危險廢物焚燒處置技術的分析

薛琦(江蘇龍環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 常州 213000)

0 引言

相比西方國家，我國危險廢物(以下簡稱“危廢”)焚燒處置和凈化工藝起步時間較晚。早在20世紀80年代，西方國家便著重研究危廢焚燒處置工藝，而且取得了一定成就。在廢物集中處置、運載以及監(jiān)管等方面，已經(jīng)形成了完備的體系。我國目前主要針對危廢焚燒整體體系進行主要研究，采用先進技術進行焚燒處理，通過高溫改變廢物內(nèi)部結構，進而達到改變廢物有害化學特性的目的，減少廢物體量。本文針對我國危廢焚燒處置和凈化技術進行分析，探討進一步提高工藝技術的思路。

1 危廢焚燒處置技術分析

焚燒處置，是高溫處理技術方法。在經(jīng)過高溫焚燒之后，危廢的體積會有所減少，其中有毒物質以及有害物質隨之得以降解，或者被徹底去除。同時，在高溫焚燒后，會形成煙氣，使用有關設備進行處理。危廢焚燒處置技術在應用方面，主要結合危廢種類、危廢特性及危廢燃燒特點等要素進行分類處理，選擇對應的焚燒爐和具體工藝流程進行著重處置。

單從危廢焚燒處置技術工藝流程這一方面來看，危廢焚燒處置技術涵蓋焚燒系統(tǒng)、煙氣急冷系統(tǒng)、預熱利用系統(tǒng)以及預處理系統(tǒng)等諸多系統(tǒng)。預處理和進料系統(tǒng)，主要是針對危廢易燃物質做防爆處理以及防火處理，能夠保障危廢在破碎過程中，始終持有安全性。在進料密封以及處理這一方面，為了保障焚燒系統(tǒng)足夠安全，通過設置雙液壓翻板門的方法進料，無需同時啟動兩級閥門，在單獨進料，上部進料斗料位達到設定值，便會自動打開上部液壓門，在落料完成后，會自動關閉上部液壓門，再繼續(xù)打開下部液壓門。結合具體實踐進行分析，在處置危廢時，通過焚燒處置方法，處置過程中回轉窖、流化床焚燒爐以及爐排焚燒爐等，都是常見的裝置。使用爐排焚燒爐處置普通危廢，使用立式焚燒爐處置液體危廢和氣體危廢，使用回轉磚窖處置醫(yī)療危廢。不同的危廢，需要使用不同裝置進行處理。

2 危廢焚燒處置相關工藝介紹

2.1 回轉窖焚燒系統(tǒng)

回轉窖焚燒系統(tǒng)，主要是由回轉窖以及二燃室、輔助系統(tǒng)和其他除渣裝置共同構成。回轉窖內(nèi)部材料通常都屬于耐火材料，而且可以有效地適應危險廢物，能夠針對各類危險廢物進行高效處理。一般來講，回轉窖在處理危險廢物之際，需要嚴格控制溫度，主要通過燃燒器燃料量調節(jié)溫度。二燃室的存在與應用，能夠把回轉窖中并未完全燃燒顆粒進行進一步處理，充分燃燒，并且排除。除此之外，二燃室還有一個功能，則針對焚燒爐中的煙氣進行分離，通過這種方式，能夠分解煙氣內(nèi)存在的有害成分。

2.2 安全填埋法

安全填埋法主要是把焚燒飛灰在現(xiàn)場內(nèi)，通過簡單方式進行處理，再將其運送到安全填埋場進行填埋處理。這種方法是目前極其可靠的處理焚燒飛灰的有效手段，然而在建設安全填埋場之際，運行費用居高不下，是很多垃圾焚燒單位無法承受的，而且不能達到減量化以及兼容化效果，所以在日后應盡量避免應用這種方法。

2.3 尾氣凈化及灰渣處置

危險廢棄物在燃燒過程中，可能會分解出其他的物質。在其產(chǎn)生高溫煙氣后，會自動換氣，導致溫度變低，也可能促進其他物質重新合成。若想解決這種問題，就需要通過急冷裝置，為高溫煙氣急速降溫，保障其溫度達到理想效果，才能高效處理煙氣內(nèi)的各種酸性氣體、重金屬以及粉塵，從而達到凈化危險廢棄物尾氣的目的。危險廢棄物焚燒后，會產(chǎn)生各種各樣的灰渣，可能包含無機物，以及沒有燃盡的有機物，甚至還會存在帶有毒性的物質。如果不針對這些灰渣進行高效處理，勢必會污染自然環(huán)境。為了有效處理焚燒后產(chǎn)生的各種灰渣，則應采用穩(wěn)定固化技術，從而包容灰渣中的各種污染成分，達到遷移危險廢棄物毒性的目的。

3 焚燒處理工藝設計

3.1 回轉窯熱損失驗證

在回轉窯產(chǎn)生熱力過程中，以天然氣燃燒時產(chǎn)生的熱量為能源，能夠促使危險廢物在短暫時間內(nèi)迅速提高溫度，進而熱解或干燥。但是，在回轉窖中存在的熱量來源是各種燃料燃燒后成的熱量。所以，其傳熱的過程是高溫煙氣熱量通過輻射作用，在窯壁內(nèi)產(chǎn)生作用，進而把危險廢物和窯壁互相傳熱。在耐熱層、鋼板以及耐火層作用下，將所有熱量傳到窯表面。這時，熱損失和排煙熱損失、灰渣物理熱損失等并未被完全燃燒以及損失掉。

3.2 爐排爐部分結構設計

爐排爐在具體工作過程中，所發(fā)揮的作用就是堆積危險廢物，而且能夠保障所有危險廢物被充分燃燒[1]。這一組成部分以爐排為核心，爐排構成采樣多為鑄鐵，在爐排和爐排間，要保持恰到好處的距離，這樣才能保證后期燃燒過程中進入充足空氣。同時，在爐排爐中，還需要添加供風系統(tǒng)，達到助燃效果。一般情況下，會將這一部分劃分成三大部分，分別是回轉窖部分、二燃室部分以及爐排部分。針對爐排爐的支撐結構進行固定，通常會選擇角鋼材料來發(fā)揮固定的作用，角鋼其實也可以稱之為“角鐵”，主要是一種兩邊互相垂直的長形條鋼材料，可以結合不同結構做出對應改變，最終實現(xiàn)有效的處理效果。

3.3 爐排爐熱損失驗證

在爐排爐內(nèi)，主要熱源就是回轉窖內(nèi)未曾完全燃燒的危險廢物。所以，在爐排爐內(nèi)部傳熱，主要是通過廢物產(chǎn)生的熱量達到傳熱效果。整體傳熱，在經(jīng)過分析后，可以將其總結為危險廢物和爐排爐壁面間的傳熱以及爐排爐內(nèi)部通過防火層、隔熱層向外進行傳熱。這樣一來，便可以發(fā)現(xiàn)在爐排爐之內(nèi)出現(xiàn)熱損失，多為工業(yè)廢物并未完全燃燒而導致的熱損失。與此同時，在機械部件冷卻過程中，也會出現(xiàn)熱損失，把熱損失回傳到二燃室內(nèi)，由于密封不嚴，進而加劇熱損失。不可否認，爐排爐內(nèi)的熱損失，是無法避免的，所以這一點仍需在日后持續(xù)研究。

3.4 二燃室部分結構設計

在整體的焚燒系統(tǒng)內(nèi)，爐排爐位于二燃室的前面，而把爐排爐和二燃室進行連接，需要通過一個長方形面才能完成連接任務。二燃室在整體造型方面，如同球面，所以在其隔熱結構這一方面，通常是由鋼板、隔熱層和耐火磚共同組成。但是，在具體施工過程中，具有一定難度。所以，通常會選擇相同材質的耐火混凝土進行建筑。由于二燃室向外排出的熱氣溫偏高，所以在后續(xù)處理的時候，如果處理不當，就會散發(fā)出很多有害物質以及有毒物質，這就需要在二燃室煙氣排口處設置彎頭結構[2]。

3.5 二燃室熱損失驗證

二燃室內(nèi)部主要熱量來源，是爐排爐內(nèi)進入到二燃室中的爐氣。所以，爐器溫度不高時，就需要器啟動備用燒嘴。當燃料燃燒達到具體熱度時，其所產(chǎn)生的熱量，便成為了最佳熱量來源。二燃室之內(nèi)的熱損失，同樣是來自于煙氣帶走大量熱量這一點，所以應避免異常散熱，或者是在進料時，天然氣并未完全燃燒，產(chǎn)生了熱損失[3]。

4 危廢焚燒處置技術的煙氣濃度波動指標分析

一般來講，焚燒爐煙氣中的污染物有粉塵、SO2、CO2、CO、HCl等。危險廢物燃燒在目前面臨著較大的難題，危險廢物成分較為復雜，存在很多形態(tài)，而且不同的危險物質會產(chǎn)生不同的破壞性影響。所以，急需針對焚燒后產(chǎn)生的各種煙氣、尾氣進行實時監(jiān)控，分析煙氣中每一種成分的含量以及比例。只有充分測量與分析，并通過在線監(jiān)控設備進行檢測，實時觀察顆粒物、CO、氮氧化物、O2以及SO2成分濃度，并測試煙氣溫度值、濕度值以及壓力值[4]。另外，還需要在燃燒爐裝置中添加監(jiān)控設備，通過在線檢測方法檢測二燃室內(nèi)氣溫以及出口處的氧氣含量。結合具體數(shù)據(jù)，控制煙氣濃度。另外，也可以通過煙氣急冷的方法，減少煙氣濃度，防止煙氣濃度異常波動。通過急冷塔，發(fā)揮急冷塔優(yōu)勢作用，在空氣中迅速壓縮，進而導致冷水迅速霧化，煙氣在霧化冷卻過程中，溫度會迅速下降，進而可以防止出現(xiàn)有毒氣體，真正達到凈化煙氣的效果。

5 危廢焚燒處置工程的優(yōu)化路徑

5.1 加強危廢焚燒處置技術的認識

在處理污染物問題時，由于人類缺少分類處理意識，而且長期受粗放式經(jīng)濟發(fā)展理念的影響，導致環(huán)境備受污染，而且污染程度極其嚴重。為此，在日后應持續(xù)增強人們關于環(huán)境護的意識，通過電視、微信、微博等平臺全面宣傳危險廢物處理的重要性，以便能在思想層面增強人們關于危險固廢處理認知[5]。

5.2 健全頂層制度設計及監(jiān)督日常管理

分別在垃圾分類、廢物轉移監(jiān)管以及碳減排等方面強化頂層制度設計，以便能進一步優(yōu)化我國固廢協(xié)同處理機制。從垃圾產(chǎn)生源頭這一方面，針對垃圾進行分類運輸以及預處理。目前，我國僅在危廢這一方面制定了轉移聯(lián)單制度以及分類名錄。所以，在日后仍需持續(xù)完善危廢分類管理機制和監(jiān)管體系。針對危廢焚燒處置設置“一企一策”的管理制度，并且嚴格細化每一項管理內(nèi)容，重點加強危廢接收環(huán)節(jié)管理、儲存環(huán)節(jié)管理以及預處理環(huán)節(jié)管理，嚴謹控制每一環(huán)節(jié)品質。當然，要以焚燒處置環(huán)節(jié)管理為重點，針對煙氣排放控制以及焚燒處置殘渣管理等方面加強日常監(jiān)督[6]。最后，要探索行之有效的分級管理機制，把危廢焚燒處置列入到環(huán)保信用體系之內(nèi)，并嚴格檢測環(huán)保主體是否存在責任落實不到位等問題，如若存在環(huán)境違法行為以及安全生產(chǎn)違法行為，則要立即進行處罰。

5.3 研究核心技術及裝配并提升認知水平

相關部門應結合我國危廢焚燒處置需求，研發(fā)新的技術，并且可以和相關企業(yè)或者是高校進行合作，共同學習先進的技術和管理方法。結合國情，探索適合我國國情的危廢焚燒處置技術，并研究相關專業(yè)裝備和智能設施，加速危廢焚燒處置機制研究腳步，增強環(huán)境安全管理水準，并且進一步研究危廢焚燒處置處理問題以及資源化利用問題[7]。除此之外，條件允許情況下，應加強示范工程建設。目前，大多公眾關于危廢焚燒處置過程中的污染物控制以及風險控制關鍵環(huán)節(jié)的管理重點并不了解，所以可以創(chuàng)建示范工程，全面推廣危廢焚燒處置技術，增強社會公眾關于危廢燃燒處置技術的認知水準，并促進該項技術迅速發(fā)展。

5.4 注重應用余熱回收利用技術

危險廢物焚燒煙氣溫度可達1 100℃左右，這些熱能若不能有效利用，是對資源的浪費。但由于廢物焚燒煙氣中存在腐蝕性氣體以及煙塵，難以直接應用，所以需要使用余熱鍋爐換熱把熱源變成飽和蒸汽。

因危險廢物焚燒煙氣具有特殊性，所以常常出現(xiàn)積灰以及腐蝕性現(xiàn)象。因此，選擇合適的余熱鍋爐非常重要。相對于傳統(tǒng)的水管式對流換熱余熱鍋爐，自主研發(fā)的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐具有較大的優(yōu)點。單鍋筒膜式壁余熱鍋爐通常以輻射換熱為主，不設對流換熱面，鍋爐本體以及煙道內(nèi)并不會展產(chǎn)生大量煙塵，所以不會有嚴重的堵塞現(xiàn)象，阻力偏小，而且能長期運行。余熱鍋爐選定后，就是對余熱進行梯級回收利用。一級余熱回收利用主要是對飽和蒸汽的使用。余熱鍋爐產(chǎn)生150～160 ℃的飽和蒸汽，作為優(yōu)質熱源，可以充分開發(fā)利用到危險廢物焚燒系統(tǒng)中，比如用于危廢焚燒的煙氣加熱器和空氣加熱器，以及危廢污泥的烘干脫水。二級余熱發(fā)電技術目前在危險廢物焚燒單位中應用較少，介于危廢焚燒可發(fā)電的熱能較少、工況穩(wěn)定性差、發(fā)電機組維護要求高等因素，考慮使用螺桿發(fā)電機組進行發(fā)電。三級余熱回收利用主要是利用一級、二級余熱回收利用后的乏汽中的熱焓，通過汽水換熱器，將熱能置換出來。

危廢焚燒單位通過以上余熱梯級利用，可進一步提高能源利用效率，并且取得一定的經(jīng)濟效益及社會效益，符合清潔生產(chǎn)及循環(huán)經(jīng)濟理念。

6 結語

綜上所述，危險廢物處置能力的建設，是危險廢物污染防治工作的關鍵前提以及必要基礎。但是，建設危廢焚燒處置能力，絕非一件容易之事，這屬于危廢處置能力建設時的重點內(nèi)容。本文主要針對現(xiàn)有的危廢焚燒處理現(xiàn)狀做出了分析，并總結了難點，提出了對應的建議和對策，希望能全面完善危險廢物焚燒處置體系，為我國日后高效處理危險廢物帶來保障。