危險廢物焚燒處置煙氣污染物控制工藝的研究及優化

黃紹錢 朱旭溫

【摘 要】為了能夠改善危險廢物在焚燒等處置過程中，廢物排放不能滿足環保標準的問題，本篇文章首先對煙氣污染物中的污染成分做出分析并說明控制污染成分的方法，而后通過實際案例總結出煙氣凈化技術的主要構成和作用流程，并且針對回轉窯焚燒時產生的煙氣凈化處理的問題做出系統性的優化，給環保標準提供了關鍵的技術支持。

【關鍵詞】危險廢物處理；焚燒；煙氣污染物；控制

一、污染物分類及控制

危險污染物經過焚燒處理后產生的煙氣中主要包含的有害物質有：沒有被充分燃燒的產物、酸性氣體、粉塵和其他重金屬、二噁英化合物等。一般情況下，一個設計合理且操作過程符合規范的焚燒爐，不會產生大量的不充分燃燒產物，所以我們僅對其他三類污染物的主要控制技術進行探討。

（一）酸性氣體及其控制。酸性氣體一般情況下包含S、Cl及N等元素的氧化物，包含硫、氯等元素的固體廢料會在燃燒后產生含有硫氧化物和氯化氫的煙氣污染物，現階段用來控制酸性氣體的技術主要有濕式、半干式及干式洗氣法等。而氮氧化物的主要來源是某些包含N元素的廢料經過焚燒等高溫過程就會產生氮氧化物；自然界中的氮氣也有可能會在焚燒中和氧氣發生反應從而生成一氧化氮；某些助燃物質經過燃燒后也會產生氮氧化物。現在用于控制這部分污染物的主要工藝有燃燒控制法、SCR以及SNCR，使用這些辦法可以從不同的情況下有效地降低氮氧化物的含量[1]。

（二）粉塵、重金屬及其控制。煙氣污染物中粉塵的成分通常包含灰塵、部分凝結的氣體污染物等，而重金屬則包含Pb、Hg、Cr、Ge等元素的氧化物和氯化物。重金屬的物質被焚燒后有一些存在于焚燒廢渣中，還有一些揮發到煙氣中。對于粉塵和重金屬類的物質我們一般使用活性炭吸附的形式來處理有害物質，被使用后的活性炭將被統一打包處理后再進行填埋。針對某些性質特殊的金屬，如Hg，可能在經過處理后仍然會有部分氣體形式的Hg元素存在控制中，這類重金屬元素將在后續的酸性氣體處理中被分離出來。而對于不能經過吸附或者分離的重金屬氯化物則可以應用其可溶于水的性質進行洗滌分離和處理[2]。

（三）二噁英及其控制。二噁英主要為PCDDs和PCDFs這兩類化合物的總稱，這些化合物產生的主要原理是：從起始合成的反應原理；從前驅物生成的原理；經過高溫環境反應生成的原理以及經過焚燒后直接釋放的原理。用于控制二噁英釋放的主要手段可以從其生成的源頭出發來進行探究：其一，抑制起始合成反應的發生，二噁英一般是通過調整焚燒物的原料成分來使其燃燒過程中基元占比在可控范圍之內，另一種前驅物則是一氧化碳，由于原料在燃燒中沒有充足的氧氣，使得這系統中一氧化碳的含量逐漸變多，這也是致使二噁英生成的主要因素之一，為了抑制這部分二噁英的生成可在燃燒時控制燃效的速度及效率，以保證其充分燃燒；其二，抑制某些前驅產物催化物的產生，低溫環境下（二百五十至四百五十攝氏度）某些前驅物會進行合成，此時可以通過配置急冷塔來改變反應條件以抑制二噁英的生成，此外還可以添加某些堿性物質來將Cl元素轉化為活性較低的中和產物，或是加入含N的添加劑使其生成絡合物從而降低二噁英的生成；其三，對已經產生的二噁英可以使用干法脫酸、濕法洗滌等方式來處理排放物，以達到降低其濃度的要求。

二、焚燒環節的凈化技術

（一）簡述。目前焚燒系統一般是使用焚燒爐、二次燃燒室、熱量收集和尾氣凈化的形式，最常見的凈化技術流程包含尾氣降溫、干法脫酸、除塵吸附和濕法脫酸的步驟，同時在設計環節中要關注生成物的反應原理和控制手段，通過調節反應溫度及相應的反應條件可以確保反應溫度和充分燃燒，此外為了滿足環保和節能的要求，還會對現有的排放標準進行更為嚴苛的檢測以求達到新的排放標準。

（二）流程

具體流程如圖1。

三、凈化工藝優化

（一）氮氧化物控制優化

1.調節回轉窯溫度。依照實驗和觀測的結果，氮氧化物在一千三百攝氏度的條件下產生的量約是一千攝氏度條件下的十倍，為了抑制氮氧化物的生成可以從調節爐膛焚燒時的溫度入手，此處以某項目回轉窯焚燒過程為例，在回轉爐檢測區域配有紅外測量溫度的設備，然后操作人員可以在遠程控制端，實時觀測爐膛的反應溫度并進行自動調節。為了能使反應溫度維持在一個較為穩定的狀態中，我們可以應用組合燃燒儀器聯合控制的辦法，這種組合類設備具有易于控制和燃燒充分的優勢，此外還改進了回轉窯出風、進風通道的設計結構，通過這種改進可以達到有效避免局部高溫的情況。

2.二次風調節。通常情況下二次燃燒時，操作人員會將反應區域的含氧量調至一個較低的狀態，這樣的反應條件可以使反應物在還原環境中進行二次燃燒，含有氮元素的化合物可以向氮氣進行轉變進而生成無害的生成物。通過提高旋流次數可以有效降低一氧化氮的生成，上文所提項目中二次風設備安裝在二次燃燒室的縮口區域，使用文氏效應的原理提高煙氣攪動的次數并在某一統一截面上進行噴灑，從而形成一個類似圓形且圓心在二次燃燒室內的反應區域。通過這種二次風調節的形式能夠有效提升煙氣反應的路程和逗留時長，從而降低煙氣中有害物質的含量。

（二）酸性氣體控制優化

1.干法脫酸。在脫酸塔中加入氧化鈣能夠達到使煙氣脫酸的要求，煙氣中的酸性氣體會和氫氧化鈣發生反應并生成鹽，同時還有一些灰塵會一同被除塵裝置收集。干脫酸法主要是為了降低酸性氣體的含量，同時還可以提高急冷塔和除塵裝置之間的反應距離，因此急冷塔中的水分可以得到有效地揮發且避免了這部分水汽腐蝕除塵設備的情況。

2.兩級濕法。使用兩級濕法來洗滌煙氣，可在洗滌裝置前安裝降溫裝置來降低煙氣的溫度，使其溫度處在七十度左右的水平后再進入洗滌裝置，還要使用冷水對其進行不斷地降溫，這些降溫用水隨后會被排進預冷水池，以降低洗滌裝置消耗堿的數量和生成高濃度鹽的數量。洗滌裝置中一般應用氫氧化鈉來中和煙氣中的酸性氣體，具體包含二氧化硫、氯化氫等，操作人員通過PLC設定堿液池pH值來調節洗滌設備的循環工作情況，從而可以實現高效、低成本的脫酸處理。

四、結束語

本文從危險廢物焚燒之后污染物形成的原因角度不同出發，闡明二次污染物的控制和優化處理技術，并且結合實際的處理案例有針對性地對氮氧化物、脫酸技術以及二噁英的處理技術進行優化，從而以工業中煙氣排放達標處理找到更為堅實的技術支持。不難發現回轉窯焚燒處理過程中的凈化技術依然有一些需要改進和優化的部分，例如氨氣的溢出、使用活性炭時造成二次污染等問題，那么就可以在設置和調節回轉爐工作的各個環節中，結合實際的物料情況來做出工藝上的優化調整，以求滿足危險廢物處理去量和無污染的要求。

【參考文獻】

[1] 李杰，吳剛，王翔.危險廢物焚燒處置煙氣污染控制技術應用研究[J].山東工業技術，2019，282（04）：72.

[2] 賈軍峰，趙聯逢.危險廢物回轉窯焚燒系統的控制參數分析及調節方法研究[J].環境與發展，2014，26（3）：25-27.