相應(yīng)的活性炭噴射反應(yīng)器對(duì)空氣中的粉塵進(jìn)行有效吸附。其中，袋式除塵器具有突出性的優(yōu)勢(shì)，既能夠?qū)煔庵械挠卸居泻ξ镔|(zhì)去除，還能在尾氣的處理中發(fā)揮積極作用。所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)袋式除塵器的重視程度，通過(guò)科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，使其能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮最大的作用[3]。

4 危廢焚燒處理對(duì)策

4.1 廢物預(yù)處理系統(tǒng)

多數(shù)的危險(xiǎn)廢物本身含有較多的易燃易爆物質(zhì)，在進(jìn)行焚燒前，若未能對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的預(yù)處理，則極易造成危險(xiǎn)廢物的易燃易爆物質(zhì)在處理過(guò)程中發(fā)生火災(zāi)等安全事故，不僅會(huì)對(duì)鍋爐造成損害，還會(huì)對(duì)相關(guān)工作人員的生命安全造成威脅。因此，危險(xiǎn)廢物在焚燒前需要做好預(yù)處理工作，通過(guò)安裝相應(yīng)的破碎裝置和配套的控氧系統(tǒng)，對(duì)廢物進(jìn)行預(yù)處理。安裝破碎裝置前需要在破碎機(jī)的插板前端和后端安裝相應(yīng)的煙氣監(jiān)控裝置，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氧氣積分高于5%時(shí)，需要自動(dòng)啟動(dòng)控氧系統(tǒng)，迅速加入氮?dú)猓⒓搓P(guān)閉上下液壓門(mén)，避免火災(zāi)事故的發(fā)生。確保最短時(shí)間內(nèi)破碎環(huán)境中的氧氣體積，使其有所降低，保持在相對(duì)安全范圍內(nèi)，進(jìn)一步提升危險(xiǎn)廢物的處理效率。

4.2 廢物進(jìn)料密封處理

在進(jìn)行危險(xiǎn)廢物焚燒時(shí)，首先需要進(jìn)行回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的選擇，依據(jù)進(jìn)料內(nèi)容的不同選擇合理的窯頭進(jìn)料方式，避免發(fā)生窯頭回火。一般情況下，若選擇的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐為雙液壓翻門(mén)時(shí)，應(yīng)保證焚燒爐在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中始終保持安全的狀態(tài)，在實(shí)際進(jìn)料時(shí)兩級(jí)的液壓門(mén)無(wú)法在同一時(shí)間段啟動(dòng)，當(dāng)焚燒爐的上部進(jìn)料已經(jīng)到達(dá)預(yù)設(shè)位置后，再進(jìn)行上部液壓門(mén)的啟動(dòng)。落料完成后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉上部液壓門(mén)，只有上部液壓門(mén)完全關(guān)閉后才能夠開(kāi)啟下部的液壓門(mén)，依次按照順序逐步完善相關(guān)步驟。任何狀態(tài)下兩扇門(mén)都不得同時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)廢料經(jīng)過(guò)溜槽轉(zhuǎn)入到轉(zhuǎn)窯后，在此過(guò)程中需要使用軟水冷卻的方式對(duì)液壓門(mén)間的料頭進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)活動(dòng)，保證整個(gè)進(jìn)料作業(yè)過(guò)程不會(huì)因溫度過(guò)高而發(fā)生火災(zāi)或回火問(wèn)題，使得整個(gè)作業(yè)過(guò)程能夠完全處于密閉、冷卻狀態(tài)中。

4.3 濕法脫硫系統(tǒng)腐蝕處理

為有效提升危險(xiǎn)廢物品的處理質(zhì)量和效果，應(yīng)保證煙氣凈化系統(tǒng)的洗滌塔和吸附塔與反應(yīng)物具有較大的接觸面積，從而提高煙氣的整體凈化效果。但需要注意的是，洗滌塔和吸附塔在長(zhǎng)期使用的情況下，兩種塔容易發(fā)生腐蝕問(wèn)題，因此，需要重視洗滌塔和吸附塔的腐蝕問(wèn)題。在塔的內(nèi)部進(jìn)行有效的處理，例如，采用加強(qiáng)聚丙烯材料的應(yīng)用，同時(shí)使用具有較高耐腐性的材料作為空心的鮑爾環(huán)。塔體通常選擇具有較強(qiáng)耐腐蝕性的玻璃鋼作為主要材料，能夠避免濕脫硫系統(tǒng)中發(fā)生腐蝕問(wèn)題[4]。

4.4 鍋爐積灰與腐蝕處理

鍋爐積灰腐蝕是危險(xiǎn)廢物焚燒的常見(jiàn)腐蝕內(nèi)容，其中，受熱面腐蝕問(wèn)題更是危險(xiǎn)廢物焚燒的常見(jiàn)現(xiàn)象。上述現(xiàn)象通常發(fā)生在余熱鍋爐中，余熱鍋爐主要分為立式和臥式兩種。臥式余熱鍋爐發(fā)生積灰腐蝕的可能性更大，概率也更高。為有效防止上述問(wèn)題的發(fā)生，余熱鍋爐在選擇的過(guò)程中，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，避免鍋爐積灰問(wèn)題的發(fā)生，條件允許的情況下，最大限度地選擇單鍋筒自然循環(huán)立式鍋爐。相較于臥式和立式的余熱鍋爐，單鍋筒自然循環(huán)立式鍋爐主要包含兩個(gè)輻射直立的煙道，在該鍋爐的內(nèi)壁上裝有膜式壁，該種膜式壁不僅能夠有效節(jié)省熱量，還能夠最大限度避免積灰問(wèn)題的發(fā)生。在實(shí)際安裝時(shí)不得安裝省煤氣裝置和對(duì)流蒸發(fā)面，避免產(chǎn)生積灰，在施工中需要設(shè)置專(zhuān)業(yè)的蒸汽吹灰設(shè)施，有效預(yù)防積灰問(wèn)題的產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)做好蒸汽溫度的有效控制和調(diào)節(jié)工作。

4.5 回轉(zhuǎn)窯結(jié)焦處置

通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯焚燒處理過(guò)程進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的焚燒過(guò)程中極易發(fā)生回轉(zhuǎn)窯尾結(jié)焦問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際調(diào)研和分析后得出，之所以產(chǎn)生該種現(xiàn)象，是因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯在焚燒過(guò)程中焚燒機(jī)通常放置在窯尾的位置。在實(shí)際的焚燒過(guò)程中，隨著溫度的升高，廢料中的物質(zhì)在分解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)燃點(diǎn)較低的鹽類(lèi)物質(zhì)，在焚燒時(shí)會(huì)以熔融的狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)上述熔融態(tài)的灰渣逐漸靠近窯尾位置時(shí)，灰渣的溫度會(huì)不斷降低，當(dāng)降低到一定程度時(shí)會(huì)以黏液的形式粘在冷卻的耐火材料上，形成一定的結(jié)焦，成為危險(xiǎn)廢物焚燒處理中的關(guān)鍵問(wèn)題。為進(jìn)一步優(yōu)化和解決回轉(zhuǎn)窯尾結(jié)焦問(wèn)題，有效提升回轉(zhuǎn)窯的焚燒效果，避免結(jié)焦問(wèn)題的擴(kuò)大化，首先，應(yīng)將二次燃燒室與回轉(zhuǎn)窯尾部相連，借助二次燃燒室的出渣口有效降低結(jié)焦的概率。在進(jìn)行出渣口的設(shè)置時(shí)，應(yīng)盡量選擇大口徑的出渣口，出渣口的尺寸范圍保持在3 100 mm×820 mm。該種尺寸有助于短時(shí)間內(nèi)保證較大顆粒的渣塊能夠充分掉落。在實(shí)際操作中二次燃燒室中設(shè)置較多的分燃燒機(jī)，進(jìn)而保證二次燃燒室的溫度始終不低于900 ℃。科學(xué)分析回轉(zhuǎn)窯尾的溫度，進(jìn)而全面掌握鍋爐的整體運(yùn)行參數(shù)。通過(guò)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的把握，使得回轉(zhuǎn)窯窯尾溫度高于900 ℃時(shí)能夠?qū)⑷墼苯臃湃氲剿鈸圃鼨C(jī)中，避免在其他物質(zhì)上停留，影響處理效果。對(duì)于危險(xiǎn)物品來(lái)說(shuō)，當(dāng)其進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐焚燒時(shí)，應(yīng)綜合考量廢棄物質(zhì)的調(diào)配，保證危險(xiǎn)廢物能夠在該溫度、該鍋爐內(nèi)進(jìn)行充分的分解，得到高質(zhì)量的處理，防止對(duì)環(huán)境造成破壞。做好危險(xiǎn)廢物的化學(xué)成分分析工作，對(duì)于部分含有低熔點(diǎn)、含鹽類(lèi)的危險(xiǎn)廢物來(lái)說(shuō)，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的配比，保證比例合適的情況下裝入焚燒爐中。在進(jìn)行焚燒工作時(shí)，為保證焚燒溫度始終處于合理的范圍內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)人員的配備，使其能夠?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)督和管理，從而確保危險(xiǎn)廢物能夠焚燒充分，保持較高的安全性和穩(wěn)定性。相關(guān)操作人員還應(yīng)對(duì)回轉(zhuǎn)窯焚燒爐內(nèi)的結(jié)焦問(wèn)題予以關(guān)注，通過(guò)定期觀察、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行科學(xué)監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焚燒爐內(nèi)有結(jié)焦問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，能夠迅速在最短時(shí)間內(nèi)更換燃點(diǎn)，使其能夠滿足實(shí)際焚燒需求。為保證回轉(zhuǎn)窯焚燒處理效率的提升，需要重視工藝流程的操作規(guī)范性，防止在實(shí)際的操作過(guò)程中為環(huán)境帶來(lái)污染問(wèn)題[5]。

4.6 應(yīng)用立體循環(huán)立式水管鍋爐

危險(xiǎn)廢物的處理應(yīng)加強(qiáng)循環(huán)立式水管鍋爐的設(shè)計(jì)和使用，與此同時(shí)，通過(guò)科學(xué)的安裝，確保鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的粉塵能夠在短時(shí)間內(nèi)排出廢物廢渣處理管道，采取科學(xué)的措施對(duì)危險(xiǎn)廢物在處理中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行有效凈化，最大限度地控制和管理污染物質(zhì)，防止產(chǎn)生過(guò)多的粉塵，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。除此之外，循環(huán)立式水管鍋爐的使用能夠有效降低灰塵產(chǎn)生的概率，實(shí)現(xiàn)循環(huán)式的廢物廢氣處理，使廢氣物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)迅速清理，保證危險(xiǎn)廢物的處理效果。循環(huán)立式水管鍋爐的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，防止在焚燒過(guò)程中因鍋爐過(guò)熱而帶來(lái)一系列不利影響。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，危險(xiǎn)廢物的焚燒工作質(zhì)量對(duì)焚燒效果有著較為直接的影響，因此，為最大限度降低危險(xiǎn)廢物在實(shí)際焚燒過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題的概率，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)焚燒難點(diǎn)的把握，積極探索相關(guān)解決對(duì)策，有效解決焚燒過(guò)程中的問(wèn)題，同時(shí)避免因焚燒不當(dāng)而造成環(huán)境的污染和破壞。焚燒工藝的更新和進(jìn)步，為危險(xiǎn)廢物處理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供了契機(jī)，完善和優(yōu)化焚燒方式有助于提升危險(xiǎn)廢物處理的安全性和有效性。