危險廢物焚燒系統(tǒng)改造及效果分析

蘇俊杰

（寶山鋼鐵股份有限公司 上海 200941）

引言

寶鋼股份現(xiàn)有一套含油泥渣焚燒系統(tǒng)，位于寶山基地。該裝置于于1984年由日本宇部鐵工設(shè)計和供貨，至今已運行35年。整套設(shè)施分為上料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、助燃系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、尾渣收集系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)以及各輔助系統(tǒng)。

該焚燒設(shè)施主要有以下特點：

（1）多功能。固體、液體均能焚燒，包括污泥、牛脂、浮渣、雜廢油等；

（2）配備完善。專門配置尾氣處理設(shè)施：二燃室、電除塵器等；

（3）爐渣回收利用。爐渣含鐵成份高，約60%～80%，作為燒結(jié)返礦回收利用，且配有冷卻、收集、貯存、選別系統(tǒng)。

系統(tǒng)的工藝流程圖如下：

圖1 工藝流程圖

其中：①-回轉(zhuǎn)窯；②-二燃室；③空氣預(yù)熱器；④穩(wěn)定器；⑤電除塵器；⑥引風(fēng)機(jī)；⑦煙囪

1 存在的主要問題

1.1 工藝參數(shù)不滿足的規(guī)范要求

回轉(zhuǎn)窯正常運行時出口溫度在600℃左右，二燃室出口實際溫度約850℃，且煙氣在二燃室停留時間不足2s，改造后耐火材料加厚，停留時間將更少，約1.12s。不滿足上海市《危險廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/767-2013）的規(guī)定：危險廢物的煙氣停留時間≥2s。標(biāo)準(zhǔn)GB18484-2001《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求危險廢物焚燒爐溫度≥1100℃。急冷塔出口溫度280℃左右。不滿足標(biāo)準(zhǔn)HJ/T176-2005《危險廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈶?yīng)采取急冷處理，使煙氣溫度在1.0秒鐘內(nèi)降到200℃以下，減少煙氣在200～500℃溫區(qū)的滯留時間。

1.2 監(jiān)測指標(biāo)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求

現(xiàn)有焚燒線建設(shè)時缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，監(jiān)測指標(biāo)較少，已不能滿足DB31/767-2013要求：焚燒線應(yīng)設(shè)置獨立的連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)并至少應(yīng)能監(jiān)測以下指標(biāo)：煙氣流量，溫度，壓力，氧濃度，含濕量，一氧化碳，顆粒物，氯化氫，二氧化硫，氮氧化物。

1.3 煙氣排放指標(biāo)無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求

目前焚燒的物料為熱軋含油污泥，改造后焚燒物料種類增加（廢乳化液、廢脫硫劑、有機(jī)樹脂等），煙氣成分更加復(fù)雜，污染物濃度相應(yīng)增加，現(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)施僅采用電除塵處理，排放指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)DB31/767-2013的要求；煙囪高度不滿足GB18484-2001《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求；改造后新增裝置使系統(tǒng)阻力增加，現(xiàn)有主排風(fēng)機(jī)壓力不滿足要求。

1.4 產(chǎn)能不足

該套裝置已使用35年，設(shè)備老化，日常停窯維修頻度增加（設(shè)備故障率高、作業(yè)率低、維修成本高），年實際處理量不足7000t，處理能力不能滿足寶鋼廠內(nèi)危廢處理的需求，目前主要處理可焚燒含鐵污泥類，可焚燒非含鐵類危廢委外處理，費用很高。

1.5 協(xié)同處置社會危廢的需求

處理廠內(nèi)危廢的同時，協(xié)同處置社會危廢，盡一份社會責(zé)任，社會危廢主要考慮化工行業(yè)產(chǎn)生的有機(jī)廢物、廢脫硫劑、有色冶煉行業(yè)產(chǎn)生的可焚燒污泥等。

2 改造的主要內(nèi)容

2.1 回轉(zhuǎn)窯及二燃室耐材更換

通過加大助燃空氣和輔助燃料（焦?fàn)t煤氣）的用量提升回轉(zhuǎn)窯溫度至850℃以上，二燃室溫度1100℃以上，相應(yīng)的焚燒設(shè)備內(nèi)部耐材厚度需增加，考慮整體更換。

回轉(zhuǎn)窯前段（加熱段）所用金屬錨固件材質(zhì)是SUS304，其使用溫度不能滿足極限溫度950℃要求。所以需要澆注料解體后重新更換錨固件，然后再澆注施工，原內(nèi)襯必須更換。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)仍采用“澆注料+金屬錨固件”，金屬錨固釘材質(zhì)從SUS304改為SUS310，澆注料采用強(qiáng)度高、耐侵蝕性好、隔熱效果好的低鐵澆注料（Pc和Pt）。中后段窯體（焚燒段）耐火磚材質(zhì)為SK34，能滿足極限溫度950℃要求，但現(xiàn)有窯體耐火磚存在剝落、斷裂等情況，同時，考慮到爐溫提升后，會加重對耐火材料的侵蝕，因此采用耐侵蝕性能方面更好的高純低鋁耐火磚制品[1]。

二燃室耐火材料厚度150mm，改造后溫度需升高至1100℃，則耐火材料需要加厚至300mm。二次燃燒室的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)為“澆注料+錨固釘”，澆注料材質(zhì)為N130，金屬錨固釘材質(zhì)為SUS304。

2.2 二燃室的改造

根據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測，二燃室CO濃度超標(biāo)，經(jīng)分析確認(rèn)是二燃室未設(shè)二次助燃風(fēng)所致，因此將二燃室引入助燃風(fēng)，助燃風(fēng)風(fēng)量為1200Nm3/h，并在現(xiàn)有二燃室燒嘴下面增設(shè)空氣盤管。為了滿足低熱值物料入爐焚燒時的助燃要求，更換二燃室燒嘴，新燃燒裝置采用分體式結(jié)構(gòu)形式，針對焦?fàn)t煤氣的特點和鍋爐技術(shù)參數(shù)而定向設(shè)計的非標(biāo)專用燃燒裝置，整套燃燒裝置由三部分組成：閥組、燃燒器和風(fēng)機(jī)機(jī)組。

為了使二燃室煙氣滿足停留時間≥2s，需要在現(xiàn)有二燃室加高4.6m，考慮到現(xiàn)場條件及施工等因素，在現(xiàn)有二燃室后部增設(shè)同樣規(guī)格二燃室筒體1座，則煙氣停留時間可提升至2.4s，可滿足規(guī)范要求。

圖2 新增二燃室相對位置簡圖

2.3 新增余熱鍋爐

為了回收二燃室排放的高溫?zé)煔猓?100℃以上）的煙氣余熱，本次改造增設(shè)一座余熱鍋爐，用于系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽消耗（1.6MPa，260℃過熱蒸汽）。余熱鍋爐將煙氣溫度降至850℃后進(jìn)入現(xiàn)有空氣預(yù)熱器；鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽主要用于煙氣加熱器和除氧器。余熱鍋爐系統(tǒng)配設(shè)除氧系統(tǒng)、SNCR脫硝系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)等[2][3]；

2.4 急冷塔的改造

根據(jù)現(xiàn)場運行情況，現(xiàn)有急冷塔溫度較高，水管結(jié)垢，噴水量不足，急冷塔出口溫度控制困難，噴槍噴口向上，粉塵極易落入，造成噴口堵塞。改造后急冷塔出口溫度180℃，因此考慮更換急冷塔噴槍，同時增加噴水量。

2.5 煙氣凈化系統(tǒng)改造

改造后煙氣處理流程為：SNCR+急冷噴淋+電除塵+干法脫酸+布袋除塵+濕法脫酸+煙氣再熱+煙囪，預(yù)留SCR脫硝裝置的接口。其中急冷塔、靜電除塵及干法脫酸系統(tǒng)利舊，新增SNCR系統(tǒng)、布袋除塵、濕法脫酸、煙氣再熱器等系統(tǒng)；飛灰系統(tǒng)接入現(xiàn)有灰渣輸送系統(tǒng)。

污泥經(jīng)回轉(zhuǎn)窯焚燒，煙氣進(jìn)入二燃室燃燒，出口1100～1200℃的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，在余熱鍋爐850～1050℃溫度段設(shè)置SNCR尿素噴射裝置，將煙氣中的NOX含量降至≤250mg/Nm3。煙氣經(jīng)余熱鍋爐、高溫空氣預(yù)熱器、急冷塔降溫至160℃后進(jìn)入靜電除塵器除去煙氣中的大顆粒粉塵。在靜電除塵器出口煙道中噴射消石灰粉末和活性硅，除去煙氣中部分HCl、SO2/SO3、二噁英等物質(zhì)后煙氣進(jìn)入袋式除塵器，除塵后煙氣進(jìn)入濕法脫酸塔，煙氣與NaOH溶液接觸反應(yīng)，脫除其中的酸性物質(zhì)，再經(jīng)煙氣加熱器加熱至130℃經(jīng)風(fēng)機(jī)、煙囪排放[4][5]。

2.6 煙氣排放系統(tǒng)改造

更換主排風(fēng)機(jī)（風(fēng)量：34000Nm3/h；壓力：7.5kPa）和煙囪。煙囪設(shè)計滿足GB50051-2002《煙囪設(shè)計規(guī)范》和DB31/767-2013《危險廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。保證足夠的強(qiáng)度；采用雙層結(jié)構(gòu)+內(nèi)部保溫，避免煙氣在煙囪內(nèi)冷凝結(jié)露產(chǎn)生腐蝕；配置必需的取樣測點；煙囪高度不小于50m[6]。

在煙囪排放口增設(shè)1套煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，測量參數(shù)包括HCl、SO2、NOx、O2、CO、TOC、NH3粉塵、溫度、壓力、流量、絕對濕度，設(shè)采樣平臺，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。煙囪上設(shè)置煙氣取樣口，用于定期檢測二噁英和呋喃（PCDD/PCDF）等指標(biāo)。

2.7 空壓機(jī)系統(tǒng)改造

原有空壓機(jī)系統(tǒng)（兩臺13m3/min空壓機(jī)，一備一用）無法滿足改造后的新系統(tǒng)的需求（26m3/min），本次改造將原空壓站拆除而新建一座空壓站（2臺32m3/min空壓機(jī)，一備一用）。

3 改造后的工藝特點

（1）采用分級脫酸技術(shù)（干法脫酸和濕式洗滌脫酸），提供更加高效和可靠的脫酸能力，可延長設(shè)備使用壽命并保證排放達(dá)標(biāo)；

（2）采用分級去除二噁英和呋喃技術(shù)，保證二噁英和呋喃排放＜0.1ng/Nm3；

（3）采用煙氣余熱回收氣氣換熱器，對煙氣余熱進(jìn)行最大程度的回收，降低系統(tǒng)的能耗，提高運行經(jīng)濟(jì)效益；

（4）兩級重金屬去除系統(tǒng)（活性硅吸附+重金屬螯合絮凝沉淀）確保了重金屬污染物在煙氣凈化系統(tǒng)中被徹底去除，以滿足排放要求；

（5）采用工藝監(jiān)控系統(tǒng)（PMS）對系統(tǒng)中各階段的主要參數(shù)進(jìn)行檢測，及時判斷系統(tǒng)中可能存在的問題，并優(yōu)化化學(xué)品投加量，判斷裝置處理性能和效果，提高系統(tǒng)的精細(xì)化控制水平，降低運行成本，并可及時發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。

4 改造后的效果

4.1 改造后工藝流程圖

虛線框—利舊設(shè)施；實線框—新增設(shè)施

圖3 改造后工藝流程框圖

4.2 改造前后的工藝參數(shù)比較

表1 改造前后的工藝參數(shù)表

4.3 改造前后排放指標(biāo)比較

表2 廢棄物焚燒煙氣污染物排放指標(biāo)表

結(jié)語

本次焚燒設(shè)施的環(huán)保適應(yīng)性改善，主要目的是為擴(kuò)大產(chǎn)能，保證工藝參數(shù)及排放指標(biāo)均能滿足現(xiàn)行或即將實行的各項環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。從改造后的運行效果來看，此次改造的效果明顯，整條焚燒線各項參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，達(dá)到了預(yù)期的目的。可供同類型的改造項目參考借鑒。