危險廢物回轉窯焚燒系統及煙氣凈化工程實例

姚鵬程，顧利星*，鄭時光，張華生，梁永維

（1.無錫市固廢環保處置有限公司，江蘇 無錫 214062；2.無錫市工業廢物安全處置有限公司，江蘇 無錫 214062）

危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或根據國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法判定的具有危險特性的廢物[1]。通常對人類、動植物及環境的現在及將來構成危害，具有一定毒性、爆炸性、易燃性、腐蝕性、傳染性、放射性或其他化學反應特性等一種或幾種危害特性，其來源廣泛，主要產生于工業、農業以及商業等生產部門[2]。目前，危險廢物的處理方法主要有安全填埋和焚燒處置。其中焚燒能在極大程度上實現無害化和減量化，同時還能回收余熱，甚至可以發電。有文獻表明，我國90%以上的危險廢物處置中心都采用了危險廢物焚燒處置系統[3]。近年來，焚燒技術日益成熟，已開發出不同爐型的焚燒爐，如回轉窯、液體注射爐、流化床、多層床焚燒爐、固定床焚燒爐等[4]。為了避免進料、出料的二次污染和頻繁啟停造成的二英及其他煙氣指標超標[5]，焚燒系統最好能連續運行。因此，回轉窯爐型是國家生態環境部門推薦的危險廢物處置爐型。

1 工程概況

江蘇省無錫市某廠能處理的廢物種類主要有醫療廢物（HW01），醫藥廢物（HW02），廢藥物藥品（HW03），農藥廢物（HW04），木材防腐劑廢物（HW05），有機溶劑廢物（HW06），廢礦物油（HW08），油/水、烴/水混合物或乳化液（HW09），精（蒸）餾殘渣（HW11），染料涂料廢物（HW12），有機樹脂類廢物（HW13），廢膠片相紙（HW16），含金屬羰基化合物廢物（HW19），有機磷化合物廢物（HW37），含酚廢物（HW39），含醚廢物（HW40），廢鹵化有機溶劑（HW41），有機溶劑廢物（HW42），含有機鹵化物廢物（HW45），其他無機化工行業生產過程中產生的廢活性炭（HW49），清洗雜物（HW49）等。該工程設計焚燒系統處置能力為60t/d，整套系統連續24h運行，全年預計運行300d。混合后的廢物的平均低位熱值為14 630kJ/kg，其元素組成如下表所示。

2 回轉窯焚燒系統

回轉窯焚燒系統是整廠危廢處理工藝的核心，通過一定的過剩空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化燃燒反應，廢物中的有毒有害物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，最大限度實現危險廢物無害化、減量化、資源化的處理。整個焚燒系統由進料系統、回轉窯、二燃室、余熱鍋爐等部分組成（見圖1）。

圖1 焚燒系統工藝流程圖

2.1 進料系統

待處理物料按固態廢物、半固態廢物和液態分成三類，其中半固態廢物經人工破袋后，投入料坑與固態廢物混合。混勻后的廢物由抓機抓至鱗板輸送機送到回轉窯上端料斗，廢物經過兩級密封翻板后進入回轉窯。液態廢物經過濾、沉淀處理后伴隨壓縮空氣噴入回轉窯前端。

2.2 回轉窯

回轉窯是臥式圓柱體，采用防腐、耐高溫的耐火材料作為內部襯里。本廠的回轉窯長徑比4.8，傾斜角2°，轉速0.1～1r/min，以順流式工作，危險廢物在此操作方式下的干燥、燃燒及燃燼階段十分明顯。相較于逆流式，采用順流式無需復雜的給料及排渣系統，同時還能增加煙氣的停留時間[6]。回轉窯內的溫度可達750℃～850℃，廢物燃燒產生的煙氣，從窯體尾部進入二燃室。

回轉窯與二燃室共用一個水淬式刮板出渣機，廢渣經過水冷卻降溫后帶出，由人工打包裝袋后外運填埋。

2.3 二燃室

回轉窯內產生的煙氣在二燃室里被進一步的充分焚燒和分解，二燃室內焚燒溫度在1100℃以上，同時停留時間在2s以上，保證了煙氣能焚燒充分。二燃室安裝了上、下兩個輔助燃燒器，可在特殊情況下開啟以保證溫度穩定。

2.4 余熱利用

余熱鍋爐利用二燃室內的高溫煙氣帶來的熱能產生蒸汽，使煙氣從1100℃降至550℃左右，同時回收余熱。自來水經過離子交換樹脂降低硬度后泵入除氧器，除氧器利用蒸汽將軟化后的水加熱到103℃，再輸送進汽包。從而去除溶解于給水中的氧及其他氣體，降低對設備的腐蝕[7]。余熱鍋爐產生的富余蒸汽經分氣缸被集成到工廠各處。

3 煙氣凈化系統

煙氣凈化系統是整個工藝的重要組成部分，煙氣的處理效果是評價整個工藝的重要指標。該廠采用“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”的凈化工藝（見圖2）。

圖2 煙氣凈化系統工藝流程圖

3.1 煙氣急冷

從余熱鍋爐出來的高溫蒸汽從急冷塔頂部的布氣裝置均勻進入急冷塔，被頂部裝有壓縮空氣霧化的水霧混合，使高溫煙氣急速從550℃降至200℃以下，避開二英的再合成溫度段。急冷塔除了煙氣降溫外還有部分除塵效果，一部分沉降的飛灰從塔底排出。

3.2 干法裝置

在急冷塔后，通過剛性給料機、羅茨風機將消石灰和活性炭噴入干法裝置。噴入的消石灰Ca(OH)2和煙氣中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性氣體反應，從而脫除煙氣中的酸性氣體。而噴入的活性炭因其具有較高的比表面積和較好的吸附能力，能有效凈化煙氣中的重金屬污染物。

3.3 布袋除塵

布袋除塵器由套上耐高溫的PTFE+PTFE覆膜套的鋼籠組成。對經過干法處理后煙氣中的飛灰及部分未反應的石灰、活性炭進行過濾，另外，還有吸附于濾袋表面尚未反應的石灰和活性炭繼續與煙氣中的有害氣體反應，進一步凈化煙氣。布袋除塵器配套脈沖式壓縮空氣，從濾袋背面吹掃，從而確保有效過濾面積。掉落的飛灰經螺旋出渣機輸送至飛灰倉，人工打包外運。

3.4 熱換器（GGH）

從布袋除塵器進入的高溫煙氣GGH與進入后端設備凈化的低溫煙氣進行熱交換，從而使高溫煙氣溫度降低，排放的凈化煙氣溫度升高。

3.5 濕法脫酸除濕

煙氣從脫酸塔頂部進入，通過塔頂的堿液布水系統洗滌后，煙氣中大量酸性氣體都會被去除，同時并將原煙氣從160℃降至70℃左右。除濕塔設置在脫酸塔之后，再次洗滌煙氣。為了避免堿液循環液溫度過高而帶走過多的水汽，除濕塔還通過板式換熱器進行外界冷卻，從而保證除濕塔出口煙氣溫度在45℃左右。

3.6 煙氣加熱（SGH）

經過濕法處理后的煙氣含水率較高，當煙氣接觸外界空氣后，煙氣溫度會迅速下降，產生白色煙霧，影響視覺效果。因此，從脫酸塔后的煙氣經過熱換器提高溫度后，再進一步通過煙氣-蒸汽加熱器升溫至130℃。加溫后的煙氣經過引風機送至50m煙囪高空排放。

3.7 廢氣處理效果

根據《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484—2001）表3的標準限值要求，經過凈化后的煙氣中的污染物濃度應該達到以下標準：NOx≤500mg/m3，HCl≤60mg/m3，SO2≤200mg/m3，CO≤80mg/m3。而該廠采用的“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”的工藝可有效凈化煙氣，外排的各污染物僅為排放標準的10%、1.5%、10.5%、14%，遠低于國家標準（見圖3）。

4 結語

該廠的回轉窯焚燒系統有效集中處置了所在地區的危險廢物，為當地改善生態環境做出了貢獻。回轉窯焚燒系統作為危險廢物處理的主要工藝，具有對物料適應性強、操作簡單、控制方便、使用壽命長、維修工作量少、工作連續性好等優點。采用“回轉窯+二燃室”焚燒工藝，可使危險廢物得到無害化、減容、減量處理。同時，配套的“煙氣急冷+干法單元+布袋除塵+濕法脫酸減濕+煙氣加熱”工藝，可以有效凈化煙氣，實現達標排放。

圖3 污染物排放濃度占排放標準的比例