焦油渣和煤瀝青焚燒處置適用工藝探析

李寶磊+陳朝中+王小娜+侯海盟+孔德勇

摘 要：對(duì)比分析現(xiàn)有成熟的危險(xiǎn)廢物焚燒處置工藝，針對(duì)殘?jiān)奶攸c(diǎn)，明確了殘?jiān)贌倪m用工藝及條件。結(jié)果表明，殘?jiān)贌幹眠m用工藝是回轉(zhuǎn)窯+二段爐+煙氣急冷+干法脫酸+布袋過濾+活性炭吸附，工藝適用條件是一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時(shí)間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃。

關(guān)鍵詞：焚燒回轉(zhuǎn)窯 焦油渣 煤瀝青 多環(huán)芳烴 重金屬

中圖分類號(hào)：X70 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（b）-0075-03

Abstract：The Appropriate technology of tar dreg or tar pitch incineration was studied by comparative analysis of existing mature technology and incineration experiment of organic contaminated soil mixed tar dreg or tar pitch. The results show that the appropriate technology of tar dreg or tar pitch incineration was the technology combination of Rotary kiln， The second stage furnace， Quench cooler，Dry de acid， Bag filter， Activated carbon adsorption.Optimum technological conditions of the first stage furnace burning temperature was 600～900℃， as the second stage furnace burning temperature was above 1100℃， as the Flue gas retention time was above 2s， as the outlet temperature from quench cooler was under 150℃.

Key Words：Incineration；Rotary kiln； Tar dreg； Tar pitch； PAHs； Heavy Metal

隨著2016年8月新版危險(xiǎn)廢物名錄的頒布實(shí)施，國家對(duì)危險(xiǎn)廢物的管理邁入了新的一頁，該名錄的頒布實(shí)施表明了國家將危險(xiǎn)廢物管理的重點(diǎn)放在了防范危險(xiǎn)廢物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量上，目的是實(shí)施危險(xiǎn)廢物科學(xué)化和精細(xì)化管理。

焦油渣和煤瀝青是指煤化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤化工殘?jiān)ㄒ韵潞?jiǎn)稱為殘?jiān)?，已列入新版危險(xiǎn)廢物名錄，代碼為252-001-11～252-016-11，這3類殘?jiān)缓喹h(huán)芳烴和重金屬，對(duì)周邊環(huán)境及居民產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。焚燒處置技術(shù)由于其具有廢物減量化、無害化及二次污染程度低和能量可回收利用的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為煤化工殘?jiān)幹眉夹g(shù)的研究熱點(diǎn)。目前煤化工殘?jiān)姆贌幹眉夹g(shù)研究存在的主要問題包括以下兩方面[1-3]：（1）沒有針對(duì)殘?jiān)奶匦蚤_展殘?jiān)贌^程焚燒工藝條件的研究；（2）殘?jiān)贌幹眠^程和煙氣凈化過程對(duì)二次污染物的研究局限于常規(guī)污染物，缺乏對(duì)特殊污染物重金屬和多環(huán)芳烴的研究。

文章針對(duì)以上問題，分別從殘?jiān)贌に嚭蜔煔鈨艋に噧煞矫?，結(jié)合殘?jiān)奶匦蚤_展殘?jiān)贌幹霉に囇芯?，明確了殘?jiān)姆贌幹米罴堰m用工藝及其工藝條件。

1 研究方法

1.1 工藝原理及適用性研究

針對(duì)現(xiàn)有成熟、可靠的危險(xiǎn)廢物焚燒工藝和煙氣凈化工藝進(jìn)行工藝原理剖析，明確其工藝特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合殘?jiān)奶匦?，開展殘?jiān)贌幹霉に囘m用性分析，分別從廢物熱值、焚燒溫度，以及廢物中的硫、氮、重金屬、多環(huán)芳烴含量等方面進(jìn)行焚燒、煙氣凈化工藝分析，綜合比較篩選，從而明確殘?jiān)罴逊贌幹霉に?。其研究路線如圖1所示。

1.2 工藝條件分析

針對(duì)殘?jiān)奶匦?，分別從焚燒工藝條件和煙氣凈化工藝條件等方面進(jìn)行工藝對(duì)比分析，明確殘?jiān)贌幹霉に嚄l件。其研究路線圖如圖2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 殘?jiān)贌幹米罴压に嚰皸l件

固定床熱解氣化和回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝的對(duì)比分析結(jié)果表明，采用回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝可同時(shí)滿足煤化工殘?jiān)奶匦砸蠛头贌郎囟瓤刂频囊螅蓪?shí)現(xiàn)焚燒爐連續(xù)運(yùn)行和自動(dòng)化操作，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)允許的情況下，選擇回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝作為殘?jiān)贌に囀沁m宜的。

2.2 殘?jiān)贌裏煔鈨艋罴压に嚰皸l件

由表1可知，殘?jiān)蚝科骄导s為0.6%，假定殘?jiān)械牧蛟诜贌^程中100%轉(zhuǎn)化為SO2進(jìn)入煙氣中，按1 kg殘?jiān)贌a(chǎn)生10 m3煙氣量計(jì)算，根據(jù)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（184184-2001）焚燒容量≤2 500 kg/h條件下SO2的標(biāo)準(zhǔn)限值為300 mg/m3，折算SO2去除率為75%以上。因此選擇干法脫酸工藝即可滿足脫酸要求[8]，為保證堿性固體停留時(shí)間，在后續(xù)煙氣凈化時(shí)選擇布袋除塵工藝。

煤化工殘?jiān)?jīng)高溫焚燒后，大部分多環(huán)芳烴被破壞去除，而產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠诮禍剡^程中，由于在重金屬催化劑作用下，多環(huán)芳烴會(huì)再合成[9]。因此選擇煙氣急冷降溫工藝，使其降溫避開多環(huán)芳烴再合成溫度區(qū)間330 ℃～130 ℃[10]，同時(shí)應(yīng)保證降溫后煙氣溫度在布袋除塵器的露點(diǎn)以上。

由于殘?jiān)兄亟饘俸枯^大，其中揮發(fā)性重金屬經(jīng)高溫焚燒后進(jìn)入煙氣中引起煙氣中重金屬超標(biāo)排放，因此應(yīng)對(duì)煙氣中重金屬進(jìn)行高效處理?；钚蕴课焦に嚥粌H能夠降低煙氣中的重金屬濃度，同時(shí)對(duì)煙氣降溫過程中可能再合成的多環(huán)芳烴進(jìn)行吸附處理，因此可作為煙氣凈化重金屬過程控制工藝。

由表1可知，由于殘?jiān)枯^低，平均值低于0.96%，通過控制焚燒工況，可降低NOx的產(chǎn)生量[11]，同時(shí)活性炭吸附工藝可同時(shí)吸附處理一定量的NOx，因此殘?jiān)贌裏煔鈨艋に嚥辉賳为?dú)考慮脫硝工藝。

綜上所述，殘?jiān)贌幹米罴压に嚍榛剞D(zhuǎn)窯焚燒、煙氣急冷、干法脫酸、活性炭吸附和布袋除塵的組合工藝。最佳工藝條件為：一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時(shí)間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃等。

3 結(jié)論

文章針對(duì)殘?jiān)匦?，在現(xiàn)有成熟的危險(xiǎn)廢物焚燒處置工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝對(duì)比分析，明確了殘?jiān)贌幹玫淖罴堰m用工藝和工藝條件，主要結(jié)論如下。

（1）殘?jiān)贌幹霉に嚨淖罴压に嚱M合是回轉(zhuǎn)窯+二段爐+煙氣急冷+干法脫酸+布袋過濾+活性炭吸附。

（2）最佳工藝條件是一段爐焚燒溫度600 ℃～900 ℃、二段爐出口溫度≥1 100 ℃、煙氣停留時(shí)間≥2 s、急冷器出口溫度≤150 ℃等。

參考文獻(xiàn)

[1] 陶玲.油漆渣-焦油渣工業(yè)危險(xiǎn)廢物焚燒特性的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

[2] 王濤.常州酸焦油無害化焚燒處理方法研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2008.

[3] 買帥，王興潤(rùn)，馬麗娜，等.煤焦油無害化處置研究及生命周期評(píng)價(jià)[J].中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（4）：700-704.

[4] 王玉慶.危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)指南[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004：8-10.

[5] Kunlei Liu，Wenjun Han，Weiping Pan.Polycyclic aromatic hydrocarbon （PAH） emissions from a coal-fired pilot FBC system[J].Journa of Hazrdous Materials，2001，84（2-3）：175-188.

[6] 蔡春玲.燃煤煙氣多環(huán)芳烴的生成及控制技術(shù)[J].青海環(huán)境，19（3）：139-141.

[7] 秦攀.煤燃燒重金屬生成規(guī)律的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.

[8] 蹇瑞歡，滕清，卜亞明，等.“半干法+干法”煙氣脫酸組合工藝應(yīng)用于生活垃圾焚燒工程案例分析[J].環(huán)境工程，2010（28）：194-195.

[9] 周宏倉，金保升，仲兆平，等.燃煤電廠多環(huán)芳烴的生成與控制[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（3）：50-53.

[10] 陸勝勇，李曉東，嚴(yán)建華，等.異重介質(zhì)循環(huán)流化床焚燒爐多環(huán)芳烴排放特性的測(cè)定[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002，22（10）：130-135.

[11] 王奎武，陳愛萍.火電廠燃煤脫硝技術(shù)及其分析[J].江蘇電機(jī)工程，1999，18（3）：20-23.