宁波市北仑环保固废处置站焚烧技术分析_刘景友

农业与技术 第33卷 第8期 2013年8月

232 AGRICULTURE AND TECHNOLOGY

宁波市北仑环保固废处置站焚烧技术分析

刘景友

（宁波市北仑环保固废处置有限公司，浙江 宁波 315833）

摘 要：宁波市北仑环保固废处置有限公司作为宁波地区唯一一家综合性危险处置单位，列入《全国危险废物和医疗废物处置设施建进行详细介绍，对焚烧过程中产生的二噁英进行详细描述，并简要介绍了危险废物回转窑焚烧炉存在并应注意的问题。关键词: 危险废物；回转窑；焚烧

中图分类号：X701 文献标识码：A

前言

危险废物是指列入《国家危险废物名录》或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。危险废物具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蚀性、化学反应性等一种或几种以上的危害特性，并以其危害的长期性和潜伏性，对人体和环境构成很大威胁。因此，国内外对危险废物的处置已经相当重视，本文就宁波市北仑环保固废置有限公司焚烧技术进行分析。

1 本项目焚烧技术确定

采用焚烧法处理生活垃圾是工业发达国家广泛采用并行之有效的方法。实践证明，焚烧法能够最大限度实现城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化，而且具有占用土地资源最少的优点。回转窑是焚烧法中应用最多的一种炉型，该炉型技术成熟，操作简单灵活，广泛用于焚烧各种类型固体、半固体和液体废弃物，尤其适用于焚烧含水率较高、难处理工业废弃物及危险废弃物，它以处理量大、有害成分破除率高和设备简单可长期连续运转等特点，而被各国内外广泛应用[1]。联系我国当前危险废物处置的具体情况，政府鼓励地方优先采用回转窑焚烧技术[2]。

2 项目焚烧技术工艺详述2.1 焚烧工艺流程描述

危险废物由专用车辆运进贮仓，固体及半固体废物经送往焚烧车间前端的废物贮仓内，大块桶装废物先要经过破碎机的破碎，然后进行混合配伍。在贮仓上方的桥式抓斗起重机用专用抓斗将混合配伍后的危险废物抓起，送入回转窑的料斗中。

固体及半固体危险废物入炉后，液体危险废物通过输送泵直接喷入回转窑内，由辅助燃料系统和供风系统将其点燃使其燃烧，在负压状态下，废物在窑内温度1000℃经60min 左右的燃烧时间，渣掉进水封刮板出渣机，经水急速冷却出渣。回转窑内的烟气从窑尾进入二燃室，通过二燃室的燃烧器将燃烧室温度加热到1100℃以上，烟气在二燃室停留时间2s 以上，使烟气中的微量有机物及二噁英得以充分分解，分解效率超过99.99%，确保进入焚烧系统的危险废物充分燃烧完全。

经在二燃室充分燃烧的高温烟气由烟道进入余热锅炉进行热量回收，产生的蒸汽供内部使用。烟气经过余热锅炉后，温度由原来的1100℃以上降至550℃左右进入急冷塔。为减少“二噁英”再合成的机会，要减少烟气在200～500℃的停留时间，采取的措施为“急冷”。烟气在急冷塔内的停留时间小于1s。余热锅炉和急冷塔产生的飞灰收集贮仓，送到固化车间进行固化处理。

从急冷塔出来的烟气温度由原来的550℃降至200℃左右，进入脱酸塔，与喷入塔中的NaOH 及活性碳和飞灰的混合粉充分接触，反应形成粉尘状钙盐，达到降温至约180℃和去除烟气中SO 2和HCl 等酸性气体的目的，同时吸附二噁英和重金属等有害物质，烟气经过脱酸系统后进入袋式除尘器除尘，除尘后的烟气通过引风机送往高50m 的烟囱达标外排。碱液箱的碱液通过柱塞泵分两路分别送往急冷塔和脱酸塔，使急冷塔也具备除酸除尘功能，平时运行中，急冷塔与脱酸塔相互作为备用使用。

2.2 烟气净化处理系统

2.2.1 酸性污染物（HCl、HF 和SOX）的去除

本项目拟采用半干法工艺处理焚烧烟气。

酸性污染物包括HCl、HF 和SOX 等，采用NaOH 作为中和剂，通过碱液柱塞泵进入急冷塔和脱酸塔，与烟气反应，去除大部分的酸性气体，达到脱酸的目的，从脱酸塔下部排出的飞灰，送入飞灰斗。2.2.2 除尘

烟气净化系统的末端选用袋式除尘器。并设置除尘器旁路和电加热系统，维持除尘器内温度高于烟气露点温度20～30℃。袋式除尘器选用PTFE 针刺毡＋PTFE 覆膜滤料，该滤料耐温高（＜260℃）、过滤效果好（99.99%）、耐酸碱腐蚀和耐水解能力强，袋笼材质的选择上也考虑到烟气的腐蚀问题，进行了特殊的防腐处理。为避免烟气结露而影响布袋除尘器的正常工作，除尘器设有灰斗伴热和完善的整体保温设施。根据连续监测的滤袋阻力使脉冲控制仪工作，脉冲控制仪控制脉冲阀进行喷吹，压缩空气以极短的时间顺序通过各脉冲阀并经喷吹管上的喷嘴向滤袋内喷射，使滤袋膨胀产生的振动和反向气流的作用下，迫使附着在滤袋外表面上的粉尘脱离滤袋落入灰斗。为防止二次吸附，减少除尘器阻力，延长布袋寿命，采用分室进气，离线清灰。2.2.3 重金属去除

在危险废物中的重金属及其化合物可根据沸点及挥发性再加以区分。部分重金属的沸点小于焚烧温度，因此，焚烧中更易蒸发至废气中，铅的沸点约1700℃，大部分将残存于炉渣中。本项目根据需要采取活性碳注入法，即活性碳通过螺旋输送装置直接送入烟道与废气接触吸附，再用袋式除尘设备去除，去除率90%～95%。2.3 二噁英的排放控制2.3.1 二噁英及其危害[3]

二噁英是由二个苯环通过二个氧原子连接而生成的芳香烃族化合物，其结构式如图1。引起世人关注的是1～9的位置上被氯原子所取代的二噁英，称之为多氯二苯并二噁英

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（PCDD）。理论上，PCDD 共有75种同分异构体，每种都具有不同的物理和化学性质，毒性也不一样。其中，四氯二苯并二噁英（2，3，7，8，-TCDD），即图1中2、3、7、8的位置被氯原子所替代的二噁英是迄今为止人类所发现的毒性最强的物质，其毒性相当于氰化钾的1000倍。二噁英能使人类致癌，影响人类的生育和发育，损害人类的免疫系统，影响人类正常的内分泌。世界卫生组织的分支机构国际癌症研究署（IARC）将2，3，7，8-TCDD 列为一级致癌物。

图1 二恶英结构式

2.3.2 焚烧炉中二噁英控制措施

在本项目中，采用以下一些控制措施：2.3.2.1 炉内抑制产生及充分分解

危险废物在回转窑本体中高温焚烧（＞850℃），保证废物的充分燃烧，避开了二噁英容易生成的区域（400～600℃），在焚烧炉中大大减少了二噁英的生成。此外，由于高温充分焚烧，也减少二噁英物质的前驱物CO 的产生。危险废物焚烧时产生的高温烟气，进入二燃室。为充分分解前期生产的微量二噁英，采取了以下手段：二燃室烟气温度控制在1100℃以上；停留时间2s 以上；二燃室烟气的充分搅动；焚烧炉出口O 2＞6%，CO ＜50mg/Nm 3；燃烧系统保证稳定燃烧。经过以上环节，二噁英达到99.99%以上的分解效率。2.3.2.2 炉后抑制再合成

通过急冷塔的急冷，使烟气自200～500℃区间急冷，停留时间＜1s，防止了二噁英的再合成。2.3.2.3 烟气净化装置进一步去除

药剂吸附：喷入药剂（碱、活性碳）吸附二噁英的前驱物质HCl、二噁英合成的催化剂重金属以及残留的微量二噁英在袋式除尘器中高效去除；低温（150～165℃）高效去除：当温度低于190℃时，重金属的去除效率很高（＞90%）；低速高效（＞99.8%）过滤。经过炉内抑制产生及充分分解，炉后抑制再合成，烟气净化装置进一步去除后，焚烧炉烟气中二噁英含量达到TEQ 0.5ng/Nm 3以内。

3 危险废物在回转窑焚烧炉存在问题及优化3.1 存在问题

由于危险废物存在低熔点钠盐，在回转窑的高温焚烧过程中，易结成大块熔渣，堵塞窑尾的出灰口。解决这一问题，需要深入研究废物的结焦机理，制定合理的焚烧方案，消除大块熔渣的形成条件。

3.2 回转窑焚烧系统优化3.2.1 危险废物焚烧结焦原理

危险废物成分复杂，含盐和玻璃等低熔点的物质，焚烧过程中在内壁面积灰、结渣是一种普遍现象。由于炉膛内火焰中

心处的温度高，一般可达1000℃，燃料中的灰分大多呈熔化状态，而四周壁附近烟温较低，如果烟气中携带的灰粒在接触壁面时仍呈熔化或粘性状态，则会逐渐粘附在管壁上形成紧密的灰渣层。结渣主要由熔化或部分熔化的颗粒碰撞在熔融的沉淀物形式出现在内表面上，造成结渣的主要原因是灰份的成份及其熔点，各盐类熔点见表1，焚烧炉结焦由许多复杂的因素引起，如炉内空气动力场、炉型、燃烧器布置方式及结构特性，废物的尺寸等都将影响炉内结焦状况。保证空气和燃料的良好混合，避免在内壁附近形成还原性气氛，合理而良好的炉内空气动力工况是防止结焦的前提[4]。

表1 各盐类熔点

序号盐类o

C 1CaCl 27222MgCl 27123MgSO 411854Na 2CO 38505Na 2SO 48846CaCO 313397KCl 7908NaCl 8009

NaBr

752

灰渣的熔点还与其盐类组份的比例有关。如氯化钠和硫酸钠组合物的熔点低于纯盐的熔点；当两者的比例接近60/40时为最低。

3.2.2 回转窑防焦和除焦

根据危险废物结焦原理，采取的对应的措施如下：3.2.2.1 防止低熔盐的结焦措施

控制废物的进料和控制焚烧炉的燃烧温度；进料时将钠钾盐分的废物和卤素含量高废物安排在不同的时间段进行焚烧；对于含盐量较高的废物采取与其他废物搭配，掺入溶点高的物质如石灰等；控制焚烧温度，合理供风；选择防挂壁的耐火砖；密封采用国外技术，减少漏风，防止烟温降低而导致结焦。3.2.2.2 对已经结焦的措施

如果观察到窑内出现低熔盐结焦时，可以适当降低回转窑燃烧温度。待低熔盐顺利焚烧进入出渣系统后将窑内温度调整到正常运行温度。另外二期项目计划在窑尾设燃烧器，对于已经结焦的物质采用高温融化的方法使其熔化排除。

对于上述方式不能清除的结焦采用人工机械清除结焦。4 结语

回转窑作为危险废物处理系统的主要焚烧设备，具有设备简单、运行可靠、物料适应范围广和投资小等优点，在危废处理领域得到广泛的应用。但目前实际工程中还存在燃烧不充分、窑尾结焦等工程问题。

本文详细介绍了回转窑焚烧系统工艺流程，烟气中的烟尘、酸性污染物的去除及二恶英控制；对回转窑的结渣机理进行了深入研究，提出了一套切实可行的除焦和防焦措施，提高了回转窑系统的稳定性。

参考文献

[1] R. Clyde ，E. Dempsey ，Timothy Oppelt.Incineration of Hazardous Waste: A Critical Review Update[J]，Air and Waste ，1994（43）:25-73.[2] 聂永丰．三废处理工程技术手册固态废弃物卷[M].北京：化学工业出版社，2000: 335．

[3] 徐旭，严建华，岑可法. 垃圾焚烧过程二嗯英的生成机理及相关理论模型[J].能源工程，2004（4）：42-45.

[4] J.塞克利，J. W. 埃文斯，H. Y. 索恩.胡道和,译.气——固反应[M].北京:中国建筑工业出版社，1986.

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