危險廢物焚燒廢氣協同處理處置案例研究

葉志南

（廈門大學城鄉規劃設計研究院有限公司 福建廈門 361000）

引言

根據生態環境部2020 年12 月發布的《2020 年全國大、中城市固體廢物污染環節防治年報》公布的數據顯示，196 個大、中城市中，共產生工業危險廢物4498.9 萬噸，其中，綜合利用量2123.5 萬噸，處置量1732.1 萬噸，貯存量643.3 萬噸。工業危險廢物綜合利用量、處置量和貯存量分別占總量的47.2%、38.5%和14.3%，綜合利用和處置是工業危廢的主要途徑。工業危廢產生量位居前列的分別是山東、江蘇、浙江、廣東和四川，福建位居第21 位。生態環境部組織開展了危險廢物專項治理工作，頒發許可證4195 份。截至2019年底，全國危險廢物（含醫療廢物）許可證持證單位核準收集、利用處置能力達12896 萬噸/年，實際收集、利用處置量為3558 萬噸，其中，焚燒方式處置危險廢物247 萬噸。工業危險廢物含有有毒有害成分，其形態有液態、半固態和固態，具有毒性、腐蝕性、易燃性等危險特性，若處置不當，將對周圍生態環境及人體健康產生危害。焚燒法處理危險廢物是做好減量化及無害化的重要手段[1]。

焚燒法處理危險廢物是利用高溫分解技術，以及深度氧化綜合處理，將危險固廢中的可燃性廢物進行氧化分解，從而實現危險廢物的減量化、無害化，燃燒過程中產生的熱能可回收，具有很好的經濟效益和環境效益[2]。焚燒法處理危廢主要用于不宜回收利用其有用組分，又有一定熱值的危險廢物。但由于危險廢物種類繁多、來源廣泛，焚燒過程中會產生顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氫、氟化氫、重金屬及二噁英類等污染物，這些污染物類型及其產生量與危險廢物配比、焚燒爐控制、煙氣處理設施運行及進料情況等息息相關。

1 危險廢物焚燒廢氣特性

某危險廢物焚燒處置公司利用焚燒處理危險廢物，通過預熱、高溫發生作用，降解危險廢物中的有害污染物，在經過高溫燃燒過程中產生二噁英類、重金屬、煙塵、酸性氣體等廢氣，有害廢氣的產生主要來自焚燒車間、危廢預處理車間、卸料站、廢液罐區等各個環節。

1.1 來源

（1）車間料坑廢氣

收集的固體危廢暫時堆存于固廢坑中，這些固體危廢在破碎、暫存堆放過程中會產生顆粒物、氨、硫化氫、臭氣濃度、非甲烷總烴等污染物。

（2）焚燒車間廢氣

收集到的危險廢物需要在卸料廳、破碎區、濕渣處理車間等分別進行卸料、破碎、濕渣處理，在此過程中會產生顆粒物、氨、臭氣濃度、非甲烷總烴等[3]。

（3）預處理車間廢氣

收集到的危險廢物在焚燒前需要進行取樣、倒灌、再包裝等相關的預處理，取樣區、實驗室、再包裝區、操作間、泵送區等作業車間在預處理過程中也會產生相應的非甲烷總烴、硫化氫、氨和臭氣濃度等[4]。

（4）暫存倉庫廢氣

收集的危險廢物在卸料及暫存時都要求嚴格的封閉處理，但由于包裝不嚴或桶蓋密封不緊，也會揮發少量非甲烷烴廢氣。

1.2 特征

危險廢物焚燒系統處置過程中，涉及到危險廢物收儲、卸料、罐區焚燒等，不同場區的廢氣特征也有一定差異：危險廢物儲坑，混雜多種廢氣，且廢氣異味重；廢礦物油再生的廢氣，主要是可燃油氣、氣量小、濃度高、異味重、含氧量低；危廢倉庫區風量大，含有低濃度揮發性有機污染物。罐區周圍的混雜各種廢氣污染物、揮發性有機污染物含量變化大，氣量小，異味重[5]。

1.3 種類

危險廢物焚燒廢氣主要分為含酸腐蝕性有害氣體、煙塵及含二噁英有害氣體。危廢焚燒煙氣從余熱鍋爐出口直接進入了急冷塔，實現廢氣的急速冷卻。經冷卻塔“急冷”后，廢氣再進入到干式脫酸反應塔，與噴入塔中的消石灰充分接觸，進一步反應生成鈣鹽，鈣鹽呈粉塵狀。此后，廢氣進入袋式除塵器前噴射活性碳，利用活性炭的吸附功能，吸附廢氣中的重金屬類污染物和二噁英類污染物，經布袋除塵器過濾，進一步去除了廢氣中的顆粒物、鈣鹽等物質，廢氣進入濕式脫酸塔進口煙道，廢氣向下切進入脫酸塔，最后再加熱，使其達到180℃左右，利用排氣筒實現達標排放[6]。在此過程中，廢氣在不同的處理環節會產生不同含量的污染物。

（1）含酸腐蝕性有害氣體

主要有HCl，塑料、皮革等含機氯化物危險廢物焚燒產生的氯化氫；HF，含有氟的危險廢物在其焚燒過程中會產生含氟化氫有害廢氣；SO2，含有硫成分的危險廢物，以及輔助燃料，如助燃油在其燃燒過程中會產生二氧化硫污染物廢氣；NOx，含氮物質在其焚燒或熱分解過程中產生氮氧化物，如一氧化氮氣體，并經氣相化學反應，生成二氧化氮或五氧化二氮有害氣體。

（2）煙塵

固態危險廢物在高溫焚燒，經分解、氧化，存在未焚燒完的殘渣，體積微小的顆粒物隨著煙氣發生運動，形成煙塵，或部分未充分燃燒的含碳顆粒物，以及附著于無機鹽重金屬有機物質、重金屬物質，煙塵氣體危害性較大。

（3）含二噁英有害氣體

危險廢物焚燒產生的二噁英有害氣體包括多氯代二苯并二噁英，這一含量的危廢氣體，主要來自金屬冶煉、含氯有機物、噴漆等危廢焚燒產生。以及多氯代二苯并呋喃。當燃燒時間過短或者氧氣含量不足，在高溫焚燒時形成的碳氫化合物往往無法徹底燃燒，碳氫化合物與煙氣中的氯化物化學反應生成二噁英等有害氣體。

2 危險廢物焚燒廢氣處理工藝

某危險廢物焚燒處置公司處理危廢焚燒產生的廢氣，采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術，經凈化后的廢氣經60m高煙囪實現達標排放。

圖1 危險廢物回轉窯焚燒系統

2.1 SNCR脫硝

選用目前市場上較為成熟的SNCR 脫硝技術，將氨氣、氨水或尿素等還原劑在850-1150℃溫度區域噴入含氮氧化物的燃燒產物中，經還原反應脫除氮氧化物，生成氮氣、水及其他副產物[7]。

2.2 煙氣急冷

脫硝后，產生的煙氣經急冷塔急速冷卻，煙氣溫度從初始的600℃左右急速降至200℃以下，避開了200～400℃極易形成二噁英的溫度區，減少二噁英再合成機會；在壓縮空氣作用下，噴頭內部，壓縮空氣與水液經多次打擊，溶液被霧化為液滴，液滴與高溫煙氣充分換熱，短時間蒸發、帶走熱量，實現急速冷卻。

2.3 脫酸及除塵

首先是干法脫酸。急冷塔急速冷卻后，煙氣進入脫酸塔，危險廢物中的煙氣中的二氧化硫、氯化氫、氟化氫與氫氧化鈣發生化學反應，生成鈣鹽，去除煙氣中酸性氣體。收集下來的飛灰經固化外運填埋。其次布袋除塵。在煙道中噴入活性炭，吸附煙氣中的重金屬、二噁英污染物，煙氣經布袋除塵器時進一步去除了煙氣中的顆粒物、以及吸附了重金屬和二噁英類的活性炭。截留飛灰經固化外運填埋。再次濕法脫酸。煙氣經袋式除塵器，進入濕式脫酸塔進口煙道，用氫氧化鈉溶液去除煙氣中的氯化氫、氟化氫、二氧化硫等，濕式脫酸廢水回用煙氣急冷塔。

2.4 煙氣再熱

煙氣經濕式脫酸塔，堿液氫氧化鈉去除酸性氣體，經監測達標，加熱至180℃以上后，經60m 高排氣筒實現高空排放。

3 危廢焚燒污染防治過程控制

危險廢物焚燒過程中會產生重金屬、酸性氣體、二噁英和煙塵等，這些污染物的產生量及濃度與危險廢物配比、進料、焚燒爐控制及煙氣處理設備的運行密切相關，因此，要做好危廢焚燒污染的全過程控制，使危廢焚燒廢氣處理取得預期效果。

3.1 物料配伍

針對危險廢物來源復雜、種類多樣，無論是物理形態，還是化學性質，都存在著較大的差異性，多種危險廢物混合又發生化學反應，因此，要從物料控制環節，對危險廢物進行科學配伍，保證焚燒系統安全、廢氣污染物達標排放。根據危險廢物的焚燒特點來看，危險廢物焚燒爐中的氧體積分數低于50%時，危廢燃燒廢氣中氧的增加會增加二噁英毒性的生成當量[8]。焚燒爐中加硫，能夠與前驅物生成磺化物、與金屬生成硫酸鹽、消耗活性氯，降低焚燒環節二噁英的生成。將鈣等脫氯劑添加至焚燒爐，可降低氯化氫濃度，降低二噁英生成。因此，在物料控制配伍時做到以下幾點。

（1）保證入爐要求

從物料的含水率、熱值、容重等調整物料，減少焚燒過程中輔助燃料的使用量。

（2）保障穩定運行

從物料相容性角度進行配伍，防止不相容危廢混合產生爆炸等，影響焚燒效果。

（3）確保達標排放

嚴格遵守 《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2020），結合危廢焚燒過程中污染物生成原理，把握危廢中硫、氮、氯、重金屬等含量配比，確保焚燒生成的廢氣外排滿足最高允許排放的標準限值要求。

3.2 控制焚燒

從爐溫、攪動、停留時間和空氣供應量等因素，嚴格控制危險廢物焚燒過程，切實做好危險廢物焚燒污染控制，最大限度降低煙氣污染濃度及污染量。其中，焚燒設備設計影響危廢焚燒時間和攪動，而焚燒系統控制的運行主要受爐溫和空氣供給量因素影響。根據實際運行來看，回轉爐焚燒溫度控制在1200℃左右，有利于危險廢物中的有毒有害物質的分解。廢液焚燒爐內霧化廢液隨著煙氣上升，并與高溫氧化氣體接觸，煙氣溫度要保證在1100℃左右，爐內停留2s 左右，確保有機物焚燒殆盡，減少氮氧化物等焚燒前驅物產生。

3.3 煙氣處理

危險廢物焚燒煙氣處理包括急冷、吸附、袋式除塵和濕法洗滌等。通過對這些系統的環節控制，來進一步處理煙氣系統有害物質。例如，焚燒煙氣在急冷塔中噴水急冷，使焚燒煙氣溫度1s 降至200℃，壓縮焚燒煙氣在高溫（300-500℃）溫度去滯留時間，防止二噁英生成；利用降溫冷凝重金屬，使易揮發性重金屬附著于塵上，通過袋式除塵設備去除。再將高濃度氫氧化鈉堿液噴入煙道，進行脫酸，去除煙氣中的氯化氫、氟化氫和二氧化硫等酸性氣體[9]。脫酸后，進入布袋，去除消石灰、活性炭粉末。將除塵后的煙氣進入除酸洗滌塔，進一步捕集飛灰、除酸、去除二噁英污染物。最后，再通過加熱，使煙氣升溫至180℃左右排放。

4 案例分析

某危險廢物焚燒處置公司，接收的危廢種類主要有轄區范圍內產生的廢有機溶劑、廢礦物油、農藥廢物、醫藥廢物、精蒸餾殘渣等各種有毒有害危險廢物。該處置公司建有危險廢物焚燒處置系統一套，采用“回轉窯+二燃室”處理工藝，設計焚燒能力為50t/d，收集的固態、半固態、液態廢物均由該處置系統處理，焚燒爐煙氣排放的污染物種類較多，主要有顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氫、氟化氫、重金屬及二噁英類等污染物；煙氣中的污染物成分復雜，其焚燒煙氣廢氣處理設施進出口污染物濃度，見表1。

表1 某危險廢物焚燒廢氣中污染物產生及排放情況

采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術，通過上述工藝處理，某危險廢物焚燒處置公司焚燒爐煙囪排放出的廢氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳濃度值最大檢測結果分別為12mg/m3、10mg/m3、135mg/m3、25.5mg/m3，主要污染物指標均符合《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2020）限值要求，經凈化后的廢氣經60m高煙囪實現達標排放[10]。此外，氟化氫、氯化氫、鎘、汞、鉛、砷+鎳、鉻+錫+銅+銻+錳、二噁英類等污染物日均濃度值的最大檢測結果分別是2.39mg/m3、16.5mg/m3、0.801μg/m3、3.23μg/m3、＜0.20μg/m3、846.6μg/m3、624.7μg/m3、0.019TEQng/m3，其他污染物指標排放濃度均滿足《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2020）的標準限值要求，取得了良好的處理效果，工藝技術具有良好的市場應用和推廣前景。

結語

（1）采用“SNCR 脫硝+煙氣急冷+干法脫酸+布袋除塵器+濕法脫酸”凈化工藝技術，處理處置危險廢物焚燒廢氣，可有效解決危險廢物處理處置出路及技術工藝問題，處理工藝技術合理可行，滿足環保標準和要求。因此，該工藝技術具有很好的應用和推廣價值。

（2）該危險廢物焚燒系統采用回轉窯處理工藝，適用于不同特性的危險廢物焚燒處理。其中，煙氣處理系統采用先進配備，可有效實現煙氣處理后的達標排放；分類收集及分質預處理的物化系統，可有效去除危險廢物廢液中的有機物及重金屬成分。

（3）危險廢物焚燒工藝技術成熟，在焚燒系統產生的有毒有害廢氣，可從物料配伍、焚燒控制和煙氣處理等環節協同處置，并關注各處理環節的安全性、可行性和經濟性。危險廢物焚燒不同特性的廢氣，在其收集、輸送、風量控制、停留時間、溫度控制等方面，協同做好煙氣處理及效果評估，既要充分考慮焚燒系統與其他設備協調性，也要從經濟效益考量，不占用焚燒產能，實現經濟效益的最大化。

（4）建議根據工藝設計思路，進一步優化，確定各工藝單元廢水產生量及特點，并據此詳細設計廠區廢水處理系統。