隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)廢物特別是危險廢物的數(shù)量和種類不斷增多，已引起政府和公眾的極大關(guān)注。危險廢物的隨地排放和不合理處置會危害人們的健康，長期積累將嚴重破壞人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，其破壞程度遠大于生活垃圾。危險廢物已成為世界性范圍的突出公害，積極開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新設備，開展對危險廢物的集中管理和綜合處置，減少和消除其污染已是當務之急。國家《“十二五”危險廢物污染防治規(guī)劃》中提出:“統(tǒng)籌推進危險廢物焚燒、填埋等集中處置設施建設，各省(區(qū)、市)應將危險廢物焚燒、填埋等集中處置設施納入污染防治基礎(chǔ)保障設施，統(tǒng)籌建設;要落實責任主體，確保完成《設施建設規(guī)劃》內(nèi)相關(guān)項目建設任務。”

集中式化工園區(qū)會產(chǎn)生較大量的危險廢物，種類多為HW06(有機溶劑廢物)、HW09(油\水\烴混合物)、HW11(精蒸餾殘渣)、HW13(有機樹脂類廢物)、HW39(含酚廢物)、HW40(含醚類廢物)、HW42(廢有機溶劑)、HW49(其他廢物)、HW50(廢催化劑)。這些廢物在國家危險廢物名錄中都有明確的定義?，F(xiàn)行的危險廢物處理方法主要有焚燒和安全填埋兩種方法。根據(jù)HJ2042—2014《危險廢物處置工程技術(shù)導則》中的要求，上述類別的廢物均宜進行焚燒處理。焚燒處理不僅可以實現(xiàn)廢物的減量化和無害化，還可以對煙氣余熱進行回收利用。

在國內(nèi)外工業(yè)危險廢物焚燒技術(shù)中，應用較多的裝置有回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、機械式爐排爐和熱解氣化爐等。回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是最適用于處理工業(yè)危險廢物的裝置;機械式爐排爐由于爐排自身活動部件較多，較易腐蝕，設備維修復雜，投資較高，多用于焚燒生活垃圾;熱解氣化爐應用于處理量較少的情況，如10t/d以下的廢物焚燒。本文主要對回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝進行論述。

一、總體工藝路線

整個系統(tǒng)工藝設計必須滿足如下條件:廢物必須經(jīng)過高溫燃燒，以徹底焚毀有毒物質(zhì);煙氣中的有毒有機物也必須徹底在高溫下燃盡(《危險廢物焚燒污染控制排放標準》規(guī)定二次燃燒室焚燒溫度應大于1100℃，停留時間不低于2s);尾氣、殘渣、污水、飛灰的妥善處理和達標排放;處理全過程無接觸、無泄漏、無污染;焚燒設備保證氣密性，防止有害物質(zhì)的泄漏;為了避免裝、出料的二次污染和頻繁啟、停爐造成的煙氣中二噁英超標，系統(tǒng)必須能夠連續(xù)不間斷地運行。

化工園區(qū)中的危險廢物由專用運輸車輛運至廠區(qū)暫存庫。從廢物形態(tài)上看，可分為固體廢物、半固體廢物和液體廢物。可焚燒的固體、半固體危險廢物經(jīng)破碎預處理后，由料坑抓斗送入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐?？煞贌膹U液泵送至廢液罐區(qū)，置于儲罐內(nèi)存儲，經(jīng)過多級過濾后，通過廢液噴嘴噴入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐或二燃室進行焚燒處理。

回轉(zhuǎn)窯及整個焚燒系統(tǒng)均在負壓狀態(tài)下運行。回轉(zhuǎn)窯分為低溫和高溫兩段燃燒區(qū)域。廢物在回轉(zhuǎn)窯低溫段內(nèi)與空氣接觸，在可調(diào)節(jié)氧含量的環(huán)境中完成加熱、干燥、燃燒過程;在高溫段完成揮發(fā)及燃盡過程。廢物在揮發(fā)分揮發(fā)氣化的同時進行燃燒，揮發(fā)產(chǎn)生的大量可燃氣體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)未完全燃燒的情況下進入二燃室，在過量燃燒空氣的作用下完成完全燃燒。廢物燃盡后產(chǎn)生的灰渣掉進水封刮板出渣機，經(jīng)水淬冷卻后排出?；剞D(zhuǎn)窯高溫段焚燒溫度控制在850～1000℃，廢物在窯內(nèi)的停留時間大于1h。二燃室燃燒溫度需達到1100℃，且煙氣在高溫區(qū)停留時間大于2s，以保證有害物質(zhì)在高溫下充分分解。當溫度低于1100℃時，增加二燃室燃燒器的輔助燃料噴入量，以確保爐溫升至1100℃以上。

回轉(zhuǎn)窯和二燃室燃燒所用的空氣通過助燃風機供給，采用變頻調(diào)節(jié)，使廢物的燃燒處于較佳狀態(tài)。同時，當余熱鍋爐煙氣溫度為900～1050℃時，在水冷壁上均勻噴灑尿素溶液，以熱力脫硝工藝去除爐內(nèi)部分NOx。

從二燃室出來的1100℃煙氣進入余熱鍋爐，進行余熱回收，同時利用煙氣熱量產(chǎn)生飽和蒸汽，余熱鍋爐出口煙氣溫度約為550℃。從余熱鍋爐出來的煙氣進入急冷塔，并將鍋爐排污水、二級洗滌塔排污水和自來水送入急冷塔內(nèi)，使煙氣溫度在1s內(nèi)迅速降至200℃以下，以減少二噁英的再合成。經(jīng)急冷降溫后的煙氣進入干式脫酸系統(tǒng)進行脫酸處理，即在布袋除塵器入口煙道上噴入消石灰和活性炭，吸附煙氣中的酸性氣體、重金屬、二噁英等有害物質(zhì)。經(jīng)脫酸處理后的煙氣隨后進入袋式除塵器，煙氣中的飛灰被捕獲后以干態(tài)形式排出。除塵后的煙氣經(jīng)過兩級洗滌塔脫除煙氣中的HCl，HF，SO2等酸性氣體，再經(jīng)除霧器除霧后，由引風機進入煙氣加熱器，最后通過煙囪排入大氣。該焚燒系統(tǒng)可分為廢物預處理系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)及煙氣處理系統(tǒng)，具體如圖1所示

二、廢物預處理系統(tǒng)

2.1廢物預處理

危險廢物由專用運輸車輛運至廠區(qū)暫存庫，并進行化驗和分類。將需要進行破碎預處理的危險廢物用叉車轉(zhuǎn)運至預處理車間的進料準備區(qū)，通過水平傳送帶和提升機將其送入廢物破碎間的進料口。桶裝廢棄物通過托盤送入被氮氣填充的破碎間，當破碎間內(nèi)氧氣含量較低時(<7%)，桶裝廢棄物通過落料槽落到粉碎塔的刀片上，托盤通過回收系統(tǒng)返回進料準備區(qū)，循環(huán)使用。破碎后的廢物經(jīng)螺旋輸送機送入料坑中存儲。

卸料站和罐區(qū)可供廢液和柴油的卸料和暫存使用，并根據(jù)進料的廢液性質(zhì)設置卸料和存儲分區(qū)。

2.2廢物進料系統(tǒng)

廢物進料系統(tǒng)主要包括固體和半固體廢物進料裝置及廢液進料系統(tǒng)。

(1)固體和半固體廢物進料裝置 ?破碎后的廢物存儲在料坑中，由抓斗送至回轉(zhuǎn)窯。進料形式有推桿進料、溜槽進料和螺旋輸送進料。工程實踐證明，溜槽進料可以防止回火、堵塞，且能夠防止廢物在進料裝置中產(chǎn)生粘結(jié)、結(jié)焦。

(2)廢液進料系統(tǒng) ?主要由廢液過濾系統(tǒng)、廢液輸送系統(tǒng)、廢液霧化噴入系統(tǒng)及有關(guān)的控制、維護等輔助設備組成。在廢液送入噴嘴前必須經(jīng)過預處理，去除廢液中的固體雜質(zhì)，以便于泵的輸送和噴嘴的霧化。由于危險廢物處置接受的廢液來源較為廣泛，種類極為復雜，多為廢礦物油、有機溶劑和乳化液類。該類廢液大多含有顆粒物質(zhì)，因此必須對廢液進行過濾，除去雜質(zhì)，使其所含固體粒徑降低至合適水平以下。有些液體廢物黏度較高，還需在罐區(qū)設置伴熱保溫措施，以保證廢液不在輸送系統(tǒng)中堵塞。在設備調(diào)試過程中確定伴熱溫度，如果伴熱溫度過高，廢液中某些沸點低的組分就會揮發(fā)出來，形成氣液兩相流，對下游的焚燒設備及輸送系統(tǒng)產(chǎn)生危害。

三、燃燒系統(tǒng)

廢物的焚燒處理只有在特定的工況下才能保證完全燃燒，即足夠高的溫度、足夠長的停留時間、良好的湍流接觸，以及過量的氧氣含量。該過程在回轉(zhuǎn)窯燃燒系統(tǒng)中一般是分成兩步完成。首先，廢物進入窯內(nèi)進行干燥、氣化及燃燒，這一過程中溫度較低，廢物中的有機成分可以充分揮發(fā);然后，帶有大量有機成分的煙氣進入下游二燃室進行充分燃燒，燃盡后的灰渣落入二燃室下方的除渣機中。上述工藝為常用的廢物燃燒處理工藝。

3.1 回轉(zhuǎn)窯

各類廢物均須通過預處理和合適的配伍才能送至回轉(zhuǎn)窯，因此良好的預處理和配伍摻混對廢物在窯內(nèi)穩(wěn)定安全的焚燒是十分重要的[5]。固體廢物由抓斗起重機送入輸送機中，并通過輸送機定量送入窯前溜槽中滾入窯內(nèi)。廢物依靠窯筒體的斜度和窯的轉(zhuǎn)動在窯內(nèi)攪拌混合。物料在燃燒的過程中與助燃空氣充分接觸，完成干燥、燃燒和燃盡的全過程，最后將燃盡的灰渣排出。廢棄物中的不可燃燒部分(灰渣)將逐漸移向轉(zhuǎn)窯末端的出渣口，灰渣滯留時間為60～150min。

回轉(zhuǎn)窯的運行溫度范圍為800～1050℃，建議運行溫度為950℃，以防止灰分熔融結(jié)渣。若廢物中的堿金屬含量較高，應適當降低運行溫度，以延長窯內(nèi)耐火材料的使用壽命。當發(fā)生回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度過高、燃燒器意外熄火、爐膛壓力過高或進料裝置消防緊急動作等情況時，都將導致廢物進料的中止。如果回轉(zhuǎn)窯內(nèi)沒有足夠的氧氣，則不允許廢物進料，這樣可以確保有機物的充分燃燒。同樣，如果爐內(nèi)溫度低于預設限度時，也將導致進料裝置停止進料。

3.2 二燃室

為保證回轉(zhuǎn)窯出來的煙氣中未燃盡的有機成分能夠在二燃室中充分燃燒，在進行二燃室的工藝設計和選型時，應滿足以下要求:煙氣溫度可以達到1100℃以上，煙氣停留時間在2s以上;頂部設置緊急排放煙囪，在發(fā)生緊急停爐情況時，可以開啟煙囪，將煙氣排入大氣，以保證下游設備的安全，且在每次排煙后，能夠自動恢復原來位置。經(jīng)回轉(zhuǎn)窯及二燃室焚燒后的灰渣熱灼減率應小于5%，燃燒效率應大于99.9%。

四、余熱鍋爐系統(tǒng)

二燃室出口處的煙氣溫度為1100℃以上，為了滿足后續(xù)階段中煙氣處理對溫度的要求，減少二噁英的再合成，提高重金屬在灰塵顆粒上的凝結(jié)度，采用膜式壁鍋爐降溫法。從二燃室出來的1100℃煙氣進入余熱鍋爐內(nèi)，通過與鍋爐水充分換熱，降溫至550℃。利用煙氣熱量產(chǎn)生過熱蒸汽，供內(nèi)部及廠區(qū)外使用。該蒸汽鍋爐既可以降低尾氣溫度，又能充分利用焚燒產(chǎn)生的熱能。鍋爐采用閉式循環(huán)，由軟化裝置、除氧水裝置、給水泵等設備提供符合鍋爐要求的除氧軟化水。

余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽可并入園區(qū)蒸汽管網(wǎng)，按照平均每噸蒸汽200元的價格，一臺蒸發(fā)量為8t/h的鍋爐，約3個月即可收回建設成本。

由于焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有腐蝕性氣體(如HCL和HF)，因此在設計鍋爐時必須考慮長期運行時的耐腐蝕性，并在鍋爐材料的選擇，以及煙氣溫度和蒸汽溫度的控制方面做特殊的處理。另外，由于煙氣中含有灰分，而這些灰分在高溫狀態(tài)下呈熔融狀態(tài)且具有很大的黏性，因此應通過輻射將煙氣溫度降至灰分的熔點以下，從而避免受熱面因灰分粘結(jié)而受到腐蝕，以及鍋爐效率下降的不利情況。

爐內(nèi)脫硝采取選擇性非催化還原技術(shù)。該技術(shù)是將尿素等還原劑噴入余熱鍋爐內(nèi)與NOx進行反應，脫除煙氣中的氮氧化物。還原劑噴入爐膛溫度為900～1050℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應，生成N2和H2O。煙氣中的氧氣卻極少與還原劑發(fā)生反應，從而達到了對氮氧化物選擇性還原的效果。

五、煙氣處理系統(tǒng)

從余熱鍋爐出來的550℃高溫煙氣在急冷塔中降至200℃以下。冷卻介質(zhì)采用下游洗滌塔中排放的廢水和市政給水。冷卻水通過霧化噴槍后，霧化成細小的顆粒，與高溫煙氣充分接觸換熱，并在短時間內(nèi)蒸發(fā)，迅速帶走熱量，使煙氣溫度急速下降。在煙道中噴入消石灰、活性炭等還原劑，捕集降溫后煙氣中的酸性物質(zhì)，并通過布袋除塵器達到除塵脫酸的目的。經(jīng)過除塵后的煙氣進入下游堿性洗滌塔，使用堿性還原劑將煙氣中未脫除的酸性氣體脫至達標。經(jīng)濕法處理后的煙氣中含水率較高，若直接排入空氣，當煙氣接觸到空氣時，溫度迅速下降，變?yōu)檫^飽和煙氣，產(chǎn)生煙霧，將破壞周邊地區(qū)的景觀，視覺效果較差。為解決上述問題，可以在下游引風機后設置煙氣加熱器，將煙氣加熱至120℃后，送至煙囪進行排放。

六、結(jié)論

(1)回轉(zhuǎn)窯+二燃室焚燒工藝能夠有效處理集中式化工園區(qū)的各類指定危險廢物。根據(jù)現(xiàn)有的工程檢測結(jié)果，焚燒后的灰渣熱灼減率和燃燒效率較高。

(2)焚燒后的高溫煙氣通過余熱鍋爐回收熱量，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟價值，對鍋爐煙氣和蒸汽溫度的合理控制可延長鍋爐壽命。

(3)根據(jù)現(xiàn)有的工程檢測結(jié)果，通過選擇性非催化還原+煙氣急冷+布袋除塵+干法脫酸+濕法脫酸煙氣的處理流程，可使得煙塵含量小于30mg/m，二氧化硫含量小于200mg/m，氮氧

化物含量小于400mg/m3，二噁英排放濃度小于0.1ngTEQ/m3，能夠滿足GB18484—2001《危險廢物焚燒污染控制標準》的要求。