氯堿工業含氯危廢物焚燒處理技術

鄒昌武，顏 華，孫永貴，謝濠江（宜賓天原集團股份有限公司，四川 宜賓 644000）

氯堿工業含氯危廢物焚燒處理技術

鄒昌武，顏 華，孫永貴，謝濠江
（宜賓天原集團股份有限公司，四川 宜賓 644000）

分析了液體噴射爐、回轉窯以及循環流化床等 3 種不同焚燒含氯危廢物處理技術，為氯堿工業含氯危廢物的研究提供了參考。

氯堿工業；危廢物；焚燒處理技術

含氯危廢物是氯堿化工中常見的危廢物質，如四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯以及廢物分餾再生過程中產生的釜底殘渣等。氯代有機物都有毒性，其中許多化合物被認為 具有“致癌、致 畸、致突變”[1]效應。 同時，由 于氯代有機物具有高揮發性和類脂物可溶性，易被皮膚、粘膜等吸收而對人體造成嚴重損害，這些含氯廢棄物均被列入《國家危險廢物名錄》（2016 版）。 隨著“史上最嚴的環保法”《環境保護法修訂案》的正式實施，國家環境污染整治力度達到空前高度。《環境保護主管部門實施按日連續處罰辦法》《環境保護主管部門實施限制生產、停產整治辦法》、《企業事業單位環境信息公開辦法》和《行政主管部門移送適用行政拘留環境違法案件暫行辦法》等 5 個配套辦法也于 2015 年1月 1日起一并實施。再加上近年來陸續實施的《大氣污染防治行動計劃》、《水污染防治行動計劃》、《土壤污染行動計劃》等，可見國家對環保重視程度越來越高，以環境污染為代價的經濟發展模式已經一去不返。

氯堿工業作為國民經濟的支柱性產業，為國家經濟建設作出了重要貢獻。但是氯堿產業鏈中含氯危廢物如果處理不夠徹底，也會對周邊居民身體健康和生態環境造成嚴重威脅。 因此，研究和開發能夠徹底處理氯堿工業含氯危廢物的工藝技術刻不容緩。

常見的危廢物處理方法主要包括生物處理方法、化學氧化還原方法、熱等離子體法、焚燒法等。根據氯堿工業危廢物難生物降解、組分十分復雜、普通處理手段難以處理徹底等特點，采用焚燒處理技術能使危廢物徹底分解、轉化并達標排放，降低危廢物對人類和生態環境的危害，是處理含氯危廢物最徹底的方法之一。

焚燒處理是所有可燃或需助燃的有機廢物在850～1 200 ℃的 高溫條件下，含氯廢棄物與空氣中的氧進行劇烈的化學反應，含氯危廢物經高溫氧化分解轉換成鹽、HCl、CO2、H2O 等并進行余熱回收，鹽和HCl可回收利用，CO2、H2O可直接排放，實現無害化、減量化、資源化的目的。

國內外實現工業應用的危廢物焚燒爐種類眾多，根據不同的實際情況采用不同的爐型。大體上可分為液體噴射爐、回轉窯焚燒爐、流化床焚燒爐等3種。各種焚燒裝置對各種廢物的適用性見表1[2]。

表1 液體噴射爐、回轉窯焚燒爐、流化床焚燒爐對廢物的適應性

1 液體噴射爐

液體噴射爐一般用于處理可燃性的液態或漿狀危廢物。液態危廢物首先被霧化成微小液滴，通過添加輔助燃料，在爐內高溫火焰區域內以懸浮態燃燒。采用旋流或直流燃燒器，使廢水霧滴與助燃空氣混合良好，使廢液在高溫區內充分燃燒。燃燒產生的煙氣和蒸發出的可燃物可再次進入燃燒室來保證完全燃 燒[3]。

液體噴射爐內火焰溫度為1 400～1 650 ℃ ， 煙氣在燃燒室內的停留時間為 0.3～2.0 s，焚燒爐出口溫度為 815～1 200 ℃，燃燒室出口空氣過剩系數為1.2～2.5，排出的煙氣進入急冷室或余熱鍋爐回收熱量[4]。

液體噴射爐的優點是可以處理各種不同成分的高濃度廢液，處理量調整幅度大，溫度調節速率快，投資維護費用低[5]。 缺點是處理量小，無法處理高黏度廢水；必須配置不同形式的燃燒器和噴霧器，以處理不同黏度及固體懸浮物含量的廢液[6]；以燃油或燃氣作為輔助燃料，運行費用高；爐膛中心的高溫會產生大量的熱力型 NOx，造成二次污染[7]。

噴射爐多用油助燃，廢液處理成本基本上在150～200 元/t；如果采用廢油等作為輔助燃料，則運行成本會大大下降，達到以廢治廢的目的。

2 回轉窯焚燒爐

回轉窯焚燒爐是一種多功能的廢物焚燒裝置，可廣泛用于各種固體廢物、污泥、有毒有害廢物、液體廢物甚至氣體廢物的焚燒。回轉窯焚燒系統由回轉窯和二次燃燒室組成，以確保廢物燃燒完全。回轉窯按焚燒處理工藝可分為灰渣式回轉窯、熔渣式回轉窯、熱解式回轉窯3種[8]：（1）灰渣式焚燒爐的回轉窯溫度控制為 800~900 ℃， 回轉窯窯尾排出的主要是灰渣，冷卻后灰渣松散性較好。 （2）熔渣式回轉窯焚燒爐主要用于處理組成單一、毒性較強危險廢物，溫度一般在 1 500 ℃以上，目的是 提高銷毀率。 由于熔渣式回轉窯焚燒爐爐膛溫度較高，輔助燃料耗量增大，致使回轉窯耐火材料、保溫材料消耗量高。（3）熱解式回轉窯窯內溫度一般為 700~800 ℃，廢棄物在窯內熱解氣化，并進入二燃室燃燒，可以大大降低耗油量。 另外由于溫度低，熱損失少，煙氣量在 3種處理工藝中最低，隨之裝機容量降低，運行成本大大降低，但是其缺點是灰渣殘留量高，灰渣焚燒不徹底。

回轉窯內空氣量系數常控制在1.1 ～1.2，轉速一般控制在 0.2～2.0 r/min，危險廢物在窯內通常停留0.5～2 h ，窯尾排煙速度通常為 3～8 m/s[9]。

回轉窯焚燒爐的優點是技術成熟，操作簡單靈活，適用于處理各種不同形狀的固液體廢物，還可以處理低熔點的危險廢物。回轉窯可以分別接受固體及液體進料，也可以將桶裝或大形塊狀固體廢物直接送入窯內處理。 窯內氣體湍流程度高，氣、固體接觸良好，窯內無移動的機械組件，保養容易。 窯內固體停留時間可以由回轉窯轉速的調整而控制。回轉窯的缺點是需要設置二燃室，且裝置占地面積大，熱效率較低，造價高。

3 流化床焚燒爐

流化床焚燒爐由風室、布風板、密相區、擴展段和稀相區組成，主要用于處理漿液等難以霧化的黏稠液體或固體廢棄物，也可用于焚燒廢氣。污泥焚燒工藝的關鍵設備為焚燒爐[10]，10]，該廠采用流化床焚燒爐工藝。流化床焚燒爐爐膛下部設置有耐高溫的布風板，板上裝有載熱的惰性顆粒，通過床下布風，使惰性顆粒呈沸騰狀，形成流化床段，在流化床段上方設有足夠高的燃燼段（即懸浮段）。 一般廢棄物進入流化床后，顆粒與氣體之間傳熱和傳質速率很高，物料在床層內呈完全混合狀態，進入床層的廢棄物能迅速分散均勻[11]。

由于床料的蓄熱作用，爐內傳熱能力很強，溫度場分布均勻，可以在保證廢棄物于較低溫度下達到很好的燃燒效率，對于廢棄物的熱值要求相對較低。 其控制系統相對簡單，對廢液噴霧質量要求較低，NOx 等二次污染生成量低。 流化床焚燒爐的主要缺點是當廢液中堿金屬和鹵素含量較高時，焚燒過程中生成的堿金屬鹽容易和床料結合成低熔點的共熔體或粘性很強的 Na2SiO3，導致床料結 焦，硫化失效[12]。

總的來說，3種危廢物焚燒爐有各自的特點和優勢，見表 2。 實際選擇過程中，一般根據需處理的廢棄物形態、組分、處理量等進行選擇，并綜合考慮焚燒爐的運行成本、二次污染等情況進行選擇。

表2 液體噴射爐、回轉窯、流化床優缺點比較

4 結論

（1）對于生物降解處理和其他常規處理手段難以徹底處理的氯堿工業含氯危廢物而言，焚燒技術是一種極具前景的含氯危廢處理工藝，危廢物分解徹底，對不同危廢物的適應性強，處理能力強，可以實現減量化、無害化、資源化的目的。

（2）在應用較為廣泛的幾種焚燒爐中，液體噴射爐適合處理少量的高熱值廢水，投資維護費用低，但不適合處理高黏度廢水，且會產生大量的熱力型NOx；回轉窯焚燒爐可以同時處理固體廢物和廢水，但廢水處理量較為有限，而且結構復雜，運行成本高；流化床焚燒爐可大量高效地處理多種熱值低的廢水，運行故障少，二次污染物排放濃度低，但床料會結焦，使流化失效；旋轉流化床焚燒爐的建造和運行成本較高，因而在實際工業中應用較少。

（3）今后含氯危廢物焚燒技術的主要研究方向將集中在如何控制焚燒過程中產生 NOx、二惡英等二次污染物的排放，并根據不同危廢物的性質，優化焚燒爐的操作參數，既達到較高的焚燒效率又保證較低的污染物排放。

［1］楊鳳林，全 燮，薛大明，等．水中氯代有機化合物處理方法及研究進展．環境工程學報，1996（6）：36-44．

［2］張國 平，周恭 明，等．危 險廢物管理 及其焚燒處理綜 述．能源研究 與信息，2003，19（3）：172－179．

［3］Saxena S C， JotshiC K． Managementand combustion of hazardouswastes．Progress in Energy and Combastion Science，1996（22）：401-425．

［4］別如山，楊勵丹 ，李 季，等．國 內外有機廢液的焚燒處理技術．化工環保，1999，19（3）：148-154．

［5］Wang L，Wang I，Chang J，et al．Emission of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） from the liquid injection incineration of petrochemical industrial wastewater．Journal of Hazardous Materials，2007，148（1 ／2）：296-302．

［6］徐茂蓉．高濃度有機廢液焚燒二次污染物排放特性研究．杭州 ：浙江大學，2005．

［7］王兆 熊，郭崇 濤，張 瑛，等．化 工環境保護和三廢治理技術．北京：化學工業出版社，1984：69-71．

［8］張 燕．我國垃圾焚燒 現狀及焚燒 爐型的技術比較．中國資源綜 合利用，2015（1）：33-35．

［9］陳 敬 軍．危險廢物回轉窯焚燒爐的工藝設計．有色冶金設計與研究，2007，28（z1）：81-83.

［10］朱 江，蔣旭光，劉 光，等．回轉窯處理危險廢棄物技術探討．環境保護，2004，22（5）：57-61．

［11］Okasha F M，El －Emam S H，Mostafa H K．The fluidized bed combustion of a heavy liquid fuel．Experimental Thermal and Fluid Science，2003，27（4）：473-480．

［12］陳曉平，趙長遂，沈來宏，等．流化床焚燒技術在有機廢液無害化處理領域的應用．鍋爐技術，2001，32（9）：25-28．

Chlorine containing hazardous waste incineration technology in chlor alkali industry

ZOU Chang-wu，YAN Hua，SUN Yong-gui，XIE Hao-jiang
（Yibin Tianyuan Group Co.,Ltd.,Yibin 644000，China）

Analysis of the liquid jet furnace，rotary kiln and fluidized bed incineration of 3 different chlorinated hazardous waste treatment technology，provide a reference for the study of chlorine containing hazardous wastes in chlor alkali industry.

chlor alkali industry； hazardous waste； incineration technology

X781.2

：B

：1009－1785(2017)02-0037-03

2016-10-12