危險(xiǎn)廢物焚燒配伍的相關(guān)研究

摘要：焚燒處置法作為無害化處置危險(xiǎn)廢物的主要方式之一，能夠處置的危險(xiǎn)廢物種類多，處理后減量效果明顯，現(xiàn)階段其被普遍用來處置可以焚燒處置的危廢。由于危險(xiǎn)廢物種類繁多、成分復(fù)雜、來源廣泛，在焚燒過程中會存在侵蝕耐火材料、腐蝕設(shè)備、造成煙氣排放超標(biāo)等問題，因此，需要對廢物進(jìn)行合理可行的配伍，以確保焚燒系統(tǒng)安全、長期穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保運(yùn)行。基于此，以固廢公司焚燒處置系統(tǒng)為實(shí)例，探討危廢焚燒配伍的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物"焚燒"配伍"工藝流程

Research"on"Combination"of"Hazardous"Waste"IncinerationYANG"TaoHanzhong"Shimen"Reservoir"Management"Bureau，"Hanzhong，"Shaanxi"Province，"723000"China

Abstract："As"one"of"the"main"ways"to"harmless"dispose"of"hazardous"waste，"incineration"disposal"method"can"dispose"of"various"kinds"of"hazardous"waste"types"and"has"a"significant"reduction"effect"after"treatment."Currently，"it"is"widely"used"for"disposing"hazardous"waste"that"can"be"incinerated."Due"to"the"wide"variety，"complex"composition，"and"extensive"sources"of"hazardous"waste，"there"are"problems"such"as"erosion"of"refractory"materials，"corrosion"of"equipment，"emission"of"excessive"smoke"during"incineration"process."Therefore，"it"is"necessary"to"carry"out"reasonably"and"feasibly"combinations"of"waste"to"ensure"the"safe，"long-term"stable，"economical"and"environmentalnbsp;friendly"operation"of"the"incineration"system."Based"on"this，"the"following"takes"the"incineration"disposal"system"of"a"solid"waste"company"as"an"example"to"explore"issues"related"to"the"compatibility"of"hazardous"waste"incineration.

Key"Words："Hazardous"waste;"Incineration;"Combination;"Production"process

根據(jù)《國家危險(xiǎn)廢物名錄》（2021年）規(guī)定[1]，危險(xiǎn)廢物是具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應(yīng)性或者感染性等一種或者幾種危險(xiǎn)特性的。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，危險(xiǎn)廢物量增長較為迅速，為處理大量的危險(xiǎn)廢物，危險(xiǎn)廢物處置項(xiàng)目也不斷增加。焚燒處置能夠有效無害化處置大部分危廢，在焚燒前，需要進(jìn)行科學(xué)配伍，以達(dá)到安全、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

1危險(xiǎn)廢物焚燒工藝流程

危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)主要分為焚燒工段、余熱利用工段和尾氣凈化工段。

（1）焚燒工段包括回轉(zhuǎn)窯和二燃室。固體類、半固體類、液體類、特殊廢物等各種廢物通過不同的上料系統(tǒng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒。危險(xiǎn)廢物在窯內(nèi)1"000"℃的高溫下進(jìn)行熱解和氧化分解，最終轉(zhuǎn)化為無害的殘?jiān)头贌裏煔狻７贌龤堅(jiān)M(jìn)入出渣機(jī)排出，燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二燃室繼續(xù)燃燒，煙氣燃燒溫度達(dá)到1"100"℃以上。

（2）余熱利用工段主要為余熱鍋爐，鍋爐的側(cè)壁為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)。水與高溫?zé)煔庠谀な奖趽Q熱面換熱，形成一定壓力的飽和蒸汽，應(yīng)用于下游煙氣加熱。經(jīng)余熱鍋爐換熱后，煙氣溫度被降至550"℃，冷卻后的煙氣經(jīng)過煙道進(jìn)入急冷塔系統(tǒng)。

（3）煙氣凈化工段包括選擇性非催化還原（Selective"Non-Catalytic"Reduction，SNCR）脫硝、煙氣急冷、干法脫酸（消石灰）、活性炭噴射、布袋除塵、兩級濕法脫酸、煙氣再加熱。危險(xiǎn)廢物在焚燒過程中會產(chǎn)生含有酸性氣體、重金屬及二噁英類等有害物質(zhì)的煙氣，因此，需要在焚燒系統(tǒng)中設(shè)計(jì)能夠凈化這些污染物的設(shè)施設(shè)備，用以確保達(dá)標(biāo)排放。

2危險(xiǎn)廢物的配伍

危險(xiǎn)廢物經(jīng)過合理可行的配伍后入爐處置，可以使整個(gè)處置過程安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行，防止回轉(zhuǎn)窯溫度大幅度起落、回火、爆炸、煙氣排放超標(biāo)等情況。因此，廢物在處置前必須進(jìn)行試驗(yàn)分析，測定熱值、氟、氯、硫等含量后才能進(jìn)行配伍。為保證危險(xiǎn)廢物的配伍科學(xué)、有效，需要通過篩選、分類、試驗(yàn)分析、計(jì)算等環(huán)節(jié)。在危廢收集時(shí)，嚴(yán)格按照經(jīng)營資質(zhì)范圍收集有能力處置的危廢，根據(jù)分類和不相容性質(zhì)進(jìn)行分區(qū)貯存，再根據(jù)物料性質(zhì)試驗(yàn)分析的數(shù)據(jù)，通過配伍計(jì)算與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)輔助得出廢物入爐配比，經(jīng)料坑最終混合均勻后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯處置。

2.1nbsp;配伍原則

2.1.1"相容性

危險(xiǎn)廢物的來源較為廣泛，各種工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)院、高校試驗(yàn)室、農(nóng)藥加工共行業(yè)中，兩種以上不相容的危險(xiǎn)廢物發(fā)生混合，會產(chǎn)生不可預(yù)料或不受控制的反應(yīng)，繼而導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如產(chǎn)生大量的熱、產(chǎn)生燃燒、發(fā)生爆炸、產(chǎn)生大量氣體增加設(shè)備壓力、產(chǎn)生有毒與可燃?xì)怏w、形成劇烈反應(yīng)等。例如：酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，納、鉀等化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬類和水會發(fā)生劇烈反應(yīng)甚至燃爆等。為避免混合時(shí)出現(xiàn)上述情況，在危廢收集階段，就需要根據(jù)廢物化學(xué)成分、性質(zhì)等進(jìn)行簡單辨別，并在入庫時(shí)將不相容危廢分開貯存。配伍時(shí)，根據(jù)危險(xiǎn)廢物入廠試驗(yàn)分析結(jié)果，結(jié)合危險(xiǎn)廢物相容性矩陣[2]、技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)開展配伍工作。

2.1.2"控制危險(xiǎn)廢物入爐熱值和水分

危險(xiǎn)廢物的熱值直接影響焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。如果進(jìn)窯廢物的熱值較低，那么，就需要大量的輔助燃料來保證回轉(zhuǎn)窯溫度，確保處理效果；如果進(jìn)窯廢物熱值太高，回轉(zhuǎn)窯的溫度會升高，那么，為保證回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)行溫度，就需要減少入爐廢物量，雖然節(jié)省了輔助燃料，但達(dá)不到日均處置量[3]。這兩種情況都會導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。因此，危險(xiǎn)廢物的熱值需要控制在焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的入爐熱值范圍內(nèi)，這樣才能保證焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

2.1.3"關(guān)注危險(xiǎn)廢物入爐元素含量

危險(xiǎn)廢物的元素含量差別較大且成分區(qū)別也較大，有的含有一種成分，有的含有多種成分。若不分析其有害成分和含量，則集中進(jìn)爐會導(dǎo)致煙氣排放達(dá)不到要求。氯、硫等元素含量會影響酸性氣體污染物含量，增加藥劑使用量；氟元素會侵蝕回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料，層層剝離耐火磚；溴、碘化合物燃燒后產(chǎn)生有色的溴、碘氣體，難以去除。這些問題都會導(dǎo)致運(yùn)行成本增加。所以，在配伍時(shí)，需要將這些危險(xiǎn)廢物與其它可相容的廢物進(jìn)行混合，降低入窯焚燒時(shí)的含量。一般，焚燒系統(tǒng)對危險(xiǎn)廢物元素成分的入爐要求為硫含量不超過2％、氯含量不超過3％、氟含量不超過0.1％。對于單一元素含量較高的危險(xiǎn)廢物，不能通過配伍來降低元素含量，可以采取特殊進(jìn)料方式以單次少量、控制次數(shù)的形式處置。

2.1.4"控制磷含量

危險(xiǎn)廢物中，磷在燃燒時(shí)會產(chǎn)生五氧化二磷，五氧化二磷對金屬產(chǎn)生腐蝕作用。余熱鍋爐的水冷壁為不銹鋼材質(zhì)且會直接接觸五氧化二磷，腐蝕水冷壁表層，大大縮短余熱鍋爐的使用壽命。

因此，一般設(shè)計(jì)入爐磷含量小于0.5％，以減少和避免對余熱鍋爐水冷壁的腐蝕。

2.1.5"順序性

避免重金屬、堿性金屬"（主要是鈉、鉀）"和鹵素（主要是氯）同時(shí)集中入窯焚燒。危險(xiǎn)廢物焚燒污染排放標(biāo)準(zhǔn)明確了煙氣排放的重金屬含量，因此，入爐廢物重金屬含量的控制是為了保證經(jīng)凈化后的煙氣排放符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對于重金屬含量較高的危險(xiǎn)廢物，應(yīng)通過每次少量投入、加長投料間隔時(shí)間、特殊物料進(jìn)料（斗提）等方式來處置，避免集中進(jìn)入料坑混合進(jìn)料。

堿性金屬和鹵素元素會生成低熔鹽，導(dǎo)致結(jié)渣和腐蝕，影響焚燒爐的正常工況，損壞侵蝕耐火材料，影響出渣機(jī)的正常工作。因此，廢物配伍時(shí)，要求特別記錄接收廢物堿性金屬和鹵素成分。在廢物焚燒管理中，盡量錯(cuò)開二者的入窯時(shí)間，和其他種類的廢物混合，降低其入窯濃度，避免同時(shí)集中入窯焚燒[4]。

2.1.6"輪換性

桶裝廢物進(jìn)入焚燒爐時(shí)，可能在很短的時(shí)間內(nèi)釋放出所有的熱能將其容器破壞。這會造成瞬間集中放熱，導(dǎo)致焚燒短時(shí)期超出系統(tǒng)載荷并產(chǎn)生強(qiáng)烈的煙氣流沖擊。桶裝廢物和散裝廢物堆積密度也不一樣，入窯的形態(tài)有差異。一般需要將桶裝料和散裝料進(jìn)行輪換入窯，這樣能更好地抑制焚燒工況的波動。

2.2"配伍方法

在危險(xiǎn)廢物相容的前提下，為了實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保運(yùn)行，目前，大多數(shù)處置企業(yè)選用加權(quán)法來進(jìn)行配伍。

配伍原則中提到危險(xiǎn)廢物熱值是影響焚燒系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)。因此，在配伍時(shí)，首先需要考慮的就是配伍后的廢物熱值是否符合焚燒體統(tǒng)的進(jìn)爐要求。其次，危險(xiǎn)廢物中的氟、氯、硫等元素的含量會影響酸性氣體（如二氧化硫、氟化氫、氯化氫等）的生成量，入窯物料中上述元素含量越大，酸性氣體的釋放量也越大。因此，在熱值符合進(jìn)爐要求前提下，還要滿足氟、氯、硫等元素的進(jìn)爐要求。

先建立危險(xiǎn)廢物試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，詳細(xì)記錄測得的熱值、鹵素元素等含量，通過計(jì)算進(jìn)行配伍。

Q"="q1m1"+"q2m2"+"…"+"qnmn""""""（1）

式（1）中：Q表示n種危廢的總熱量，單位為J；q1、q2、…、qn表示第1、2、…、n種危廢的熱值，單位為J/kg；m1、m2、…、mn表示第1、2、…、n種危廢需要處置的質(zhì)量，單位為kg。

S"="S1m1"+"S2m2"+"……"+"Snmn"""""（2）

式（2）中：S表示n種危廢的總硫含量，單位為mg；S1、S2、…、Sn表示第1、2、…、n種危廢的硫含量，單位為mg/kg。

CL="CL1m1+"CL2m2"+…"+"CLnmn"""（3）

式（3）中：CL表示n種危廢的總氯含量，單位為mg；CL1、CL2、…、CLn表示第1、2、…、n種危廢的氯含量，單位為mg/kg。

用需要混合處置的危廢總熱量除以總的處置量，就得到需處理危廢的平均熱值，再對比進(jìn)爐要求做微調(diào)。若熱值太低，則加大高熱值物料或降低低熱值物料量，直至到達(dá)進(jìn)爐要求的熱值。其他鹵素含量按照上述辦法計(jì)算，最終形成合適的配伍方案。

2.3"配伍的流程

廢物配伍一般流程如下。

（1）對需要焚燒處置的固體、半固體、液體、特殊物料等危險(xiǎn)廢物進(jìn)行入廠分析試驗(yàn)，檢測熱值、氟、氯、硫等含量。

（2）危廢收集階段，根據(jù)廢物化學(xué)成分、性質(zhì)等進(jìn)行簡單辨別，并在入庫時(shí)將不相容危廢分開貯存，進(jìn)一步確定需處置危險(xiǎn)廢物的相容性。

（3）確保危險(xiǎn)廢物相容性后，結(jié)合試驗(yàn)分析所得熱值、氟、氯、硫等數(shù)據(jù)結(jié)果，以及技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)計(jì)算配伍。

（4）根據(jù)配伍方案，將可以入料坑混合的多種危險(xiǎn)廢物投入料坑，對于不符合進(jìn)爐尺寸要求的，還要將其進(jìn)行破碎，最后通過行車抓斗混合攪拌均勻后處置。

2.4"配伍的方式

目前，危廢處置企業(yè)應(yīng)用較多的配伍方式一般包括以下兩種：料坑配伍和車間配伍。

2.4.1"料坑配伍

在危險(xiǎn)廢物料坑中進(jìn)行分區(qū)，分為進(jìn)料區(qū)、破碎區(qū)、待投區(qū)。按照技術(shù)部門出具的配伍方案，將需處置的危險(xiǎn)廢物投入料坑進(jìn)料區(qū)，破碎后，再通過行車抓斗進(jìn)行混合攪拌均勻。

2.4.2"車間配伍

根據(jù)廢物進(jìn)廠后掌握的廢物類別、來源、數(shù)量等信息，結(jié)合取樣化驗(yàn)檢測的結(jié)果，建立臺賬。技術(shù)人員根據(jù)臺賬了解不同廢物的性質(zhì)，按照熱值及其他元素進(jìn)爐要求，通過計(jì)算制訂配伍方案，下達(dá)給生產(chǎn)人員執(zhí)行配伍[5]。根據(jù)配伍方案，預(yù)處理人員將定量的各類型廢物轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)處理車間，完成破碎、拌料、混合、均質(zhì)化等一系列操作。

預(yù)處理車間配伍方式需要在車間內(nèi)配置破碎機(jī)和混合攪拌裝置，投入成本較大。一般都采用料坑配伍的方式。

3"結(jié)語

危險(xiǎn)廢物配伍是焚燒處置工藝中最為基礎(chǔ)也是非常關(guān)鍵的一步，是整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性的重要保障，對焚燒系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定和環(huán)保運(yùn)行具有重要的意義。在充分分析試驗(yàn)危廢各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合危廢相容性和配伍原則，通過計(jì)算得出參與配伍危廢的質(zhì)量比例，使配伍過程更合理、有效。

參考文獻(xiàn)

[1]生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會、公安部、交通運(yùn)輸部、國家衛(wèi)生健康委員會.國家危險(xiǎn)廢物名錄（2021年版）[Z]．2020-11-25．

[2]胡曉煒，張浩浩，朱飛，等.危險(xiǎn)廢物焚燒配伍理論及方法研究[J].廣州化工，2022，50（3）：204-208.

[3]張春飛，吉彥鵬.危險(xiǎn)廢物焚燒爐渣等離子體熔融中試試驗(yàn)研究[J].化學(xué)工程師，2023，37（4）：83-87.

[4]唐曉麗，張海，郝震宇，等.石化危險(xiǎn)廢物焚燒灰渣的高溫熔融處理[J].化工環(huán)保，2023，43（3）：346-352.

[5]龍於洋，邱鈞健，宋禹翮，等.危險(xiǎn)廢物焚燒灰-渣共熱處理對Cr和Pb的原位固定[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，43（6）：390-397.