危险废物焚烧与烟气净化工程的设计与运行研究

郭杨涛

（山西潞安化工集团煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

0 引言

“危险废物”概念的基本内涵，指的是根据我国现有政策制度已经被纳入危险废物名录体系的，或者是运用国家权威机构认可的危险废物鉴别处理标准规范，以及鉴别处理技术方法能够判定的，具备某种类型危险影响作用能力的固体类废物[1]。2020 年发布的《全国大中城市固体废物污染防治年报》显示，在2019 年，我国大型城市和中等规模城市工业产品生产制造事业领域形成和对外输出的危险废物总体数量已经达到4498.9 万t，与2016 年的数据相对比，其增幅达到34.5%。我国政府相关职能部门对危险废物开展的管理控制工作呈现出渐趋严格的变化趋势，生态环境部等政府相关职能部门接连修订并且公开发布了国家标准文件GB 18598—2019《危险废物填埋控制标准》以及国家标准文件GB 18484—2020《危险废物焚烧污染控制标准》等，在实质性层面围绕危险废物的处置工作基本流程，建构并且阐释相较以往更加严格的控制要求。当前，围绕危险废物开展处置技术活动，主要选择运用焚烧处置和填埋处置方式，其中填埋处置在具体运用过程中，能够支持实现针对危险废物的减量化处置目标和无害化处置目标，同时还能完成对部分热量的回收，是可燃性危险废物处置过程中可供运用的有效方法[2]。

1 工程概况

本文介绍的工程项目主要指对具备复杂物质组成结构的危险废物开展焚烧的处理过程，其具体面对的危险废物，涉及热值水平较高且生物学毒性相对较大的来源于医疗卫生事业领域的危险废物、因失效而被废弃的药物类废物、包含有机溶剂物质成分的危险废物、包含农药物质成分的危险废物、包含废弃矿物油物质成分的危险废物、包含染料物质成分的危险废物、精馏或者是蒸馏残渣类废物等。

遵照危险废物的形态特征，通常将其划分成固体危险废物、液体危险废物以及半固体膏状危险废物。除此之外，还有较少数量的桶装危险废物无法实施二次混料操作，客观上应当连带其盛装容器同时实施焚烧处置[3]。

危险废物设计低位热值参数取值范围介于12 000～20 000 kJ/kg 之间。配伍范围介于3 500～4 000 kcal/kg之间。

围绕危险废物相关物质提出的焚烧处理任务需求，确定本文引入项目对应的焚烧处理系统的设计规模为75 t/d，年度累计运行持续时间为7 200 h，其指向危险废物的设计处理数量为22 500t/a。

2 危险废物处置的工艺方案

2.1 焚烧技术系统

本项目焚烧技术应用设施，主要致力于处置固体类型危险废物、液体类型危险废物以及半固体膏状类型危险废物，且实际安装配置的焚烧炉设备针对危险废物具备技术适用性与灵活性。

回转窑焚烧炉设备在执行焚烧处理过程中，针对各类物料展示的物料适应性相对较强，能够焚烧处理种类多样的固体危险废物或者是液体危险废物，其运行过程中的稳定性较好，且能够维持连续运转状态。由此，本工程项目选择运用回转窑焚烧炉设备[4]。

在回转窑设备后方位置需要安装设置二燃室，其主要目的，在于支持从回转窑设备出口位置向外排出的烟气得到完全且充分的焚烧处理。

遵照焚烧处理理论，烟气物质在获取到完全彻底焚烧处理过程中需要满足3T+1E 技术原则，也就是要满足充足的温度支持条件（焚烧炉设备的温度＞1 100 ℃）、充分的停留时间（焚烧炉维持1 100 ℃温度状态的持续时间＞2 s）、充足的扰动因素（二燃室喉口位置的气流形成漩流状态）、数量充分的处在过剩状态的氧气，且上述控制条件中的前三项需要依赖二燃室发挥的作用。

2.2 余热利用技术系统

二燃室出口所在位置的烟气温度参数大约为1 110℃，为支持满足后端位置烟气处理进程中的温度参数控制要求，改善优化重金属类物质基于灰尘颗粒表面位置上的凝结水平，二燃室设备后方空间位置安装设置一套余热锅炉，客观上不但能够产生数量相对充足的蒸汽，还能确保烟气所处的温度水平显著降低[5]。

2.3 烟气冷却处理技术系统与净化处理技术系统

危险废物开展焚烧处理之后，生成和需要释放的烟气污染物，主要包含烟尘类物质、酸性气体物质（NOx气体、SO2气体、HF 气体、HCl 气体等）、CO 气体、重金属物质和二噁英等。在本生产项目设计工作开展过程中，烟气净化工艺主要包含脱硝处理环节、脱酸处理环节、除尘处理环节、重金属处理环节和二噁英类物质吸附处理环节等[6]。

3 主要技术工艺流程对应的设计参数项目

3.1 焚烧处理技术系统

焚烧处理系统主要包含回转窑设备、二燃室设备以及辅助燃料等，应当积极做好针对各部分的设计。

3.1.1 回转窑

炉膛尺寸参数项目为3.2 m×15 m（Φ×L）；设计转速参数项目介于0.3～1.4 rpm 之间；安装倾角参数项目a=2°；焚烧温度参数项目介于950～1 050 ℃之间；停留时间参数项目介于45～75 min 之间。

3.1.2 二燃室

二燃室尺寸参数项目为4 m×8 m（Φ×L）；温度参数项目控制范围数值介于1 100～1 200 ℃之间；设计烟气物质停留过程持续时间参数项目数值＞2 s；燃烧效率参数项目数值≥99.9%；焚毁去除率参数项目数值≥99.99%；焚残渣热酌减率参数项目数值＜5%[7]。

3.1.3 辅助燃料

在焚烧炉设备启动运行过程、实际进入焚烧炉内部的物料热值水平相对较低，二燃室内部温度技术参数项目低于1 100 ℃条件下，运用辅助性燃料完成助燃，确保焚烧系统的各项指标所处水平均能严格满足设计方案中列示的相关要求。要择取运用0#柴油作为辅助燃料，其低位热值参数项目取值为45 MJ/kg。

3.2 余热利用系统

余热锅炉设备择取单锅筒加膜式壁形式，其设计方案要求的蒸汽压力参数项目为1.6 MPa，其额定蒸汽温度参数项目为203 ℃，其额定蒸发量参数项目为7.8 t/h，其出口位置的烟气物质温度参数项目介于500～550 ℃之间。

3.3 烟气冷却、净化系统

3.3.1 SNCR 脱硝

在SNCR 脱硝处理环节开展过程中，要注重将尿素物质喷射装置安装配置在余热锅炉设备的850～1 050 ℃的温度段之中，在将尿素配制处理成10%的尿素溶液后，将其喷入到余热锅炉内部支持其与烟气物质中包含的NOx气体，发生化学反应，完成脱硝处理[8]。

3.3.2 急冷塔

急冷塔设备的尺寸参数项目为4.8 m×18 m（Φ×L）；其生产制造材料为10 mm 碳钢材料；其喷水量参数项目为5～7 m3/h。

3.3.3 布袋除尘器

布袋除尘器设备择取脉冲反吹式，其设计过滤面积参数项目数值为180 m2，阻力参数项目数值小于2 500 Pa，除尘效率参数项目数值大于99.9%。滤袋材料和滤袋缝线材料采用PTFE 材料，基布材料择取PTFE 材料，覆膜材料择取PTFE（混纺针刺毡滤料）[9]。

3.3.4 降温塔

降温塔设备的尺寸技术参数项目为1.7 m×15 m（Φ×L），其组成结构中包含保温系统和附属系统。在降温环节开展过程中，实际使用的水，需要经历压力雾化处理过程，喷水量参数项目为50 m3/h，pH 应当被控制在5～6 之间。

3.3.5 湿法脱酸塔

脱酸塔设备择取填料塔形式。

4 危险废物处置设施的运行效果（如表1）

表1 危险废物焚烧处理技术性能测试结果

5 结语

在危险废物焚烧与烟气净化工程项目实际运作过程中，择取运用“焚烧炉设备处理工艺（回转窑设备处理工艺+二燃室设备处理工艺）+SNCR 脱硝处理工艺+余热锅炉设备处理工艺+急冷塔设备处理工艺+活性炭与消石灰粉喷射处理工艺+布袋除尘处理工艺+湿法脱酸处理工艺+湿式静电除雾处理工艺+烟气再热处理工艺”处理具体遭遇的危险废物，相关设备的技术性能，能够充分满足国家标准文件GB 18484—2020 中列示的相关指标约束要求，实际产生的烟气污染物具体所处的排放浓度水平满足国家标准文件GB 18484—2001 中关于排放控制指标提出的相关要求。