危險廢物焚燒配伍的相關研究

摘要：焚燒處置法作為無害化處置危險廢物的主要方式之一，能夠處置的危險廢物種類多，處理后減量效果明顯，現階段其被普遍用來處置可以焚燒處置的危廢。由于危險廢物種類繁多、成分復雜、來源廣泛，在焚燒過程中會存在侵蝕耐火材料、腐蝕設備、造成煙氣排放超標等問題，因此，需要對廢物進行合理可行的配伍，以確保焚燒系統安全、長期穩定、經濟和環保運行。基于此，以固廢公司焚燒處置系統為實例，探討危廢焚燒配伍的相關問題。

關鍵詞：危險廢物"焚燒"配伍"工藝流程

Research"on"Combination"of"Hazardous"Waste"IncinerationYANG"TaoHanzhong"Shimen"Reservoir"Management"Bureau，"Hanzhong，"Shaanxi"Province，"723000"China

Abstract："As"one"of"the"main"ways"to"harmless"dispose"of"hazardous"waste，"incineration"disposal"method"can"dispose"of"various"kinds"of"hazardous"waste"types"and"has"a"significant"reduction"effect"after"treatment."Currently，"it"is"widely"used"for"disposing"hazardous"waste"that"can"be"incinerated."Due"to"the"wide"variety，"complex"composition，"and"extensive"sources"of"hazardous"waste，"there"are"problems"such"as"erosion"of"refractory"materials，"corrosion"of"equipment，"emission"of"excessive"smoke"during"incineration"process."Therefore，"it"is"necessary"to"carry"out"reasonably"and"feasibly"combinations"of"waste"to"ensure"the"safe，"long-term"stable，"economical"and"environmentalnbsp;friendly"operation"of"the"incineration"system."Based"on"this，"the"following"takes"the"incineration"disposal"system"of"a"solid"waste"company"as"an"example"to"explore"issues"related"to"the"compatibility"of"hazardous"waste"incineration.

Key"Words："Hazardous"waste;"Incineration;"Combination;"Production"process

根據《國家危險廢物名錄》（2021年）規定[1]，危險廢物是具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應性或者感染性等一種或者幾種危險特性的。隨著國內經濟和工業的發展，危險廢物量增長較為迅速，為處理大量的危險廢物，危險廢物處置項目也不斷增加。焚燒處置能夠有效無害化處置大部分危廢，在焚燒前，需要進行科學配伍，以達到安全、穩定經濟運行的目的。

1危險廢物焚燒工藝流程

危險廢物焚燒系統主要分為焚燒工段、余熱利用工段和尾氣凈化工段。

（1）焚燒工段包括回轉窯和二燃室。固體類、半固體類、液體類、特殊廢物等各種廢物通過不同的上料系統進入回轉窯內焚燒。危險廢物在窯內1"000"℃的高溫下進行熱解和氧化分解，最終轉化為無害的殘渣和焚燒煙氣。焚燒殘渣進入出渣機排出，燃燒產生的煙氣進入二燃室繼續燃燒，煙氣燃燒溫度達到1"100"℃以上。

（2）余熱利用工段主要為余熱鍋爐，鍋爐的側壁為膜式水冷壁結構。水與高溫煙氣在膜式壁換熱面換熱，形成一定壓力的飽和蒸汽，應用于下游煙氣加熱。經余熱鍋爐換熱后，煙氣溫度被降至550"℃，冷卻后的煙氣經過煙道進入急冷塔系統。

（3）煙氣凈化工段包括選擇性非催化還原（Selective"Non-Catalytic"Reduction，SNCR）脫硝、煙氣急冷、干法脫酸（消石灰）、活性炭噴射、布袋除塵、兩級濕法脫酸、煙氣再加熱。危險廢物在焚燒過程中會產生含有酸性氣體、重金屬及二噁英類等有害物質的煙氣，因此，需要在焚燒系統中設計能夠凈化這些污染物的設施設備，用以確保達標排放。

2危險廢物的配伍

危險廢物經過合理可行的配伍后入爐處置，可以使整個處置過程安全、穩定、經濟、環保運行，防止回轉窯溫度大幅度起落、回火、爆炸、煙氣排放超標等情況。因此，廢物在處置前必須進行試驗分析，測定熱值、氟、氯、硫等含量后才能進行配伍。為保證危險廢物的配伍科學、有效，需要通過篩選、分類、試驗分析、計算等環節。在危廢收集時，嚴格按照經營資質范圍收集有能力處置的危廢，根據分類和不相容性質進行分區貯存，再根據物料性質試驗分析的數據，通過配伍計算與運行經驗輔助得出廢物入爐配比，經料坑最終混合均勻后進入回轉窯處置。

2.1nbsp;配伍原則

2.1.1"相容性

危險廢物的來源較為廣泛，各種工業生產、醫院、高校試驗室、農藥加工共行業中，兩種以上不相容的危險廢物發生混合，會產生不可預料或不受控制的反應，繼而導致嚴重后果，如產生大量的熱、產生燃燒、發生爆炸、產生大量氣體增加設備壓力、產生有毒與可燃氣體、形成劇烈反應等。例如：酸性物質和堿性物質發生中和反應，納、鉀等化學性質活潑的金屬類和水會發生劇烈反應甚至燃爆等。為避免混合時出現上述情況，在危廢收集階段，就需要根據廢物化學成分、性質等進行簡單辨別，并在入庫時將不相容危廢分開貯存。配伍時，根據危險廢物入廠試驗分析結果，結合危險廢物相容性矩陣[2]、技術人員經驗和系統運行經驗開展配伍工作。

2.1.2"控制危險廢物入爐熱值和水分

危險廢物的熱值直接影響焚燒系統的運行經濟性。如果進窯廢物的熱值較低，那么，就需要大量的輔助燃料來保證回轉窯溫度，確保處理效果；如果進窯廢物熱值太高，回轉窯的溫度會升高，那么，為保證回轉窯正常運行溫度，就需要減少入爐廢物量，雖然節省了輔助燃料，但達不到日均處置量[3]。這兩種情況都會導致運行成本的增加。因此，危險廢物的熱值需要控制在焚燒系統設計的入爐熱值范圍內，這樣才能保證焚燒系統的運行經濟性。

2.1.3"關注危險廢物入爐元素含量

危險廢物的元素含量差別較大且成分區別也較大，有的含有一種成分，有的含有多種成分。若不分析其有害成分和含量，則集中進爐會導致煙氣排放達不到要求。氯、硫等元素含量會影響酸性氣體污染物含量，增加藥劑使用量；氟元素會侵蝕回轉窯內的耐火材料，層層剝離耐火磚；溴、碘化合物燃燒后產生有色的溴、碘氣體，難以去除。這些問題都會導致運行成本增加。所以，在配伍時，需要將這些危險廢物與其它可相容的廢物進行混合，降低入窯焚燒時的含量。一般，焚燒系統對危險廢物元素成分的入爐要求為硫含量不超過2％、氯含量不超過3％、氟含量不超過0.1％。對于單一元素含量較高的危險廢物，不能通過配伍來降低元素含量，可以采取特殊進料方式以單次少量、控制次數的形式處置。

2.1.4"控制磷含量

危險廢物中，磷在燃燒時會產生五氧化二磷，五氧化二磷對金屬產生腐蝕作用。余熱鍋爐的水冷壁為不銹鋼材質且會直接接觸五氧化二磷，腐蝕水冷壁表層，大大縮短余熱鍋爐的使用壽命。

因此，一般設計入爐磷含量小于0.5％，以減少和避免對余熱鍋爐水冷壁的腐蝕。

2.1.5"順序性

避免重金屬、堿性金屬"（主要是鈉、鉀）"和鹵素（主要是氯）同時集中入窯焚燒。危險廢物焚燒污染排放標準明確了煙氣排放的重金屬含量，因此，入爐廢物重金屬含量的控制是為了保證經凈化后的煙氣排放符合標準要求。對于重金屬含量較高的危險廢物，應通過每次少量投入、加長投料間隔時間、特殊物料進料（斗提）等方式來處置，避免集中進入料坑混合進料。

堿性金屬和鹵素元素會生成低熔鹽，導致結渣和腐蝕，影響焚燒爐的正常工況，損壞侵蝕耐火材料，影響出渣機的正常工作。因此，廢物配伍時，要求特別記錄接收廢物堿性金屬和鹵素成分。在廢物焚燒管理中，盡量錯開二者的入窯時間，和其他種類的廢物混合，降低其入窯濃度，避免同時集中入窯焚燒[4]。

2.1.6"輪換性

桶裝廢物進入焚燒爐時，可能在很短的時間內釋放出所有的熱能將其容器破壞。這會造成瞬間集中放熱，導致焚燒短時期超出系統載荷并產生強烈的煙氣流沖擊。桶裝廢物和散裝廢物堆積密度也不一樣，入窯的形態有差異。一般需要將桶裝料和散裝料進行輪換入窯，這樣能更好地抑制焚燒工況的波動。

2.2"配伍方法

在危險廢物相容的前提下，為了實現回轉窯焚燒系統的安全、穩定、經濟和環保運行，目前，大多數處置企業選用加權法來進行配伍。

配伍原則中提到危險廢物熱值是影響焚燒系統經濟、穩定運行的重要參數。因此，在配伍時，首先需要考慮的就是配伍后的廢物熱值是否符合焚燒體統的進爐要求。其次，危險廢物中的氟、氯、硫等元素的含量會影響酸性氣體（如二氧化硫、氟化氫、氯化氫等）的生成量，入窯物料中上述元素含量越大，酸性氣體的釋放量也越大。因此，在熱值符合進爐要求前提下，還要滿足氟、氯、硫等元素的進爐要求。

先建立危險廢物試驗數據庫，詳細記錄測得的熱值、鹵素元素等含量，通過計算進行配伍。

Q"="q1m1"+"q2m2"+"…"+"qnmn""""""（1）

式（1）中：Q表示n種危廢的總熱量，單位為J；q1、q2、…、qn表示第1、2、…、n種危廢的熱值，單位為J/kg；m1、m2、…、mn表示第1、2、…、n種危廢需要處置的質量，單位為kg。

S"="S1m1"+"S2m2"+"……"+"Snmn"""""（2）

式（2）中：S表示n種危廢的總硫含量，單位為mg；S1、S2、…、Sn表示第1、2、…、n種危廢的硫含量，單位為mg/kg。

CL="CL1m1+"CL2m2"+…"+"CLnmn"""（3）

式（3）中：CL表示n種危廢的總氯含量，單位為mg；CL1、CL2、…、CLn表示第1、2、…、n種危廢的氯含量，單位為mg/kg。

用需要混合處置的危廢總熱量除以總的處置量，就得到需處理危廢的平均熱值，再對比進爐要求做微調。若熱值太低，則加大高熱值物料或降低低熱值物料量，直至到達進爐要求的熱值。其他鹵素含量按照上述辦法計算，最終形成合適的配伍方案。

2.3"配伍的流程

廢物配伍一般流程如下。

（1）對需要焚燒處置的固體、半固體、液體、特殊物料等危險廢物進行入廠分析試驗，檢測熱值、氟、氯、硫等含量。

（2）危廢收集階段，根據廢物化學成分、性質等進行簡單辨別，并在入庫時將不相容危廢分開貯存，進一步確定需處置危險廢物的相容性。

（3）確保危險廢物相容性后，結合試驗分析所得熱值、氟、氯、硫等數據結果，以及技術人員經驗和系統運行經驗計算配伍。

（4）根據配伍方案，將可以入料坑混合的多種危險廢物投入料坑，對于不符合進爐尺寸要求的，還要將其進行破碎，最后通過行車抓斗混合攪拌均勻后處置。

2.4"配伍的方式

目前，危廢處置企業應用較多的配伍方式一般包括以下兩種：料坑配伍和車間配伍。

2.4.1"料坑配伍

在危險廢物料坑中進行分區，分為進料區、破碎區、待投區。按照技術部門出具的配伍方案，將需處置的危險廢物投入料坑進料區，破碎后，再通過行車抓斗進行混合攪拌均勻。

2.4.2"車間配伍

根據廢物進廠后掌握的廢物類別、來源、數量等信息，結合取樣化驗檢測的結果，建立臺賬。技術人員根據臺賬了解不同廢物的性質，按照熱值及其他元素進爐要求，通過計算制訂配伍方案，下達給生產人員執行配伍[5]。根據配伍方案，預處理人員將定量的各類型廢物轉運到預處理車間，完成破碎、拌料、混合、均質化等一系列操作。

預處理車間配伍方式需要在車間內配置破碎機和混合攪拌裝置，投入成本較大。一般都采用料坑配伍的方式。

3"結語

危險廢物配伍是焚燒處置工藝中最為基礎也是非常關鍵的一步，是整個系統經濟性、穩定性的重要保障，對焚燒系統的安全、經濟、穩定和環保運行具有重要的意義。在充分分析試驗危廢各項參數的基礎上，結合危廢相容性和配伍原則，通過計算得出參與配伍危廢的質量比例，使配伍過程更合理、有效。

參考文獻

[1]生態環境部、國家發展和改革委員會、公安部、交通運輸部、國家衛生健康委員會.國家危險廢物名錄（2021年版）[Z]．2020-11-25．

[2]胡曉煒，張浩浩，朱飛，等.危險廢物焚燒配伍理論及方法研究[J].廣州化工，2022，50（3）：204-208.

[3]張春飛，吉彥鵬.危險廢物焚燒爐渣等離子體熔融中試試驗研究[J].化學工程師，2023，37（4）：83-87.

[4]唐曉麗，張海，郝震宇，等.石化危險廢物焚燒灰渣的高溫熔融處理[J].化工環保，2023，43（3）：346-352.

[5]龍於洋，邱鈞健，宋禹翮，等.危險廢物焚燒灰-渣共熱處理對Cr和Pb的原位固定[J].環境科學學報，2023，43（6）：390-397.