燃煤電廠耦合污泥摻燒固體副產物危險特性分析

摘要：城市市政污泥及印染污泥經過干化處理后，與燃煤均勻摻混送入爐膛焚燒，產生的粉煤灰、爐渣作為一般固體廢物外售綜合利用。由于污泥來源廣泛，污泥中存在的少量重金屬可能具有一定的危險特性，會隨著焚燒過程進入粉煤灰、爐渣。為了避免錯將危險廢物當做一般固體廢物處置的情況發生，并進一步明確產生的粉煤灰和爐渣的固廢屬性，本次研究對粉煤灰、爐渣的固廢屬性開展檢測工作，檢測結果表明，粉煤灰和爐渣的固廢屬性為一般固體廢物，不具備危險特性。

關鍵詞：污泥摻燒；粉煤灰；爐渣；危險特性；一般固體廢物

引言

隨著我國經濟迅速發展和能源消耗量的持續增長[1]，各種新興能源被不斷開發，但燃煤發電仍占主導地位[2][3]。粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，大部分由球形玻璃狀顆粒組成[4]，為燃煤發電的主要副產物[5～7]，產量逐年遞增[8][9]。爐渣是燃煤排出的廢渣，又稱煤渣。目前，借助燃煤機組高溫焚燒處理和已有的大氣污染控制設施，污泥等固體廢物可實現清潔資源化處置，污泥與煤摻燒是污泥無害化處理的有效技術之一[10]。

城市市政污泥及印染污泥經過干化處理，與燃煤均勻摻混后送入爐膛焚燒，產生的粉煤灰、爐渣作為一般固體廢物處理，進行綜合利用。由于污泥來源廣泛，污泥中存在的少量重金屬可能具有一定的危險特性[11]，會隨著焚燒過程進入粉煤灰、爐渣。因此，隨著國家各項環保法規的逐漸完善，為進一步驗證干化處理后的城市市政污泥及印染污泥與燃煤均勻摻混后送入爐膛焚燒的可行性，擬通過檢測粉煤灰和爐渣是否具有危險特性，來提高粉煤灰和爐渣危險特性判定的合理性。本次研究對粉煤灰、爐渣開展廢物危險特性檢測工作。

1項目概況

項目現有2臺630MW超臨界變壓運行燃煤直流爐，蒸發量2×1913t/h，燃煤量約1.25萬t/d。采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，雙塔串聯，一級塔3層噴淋層，二級塔3層噴淋層，用低氮燃燒技術＋選擇性催化還原（SCR）脫硝工藝，催化劑按2＋1層布置。耦合摻燒能力為500t/d污泥（市政污泥300t/d，印染污泥200t/d）。

2固廢危險特性分析

2.1 樣品采集

2.1.1 采樣對象

粉煤灰樣品應在污染控制設施污染物來源、設施運行負荷和效果穩定的生產期內采集；爐渣樣品應從正常生產工藝或利用工藝中分離出來的工藝環節采集；本次采樣期間，污泥處置滿負荷運行，印染污泥處置量200t/d，市政污泥處置量300t/d。

2.1.2 份樣數和份樣量

每天各采集1個份樣粉煤灰和爐渣樣品，連續30d。將連續6d采集的粉煤灰混合均勻作為1個粉煤灰份樣，連續6d采集的爐渣混合作為1個爐渣份樣。每個份樣采樣量不小于2kg。本次共檢測5個粉煤灰份樣和5個爐渣份樣，依次命名。

2.1.3 制樣和樣品的保存及預處理

采集的粉煤灰和爐渣參照技術規范中的要求進行制樣及樣品的保存，并按照《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298-2019）中分析方法的要求進行樣品處理。

2.2 樣品檢測

檢測指標見表1。

3結果

3.1 腐蝕性檢測結果

固體廢物符合下述條件之一的，屬于危險廢物的范疇[12]：①按照GB/T 15555.12-1995的規定制備的提取液，pH≥12.5或pH≤2.0；②提取溫度55℃時，GB/T 699中規定的20號鋼材的腐蝕速率≥6.35mm/a。

粉煤灰樣品的pH介于11.88～12.4之間，腐蝕速率在0.098～0.110mm/a之間。5個爐渣樣品的pH介于12.01～12.39之間，腐蝕速率在0.099～0.117mm/a之間。具體結果見表2。

粉煤灰、爐渣樣品的pH和腐蝕速率檢測結果均小于《危險廢物鑒別標準 腐蝕性鑒別》（GB 5085.1-2007）表1中所列的相應限值。

3.2 易燃性檢測結果

固體廢物符合下述條件的，屬于易燃性危險廢物的范疇[13]：在溫度25°C、大氣壓力101.3 kPa下，會因摩擦或自發性燃燒而起火，亦或經點燃后能劇烈而持續地燃燒并產生危害的固態廢物。

粉煤灰和爐渣樣品為固態狀，根據檢測結果可知，5個粉煤灰樣品和5個爐渣樣品在檢測標準規定時間內無法點燃。具體結果見表3。

3.3 反應性檢測結果

粉煤灰和爐渣常溫下穩定，無爆炸和自燃現象，可以排除爆炸反應性危險特性，粉煤灰和爐渣不屬于廢棄氧化劑或有機過氧化物。經反應性檢測結果可知，每千克粉煤灰、爐渣在酸性條件下產生的硫化氫和氰化氫含量均低于檢出限。具體結果見表4。

3.4 浸出毒性檢測結果

若該固廢浸出液中任何一種危害成分的含量，超過浸出液中危害成分濃度限值，則判定其是具有浸出毒性特征的危險廢物。

3.4.1 粉煤灰

5個粉煤灰樣品，共計12種無機元素及化合物在浸出液中檢出；非揮發性有機化合物，均未檢出；揮發性有機化合物，檢出1種[12]。12種無機元素及化合物為總銅、總鉛檢測結果介于ND～0.04mg/L之間，總鋅檢測結果介于0.05～0.12mg/L之間，總鉻檢測結果介于0.05～0.17mg/L之間，六價鉻檢測結果介于0.047～0.158mg/L之間，總汞檢測結果介于0.00067～0.0016mg/L之間，總鋇檢測結果介于0.72～1.13mg/L之間，總鎳檢測結果介于ND～0.03mg/L之間，總砷檢測結果介于ND～0.00196mg/L之間，總硒檢測結果介于0.0352～0.11mg/L之間，無機氟化物（不包括氟化鈣）檢測結果介于2.61～5.1mg/L之間，氰化物（以CN-計）檢測結果介于0.004～0.005mg/L之間；揮發性有機化合物是甲苯，檢測結果介于ND～0.004mg/L之間。

3.4.2 爐渣

5個爐渣樣品，共計9種無機元素及化合物在浸出液中有檢出；非揮發性有機化合物，均未檢出；揮發性有機化合物，檢出1種。9種無機元素及化合物為總鋅檢測結果介于0.04～0.13mg/L之間，總鉻檢測結果介于ND～0.25mg/L之間，六價鉻檢測結果介于ND～0.195mg/L之間，總汞檢測結果介于0.00066～0.00102mg/L之間，總鋇檢測結果介于0.7～2.32mg/L之間，總砷檢測結果介于ND～0.00092mg/L之間，總硒檢測結果介于0.00641～0.0718mg/L之間，無機氟化物（不包括氟化鈣）檢測結果介于1.2～3.56mg/L之間，氰化物（以CN-計）檢測結果介于ND～0.004mg/L之間；揮發性有機化合物是甲苯，檢測結果介于ND～0.0024mg/L之間。

5個粉煤灰和5個爐渣樣品的浸出液中任何一種危害成分含量檢測結果均小于GB 5085.1-2007表1中所列的濃度限值。

3.5 毒性物質含量檢測結果

根據檢測結果可知，粉煤灰和爐渣2類樣品中無機元素、石油溶劑、多氯二苯并對二噁英和多氯二苯并呋喃的含量均有檢出。檢出的石油溶劑屬于《危險廢物鑒別標準 毒性物質含量鑒別》（GB 5085.6-2007）附錄B中有毒物質。根據HJ 298-2019，當同一種毒性成分在一種以上毒性物質中存在時，以分子量最高的物質進行計算和結果判斷。將樣品中檢出的無機元素，對比GB 5085.6-2007中附錄A-E，進行毒性物質含量危險特性判斷時，列出可能涉及到的毒性物質及其最大含量，結合粉煤灰和爐渣的成分分析，綜合考慮“最不利情況假設”原則篩選對應的毒性物質進行計算。

5個粉煤灰和5個爐渣樣品的毒性物質含量檢測指標的檢測結果均不符合GB 5085.6-2007中危險廢物的標準。

結論

本次對5個粉煤灰和5個爐渣樣品檢測指標的檢測結果均不滿足《危險廢物鑒別標準 通則》（GB 5085.7-2019）中具有危險特性的相應標準，不具有危險特性。因此，本燃煤電廠產生的粉煤灰和爐渣的固廢屬性為一般固體廢物，不屬于危險廢物。

本次評價進一步確認了干化處理后的城市市政污泥及印染污泥與燃煤均勻摻混后送入爐膛焚燒產生的粉煤灰和爐渣的固廢屬性，避免了錯將危險廢物當做一般固體廢物處置的情況發生；進一步規范了企業固體廢物管理，使固體廢物在妥善堆存管理和及時委托處置的情況下，不會對周圍環境產生不良的影響。

參考文獻

[1]曾維康，萬偉，馬莉莉.多重目標約束下中國省際產業能源協同的碳排放效應[J].資源科學，2023，45（03）：549-563.

[2]張志明，桂聯政，廖達琛，等.燃煤電廠粉煤灰高值化利用研究進展[J].能源環境保護，2023，37（04）：1-11.

[3]邢靜鍇，齊德娥，秦身鈞，等.粉煤灰中有價元素的高值化利用研究進展[J].現代化工，2023，43（07）：39-43.

[4]鄧雨生，鄭文凱，盧曉斌，等.CFB鍋爐粉煤灰工藝礦物學特性[J].潔凈煤技術，2023，29（S2）：35-41.

[5]李德波，劉鵬宇，劉彥豐，等.新型電力系統規劃下燃煤電廠鍋爐機組的發展[J].廣東電力，2022，35（07）：3-13.

[6]顧敏燕，段妮娜，朱俊.污泥電廠摻燒煙氣二次污染物來源及控制標準分析[J].城市道橋與防洪，2023（01）：186-191.

[7]田榮榮，張文超，李燁，等.燃煤煙氣脫硫石膏改良鹽堿地技術研究與工程化應用進展[J].燃燒科學與技術，2022，28（06）：736-748.

[8]武靜文.粉煤灰分相提純二氧化硅及制備高硅吸附劑[D].遼寧：大連理工大學，2022.

[9]尉子夜，張鴻波.“雙碳”目標下粉煤灰綜合利用路徑分析——以內蒙古自治區為例[J].應用能源技術，2022（10）：1-5.

[10]黃偉，林英紅，羅子豐，等.燃煤電廠污泥摻燒技術及其研究進展[J].上海電力大學學報，2021，37（01）：1-4.

[11]張鴻齡，馬國峰，劉暢，等.清淤底泥處置中添加粉煤灰/爐渣對重金屬生物有效性及毒性的影響[J].環境科學學報，2017，37（01）：254-260.

[12]周麗娜，沈莉萍，張瑜，等.EPS生產廢水處理生化污泥固廢屬性鑒別研究[J].江西化工，2016（03）：57-61.

[13]閆紀憲，王紅娟.淺析當前固體廢物危險特性鑒別工作中的問題及建議[J].工業安全與環保，2021，47（11）：81-84.

作者簡介

仇斌（1982—），男，漢族，江蘇常州人，本科，工程師，主要從事火電廠環保管理工作。