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摘要:随着国家对危险废物管理重视程度的逐年提升,政策的出台、监管的加严,倒逼企业进行危险废物安全处置,促使危险废物收集处置走向正规渠道。
关键词:危险废物、焚烧处置、烟气净化
1危险废物的定义
世界卫生组织(WHO)将危险废物定义为:除生活垃圾和放射性废物之外的,由于数量、物理化学性质或传染性,当未进行适当的处理、存放、运输或处置时,会对人类健康或环境造成重大危害的废物。危险废物的危害存在潜伏性和持久性,一旦爆发很难恢复。根据我国的《国家危险废物名录》的相关规定,对危险废物的内涵和定义进行了规范,即具备腐蚀性、易燃性、某种反应性或毒性等危险性特点,以及会对自然环境或人类生命健康有一定危害的呈固态或液态的废物统称为危险废物。值得注意的是并不是同时包含以上所有特征的废物是危险废物,具备以上某一种特征的就可以划分为危险废物。
2危险废物焚烧中烟气治理措施
2.1酸性有害气体的控制与净化
危害物焚烧后产生的主要气体有:硫的氧化物,主要包括SO3、SO2;卤化物,主要包括:HCl、HF;氮和氧的化合物NOX等。
去除废气中的NOX,主要有两种方法,一种是SCR,即选择性催化还原法,另一种是SNCR,即选择性非催化还原法。SCR是指在V2O5/TIO2这种催化剂的催化作用下,废物燃烧后的废气被还原成无毒的氮气N2,这种催化脱氮反应需要在加热的环境下达到300℃的高温后才能发生,从而控制NOX的排放浓度,使其小于50mg/m3。SNCR是利用尿素或氨水这两种还原剂中的一种,通过向炉内喷入的尿素或氨水与NOX发生反应,产生水和氮气。这种反应方法可以使NOX的排放浓度更小一些。综合看来,SCR相对于SNCR来说,效果更好,但是使用的催化剂价格更高,致使成本花费更大。
2.2二噁英的控制与净化
二噁英的控制与净化主要分为三个阶段,焚烧以前的控制、焚烧中的处理以及焚烧后的净化。通常情况下,在没有氯时,二噁英是不能生成的,因此氯含量较高的Cl2比HCL作用更大,它们大多只能在适宜的反应温度下才能发生反应,即使有充足的氯源与碳源,但没有催化剂的辅助作用,也难以生成很多的二噁英。因此,在将废料排入焚烧炉以前,要进行必要的预处理,对入炉废物有严格的控制,并进行适当的配伍,挑拣出重金属含量较高的镍、铁、铜等,通过控制氯含量来控制二噁英的产生。
一般情况下,采取一氧化碳含量较低的燃烧技术,实现完全燃烧,降低与二噁英相关的有机挥发物的形成,通过"3T"技术将二燃室的温度控制在1100℃以上,使气体在高温区停留的时间延长,一般要求大于2秒,在高温区内充分搅拌送入的二次空气,使湍流度增强,以更快的氧化危险废气,使二噁英的分解更充分。为了防止二噁英在高温中的再形成,还要安排急冷设备,使烟气能够从600℃骤降到200℃,减少二噁英的产生。
灰渣与烟气是焚烧后主要的处理对象,由于二噁英在经历骤降的温度后,少量存留在空气中,主要以固态的形式存在于飞灰表面,可采用活性炭吸附法除去烟气中的二噁英,活性炭可以吸附二噁英这类特定结构的碳氢化合物,可以在袋式除尘器前布置一个鼓风风机和一个喷射器,将活性炭小颗粒喷入烟道中,用于加强对二噁英和重金属的吸附去除,最后使用袋式除尘器将这些活性炭小颗粒捕集。
2.3活性炭吸附+干法脱酸塔+袋式除尘器+湿法脱酸工艺
实际工程应用中采用活性炭吸附+干法脱酸塔+袋式除尘器+湿法脱酸工艺去除烟气中的酸性气体,急冷塔出来后在反应脱酸塔前的连接烟道中喷入活性炭,与烟气混合后进入脱酸反应塔用于吸附烟气中是有害物质;烟气从脱酸反应塔底部进入,在脱酸反应塔的底部被增湿补充水系统加湿,然后与熟石灰粉高效反应后至顶部出口排出,进入袋式除尘器;从反应塔出来后经过烟道后烟气进入布袋除尘器并在滤袋表面形成结构膜,在滤袋表面再次进行脱酸及吸附反应;烟气从布袋除尘器出来后进入湿式脱酸塔进行湿法脱酸,烟气通过整套脱酸工艺后达标排放。由布袋除尘器收集下来的飞灰,由气力输灰装置送入储灰仓。
3危险废物焚烧工艺
3.1焚烧炉型选择
在危险废弃物焚烧工艺中,焚烧炉是最为重要的设备,焚烧炉将直接影响废弃物处理效果。从近几年来看,焚烧技术得到了全面的发展,焚烧炉性结构趋于多样化,且种类的也不断增多。根据焚烧炉的结构,可以分为4种炉型,液体喷射炉、流化床焚烧、固定床和回转窑,目前回转窑使用最多,且应用范围广。回转窑属于多功能废物焚烧装置,采取热解和焚烧两种方法,不仅焚烧各种固体废物、有毒有害废物、污泥,还能对各种液体废物进行有效的处理。总而言之,回转窑具有运行费用相对较低、设备运行稳定、进料方式灵活、可处理物料种类多等明显优势。
3.2焚烧处理工艺
(1)配伍预处理
配伍预处理的控制因子主要有两点:1.均衡废物的热值和水分,保证焚烧稳定,节省辅助燃料,建议配伍后废物的热值在3000~3500kcal/kg之间;2.均衡入窑废物的成分,使入炉物质化学成分符合相关规定,以保证烟气达标排放。
(2)进料系统
1.对大块物或不易分装的废物,需经过破碎机破碎后进储存在废物储坑,通过抓吊上料进入回转窑;2.散装固体废物应根据外形尺寸的大小和检测热值,进行简单配伍后储存在废物储坑,最终通过抓吊上料进入料斗,通过液压活塞推送推入回转窑内;3.废液应通过废液雾化泵及雾化系统喷入焚烧炉进行焚烧处理。
(3)回转窑
危险废物通过进料机构送入回转窑本体内进行高温焚烧,废物在窑体内被彻底焚烧成高温烟气和灰渣。回转窑本体的合理设计是危险废物处理处置效果的基本保证。在实际工程设计时,焚烧时间一般应控制在60min左右,操作温度控制在850℃左右,炉体转速控制在0.2~5.0r/min之间。同时,为保证物料向下的传输,保持回转窑有一定的倾斜度,以2°为宜。
(4)二燃室
经回转窑燃烧产生的高温烟气和灰渣从窑尾进入二燃室。二燃室的主要功能是对一次燃烧产的烟气中未燃尽的有害物质做进一步的彻底分解销毁,以达到排放要求。按国家《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》HJ/T176-2005规定,二燃室应按1100℃以上烟气停留时间大于2s为设计要求进行计算,以保证有害的臭气和多氯化合物能够充分分解,同时抑制二噁英的生成。根据实际工程案例,二燃室可将烟气中99.99%以上的二噁英和其他有害成分彻底分解掉。
结束语:随着我国现代化工业不断发展,各种危险废物数量不断增多,且多种危险废物具有多种危险特性,包括放射性、传染性、腐蚀性、易燃易爆性、化学反应性和毒害性,如果不能对危险废物进行适当的处置和管理,那么很容易污染环境,并严重影响到人类健康和生态环境。因此危险废物的无害化处理得到了人们的关注和重视。
参考文献:
[1]张红.生活垃圾焚烧热力系统及烟气净化工艺优化设计及应用[D].重庆大学,2018.
[2]贾书庆.医疗废物焚烧炉烟气净化研究[J].资源节约与环保,2015(12):147.