回轉窯焚燒爐的廢氣污染影響分析及治理措施

董少軍

（廈門益家美環?？萍加邢薰?，福建 廈門 361000）

引言

固體廢物經過焚燒可減重80%以上、減容90%以上，與其他處理技術比較，減量化是其最卓越的效果。根據技術規范，危險廢物焚燒爐的技術指標要求危險廢物的焚毀去除率應≥99.99%[1]。焚燒技術不僅可以焚毀廢物中的大部分有害成分，實現廢物的減量化、無害化，達到減排的目的，還能夠將回收焚燒過程的余熱回用于生產，從而達到節能的目的。

1 項目背景

福建省某制糖企業是一家主要從事食品添加劑生產的企業，現有產品主要有三氯蔗糖、褪黑素和硫辛酸，在生產過程中產生了廢有機溶劑、精餾釜殘、廢機油、廢活性炭，污水處理站污泥、焦糖類物質等，除了焦糖類物質外均屬于危險廢物。由于危險廢物在產生、暫存、轉運等方面均存在較大的環境風險，且危險廢物的處理也需要較大的經濟投入，一般固廢量較大。為了滿足固體廢物“減量化、資源化、無害化”的處理要求，降低危險廢物的環境風險和企業處理成本，提升企業的形象，該企業擬投資1 500萬元建設固廢焚燒爐1座，設計采用回轉窯+二燃室的焚燒技術。項目設計規模為50 t/d、其中回轉窯內焚燒分配10 t/d固廢，15 t/d廢液、二燃室內焚燒分配25 t/d廢液，年產副產品飽和蒸汽（1.0 MPa（G）、550 ℃）55 440 t。

2 廢氣污染源分析

2.1 有組織廢氣

根據企業提供的資料，本次擬送入焚燒爐焚燒的固體廢物主要含有碳、氫、氧元素，還有少量的氯元素。因此，擬建項目焚燒煙氣主要有酸性廢氣（主要包括二氧化硫、氮氧化物、氯化氫）、二噁英、煙塵、非甲烷總烴等。此外，項目輔助燃料采用天然氣，屬于清潔能源，其燃燒廢氣中含有少量SO2、NOx、煙塵。

本次焚燒爐為50 t/d回轉窯焚燒，焚燒的固廢95%來自三氯蔗糖生產線，5%來自褪黑素和硫辛酸生產線。焚燒爐廢氣采取“SNCR+余熱鍋爐+半干式急冷+干式反應系統+布袋除塵+三級堿液噴淋+二級水洗+45m排氣筒”措施。

項目企業二廠設置了一臺15 t/d（625 kg/h）的回轉窯焚燒爐，主要焚燒總計焚燒危險廢物（19 t/a）、有機母液（310 t/a）和含焦糖類物質（3 631 t/a，占91.6%），共計3 960噸/年。二廠焚燒爐廢氣采取“SNCR +余熱回收+急冷+脈沖布袋除塵器+四級堿液（氨水+雙氧水）噴淋+一級水噴淋+一根35 m高排氣筒”措施。

綜上，本項目的焚燒物質、焚燒爐爐型及廢氣處理措施相似，因此本項目廢氣可以類比企業二廠焚燒爐的廢氣監測數據。根據類比結果，本項目各污染物排放濃度為：顆粒物為30 mg/m3、SO2為20 mg/m3、NOX為 200 mg/m3、CO為43.3 mg/m3、HCl 為18.2 m g/m3、氨為54.6 m g/m3、非甲烷總烴為13.7 mg/m3、二噁英為0.13 TEQng/m3。

2.2 無組織廢氣

2.2.1 焚燒車間

在正常工況下，項目焚燒車間的無組織排放源主要為車輛、人員進出焚燒車間時造成的少量廢氣無組織逸散。

2.2.2 配伍料坑

同時從受料坑上方抽取坑內氣體并經預熱后送入焚燒爐，用作焚燒爐的助燃空氣，并控制惡臭氣體的排放。在打開料坑投入固體廢物時，惡臭為無組織排放。

3 焚燒爐廢氣影響預測分析

3.1 預測模型

3.1.1 預測模型選取結果及選取依據

本次大氣環境影響評價的數值預測采用商業應用軟件EIAProA，系由六五軟件工作室開發。為如實反應本項目大氣污染物對大氣環境的影響，本次評價使用導則推薦的AERMOD模式預測主要污染物對環境的影響。由于本次評價基本年內風速≤0.5 m/s的持續時間小于72 h，且近20年統計的全年靜風頻率小于35%，根據導則不需要用CALPUFF模型進一步模擬。

3.1.2 氣象數據

氣象數據為廈門市2022年觀測氣象數據和模擬高空氣象數據。

3.1.3 地形數據

地形數據采用“SRTM 90m Digital Elevation Data”，數據分辨率90 m。采用實際地形進行預測，采用AERMAP地形處理模式對地形數據進行處理，地形數據范圍如下：①數據列數：682，數據行數：623。②區域四個頂點的坐標（經度，緯度）西北角（117.068 75，26.273 75），東北角（117.636 25，26.273 75），西南角（117.068 75，25.755 416 666 666 7），東南角（117.636 25，25.755 416 666 666 7）。③東西向網格間距：3（秒），南北向網格間距：3（秒）。

3.1.4 地面參數

環評預測中地面特征參數以正午反照率、BOWEN、精糙度表示；地面時間周期：按季度；地表特征參數見表1。

表1 地表特征參數

3.1.5 其他參數設置

其他參數設置：不考慮建筑物下洗；不考慮顆粒物干濕沉降和化學轉化；不考慮二次污染物預測。

3.2 預測范圍及預測點

3.2.1 預測范圍

本項目大氣評價范圍為以焚燒爐煙囪基座為中心原點（0，0），邊長為5 km的矩形范圍，該范圍覆蓋了評價范圍及各污染物短期濃度貢獻值占標率大于10%的區域。

3.2.2 預測點

采用直角坐標網格。預測點選取敏感點，預測網格取50 m×50 m，共計21 005個點。中心點坐標：以正東向為X 軸正方向，以正北向為Y 軸正方向。①關心點：6個；②各關心點高程：模式計算時由通過地形數據自動選??；③AERMOD預測方案；④運行方式：一般方式；⑤平均時間：小時、日平均、年平均；⑥常用模式選項：預測考慮全部源速度優化。

3.3 預測情景、預測因子及評價內容

預測內容和評價內容見表2。

表2 預測內容和評價內容

3.4 預測結果分析

項目新增源排放的污染物在評價范圍內預測貢獻情況：PM10網格點預測最大小時、日均和年均占標率為9.74%、4.17%和1.15%；PM2.5網格點預測最大小時、日均和年均占標率為16.24%、6.25%和1.48%；SO2網格點預測最大小時、日均和年均占標率為9.78%、4.1/%和117%；NOx網格點預測最大小時、日均和年均占標率為73.26%、23.5%和1.18%；NO2網格點預測最大小時、日均和年均占標率為73.07%、23.44%和5.18%；CO網格點預測最大小時、日均和年均占標率為1.06%、0.34%和0.07%；HCl網格點預測最大小時、日均占標率為25.33%、0.34%和10.83%；NH3網格點預測最大時均占標率為24.7%；非甲烷總烴網格點預測最大小時、日均占標率為16.08%、2.75%；二噁英網格點預測最大小時、日均和年均占標率為0.01%、0和0。

綜上，項目新增源排放的各污染物在評價范圍內預測貢獻值情況為：評價區域所有二類區敏感點時均、日均值占標率均符合≤100%的要求，年均值占標率符合≤30%的要求。

4 焚燒爐廢氣治理措施

4.1 有組織廢氣收集措施

焚燒爐廢氣擬采用的廢氣收集及處理工藝見圖1。

圖1 廢氣收集處理措施流程圖

4.2 有組織廢氣處理措施

4.2.1 焚燒煙氣全過程污染控制

4.2.1.1 爐前配伍

本項目焚燒廢物來自廠區現有工程的固體廢物（含一般固廢和危險廢物），其中焦糖類物質占比較大（約為95%），成分波動不大，焚燒固體廢物前應將殘液混合均勻，以使其熱值、氯含量滿足焚燒爐的入爐要求，有利于固體廢物的充分焚燒。

4.2.1.2 “3T+E”控制

研究表明，當焚燒溫度≥1 100 ℃，停留時間大于2 s時，可以分解煙氣中99.99%以上的二噁英和其他有害成分[2]，并保證一定程度過量空氣的供給（空氣過剩系數>1.1），保證低濃度的CO，避免二噁英在還原條件下二次合成而對環境造成二次污染。

4.2.1.3 余熱回收利用

二燃室產生的髙溫煙氣通過余熱鍋爐水冷降溫和除去少量煙塵，回收利用煙氣中的熱量，可同時降溫和回收能量，煙氣溫度降到500 ℃左右，避開二噁英物質高度合成的200～500 ℃區間。

4.2.1.4 尾氣處理

本項目焚燒爐廢氣包括酸性廢氣（主要包括二氧化硫、氮氧化物、氯化氫）、二噁英、煙塵、非甲烷總烴等，項目焚燒廢氣采取“SNCR+半干式急冷+消石灰活性炭噴射+布袋除塵+濕法脫酸”組合措施才能有效去除。

4.2.1.5 煙氣在線監控

本項目尾氣通過安裝煙氣在線監控系統進行實時監測。當某項指標超限時，控制室產生聲光報警，并啟動聯鎖保護程序。

4.2.2 廢氣治理措施評述

4.2.2.1 顆粒物治理措施評述

焚燒尾氣通過急冷吸收塔+高效布袋除塵器+水洗塔，可以逐步去除大顆粒、小顆粒物以及進一步去除顆粒物，其中布袋除塵器對煙塵的去除率達到99.5%以上[3]。

4.2.2.2 酸性氣體（HCl、SO2等）治理措施評述

焚燒煙氣中的酸性氣體常用濕法、干法、半干法三種方法中的一種或組合使用。濕法洗滌通常安裝于布袋除塵器后，可以避免結露，而干法和半干法工藝通?？砂惭b于干式除塵器之前。就酸性氣體凈化效率而言，濕法＞半干法＞干法，詳見表3。

表3 三種凈化方法特點比較

本項目采用三級堿液（氨水+NaOH）噴淋+二級水噴淋組合工藝控制焚燒廢氣中酸性氣體和氨氣排放技術上是可行的。

4.2.2.3 NOX治理措施評述

綜合對比主流脫硝技術，SNCR脫硝法更適用于有煙氣急冷工藝的焚燒爐裝置，本項目采用氨水作為脫硝劑。為了控制NOX的排放，對反應區域采用絕熱方式，使煙氣溫度始終維持在高效SNCR反應的溫度區間。另外，為了使SNCR反應充分完成，通過絕熱區域直徑和高度的合理設計，可以確保煙氣在絕熱反應區域有足夠的停留時間（1 s以上）。根據相關文獻可知，采用SNCR對NOX的去除率可達50%～60%[4]。

4.2.2.4 二噁英治理措施評述

本項目采用燃燒控制+急冷控制+尾氣處置控制二噁英的產生與排放。據國外焚燒處理廠的實踐資料表明，通過“三T”控制可分解廢物中99.99%的原生二噁英；急冷控制通過噴淋水霧將廢氣在1 s內急冷至200 ℃以下，防止二噁英的二次合成；項目擬采用活性炭噴射高效凈化吸附，確保非甲烷總烴、二噁英達標排放。

綜上所述，本項目廢氣污染防治措施滿足《排污許可證申請與合法技術規范 危險廢物焚燒》（HJ 1038-2019）[5]的要求。采用“SNCR+半干式急冷+消石灰活性炭噴射+布袋除塵+濕法脫酸”工藝后可以確保焚燒煙氣的排放滿足《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2020），該焚燒廢氣治理措施可行。

4.3 無組織廢氣

項目無組織排放廢氣主要通過以下幾點進行控制：（1）固廢貯存過程應保證儲罐的密封性。（2）項目焚燒處置裝置工作時為微負壓，且采取PLC組成集散控制系統進行實時監控，當焚燒設備出現故障時應立即停止工作，并且自動啟動應急系統，防止有害氣體不經處理直接排放。（3）焚燒過程中產生的底渣，系統采用濕式刮渣機進行自動除灰，底渣經高溫燃燒后，其中的有機質得到分解，因而無明顯氣味。同時，除塵器飛灰由輸送裝置進入密閉的灰倉收集，并定期轉入灰渣周轉箱，轉移至危廢暫存間，在此操作過程中進行適當的噴淋、覆蓋，防止出現揚塵和泄漏現象。（4）氨水儲罐在正常儲存過程中排放的氨氣很少，僅考慮裝卸過程或者密封連接處跑冒滴漏逸散的少量氨氣。建設單位已經制定LDAR計劃，定期檢查并及時維修，降低了氨水跑冒滴漏現象。（5）配伍料坑惡臭：本項目防止配伍料坑惡臭氣體外溢，配伍車間保持微負壓狀態，廢氣經收集后引入焚燒爐進行焚燒處理，同時從受料坑上方抽取坑內氣體并經預熱后送入焚燒爐，用于焚燒爐的助燃空氣，從而控制惡臭氣體排放。同時，建設單位應加強管理和巡查，并進行崗前培訓，規范操作，以確保焚燒爐尾氣污染物能夠達標排放。

5 結語

福建某制糖企業設計采用“SNCR+半干式急冷+消石灰活性炭噴射+布袋除塵+濕法脫酸”措施處理焚燒爐廢氣，煙氣凈化系統將煙氣中的酸性廢氣組分、煙塵、二噁英類物質、非甲烷總烴等各項污染物凈化至達標排放，廢氣治理措施可行。