長期以來,由于我國對危險廢物處置重視不夠,集中處置設施建設嚴重滯后,大部分危險廢物處于低水平綜合利用、簡單貯存或直接排放狀態。現有處置設施技術落后,集中處置率低,且二次污染嚴重,與保障環境安全和人民健康的要求存在較大差距,形勢十分嚴峻。為進一步解決危險廢物所帶來的環境問題,根據國務院頒布的《全國危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃》,未來幾年,我國將規劃建設功能齊全的綜合性危險廢物處置中心31個,新增危險廢物處置能力282萬t/d,醫療廢物集中處置設施300個,新增醫療廢物處置能力2080t/d,新、改、擴建放射性廢物庫31個,新增庫容15300m3。因此,為世界所廣泛采用的集中焚燒處置方式也自然地成為我國危險廢物處置設施建設的基本選擇。本文結合國內外危險廢物焚燒處置技術現狀,針對我國危險廢物焚燒處置設施建設缺乏統一的技術要求和技術規范的實際情況,以堅持高標準、嚴要求,確保處置設施穩定、安全、高效運行為出發點,對危險廢物焚燒處置設施各系統的設計提出了切實可行的技術要求。
1 預處理及進料系統設計
為確保整個焚燒系統正常運轉,危險廢物入爐前需依照其成分、熱值等參數進行搭配,必要時可對一些含水率高的廢物(如污泥、廢液)進行脫水處理。因此在設計危險廢物混合或加工系統時,應充分考慮焚燒廢物的性質、破碎方式、液體廢物的混合及供料的抽吸和管道系統的布置,確保預處理過程穩定可靠。在危險廢物輸送及進料裝置設計時,為確保進料通道暢通,應分別設計適合固體、液體和半固體三種形態的危險廢物輸送、進料裝置,并采用自動進料裝置;為保證爐內焚燒工況的穩定,進料口應配制保持氣密性的裝置;為防止有害氣體逸出,進料系統應處于負壓狀態。
2 焚燒系統設計
焚燒系統是危險廢物焚燒處置過程的中心環節,根據國內外焚燒系統設計和具體應用經驗,其核心設備-焚燒爐的設計應根據危險廢物種類和特征選用不同爐型。從目前國際上常用的焚燒爐情況來看,按照設計結構可分為固定床式、回轉窯式和機械爐排式,按照燃燒方式可分為熱解和有氧燃燒兩種,但不論采用那種方式,在焚燒爐的設計過程中都應綜合考慮以下問題:
(1)焚燒爐所采用耐火材料的技術性能應滿足焚燒爐燃燒氣氛的要求,質量應滿足所選擇耐火材料相應的技術標準,能承受焚燒爐工作狀態的交變熱應力。
(2)焚燒爐必須具備完整的系統配置,以確保焚燒過程的安全性和穩定性。尤其是煙氣凈化裝置應包括酸性氣體去除裝置、除塵裝置、二惡英控制裝置及防腐蝕裝置。
(3)燃燒空氣設施的能力應能滿足爐內燃燒物完全燃燒的配風要求,可采用空氣加熱裝置,風量調節宜采用連續方式。
(4)焚燒爐應設置防爆設施;燃燒室后應設置緊急排放煙囪,并設置聯動裝置使其只能在事故或緊急狀態時才可啟動。
(5)啟動點火及輔助燃燒設施的能力應能滿足點火啟動和停爐要求,并能在危險廢物熱值較低時助燃。輔助燃料燃燒器宜采用固定方式,燃燒器應有良好的燃料分配質量和合理配風的性能。
(6)從燃燒控制角度,燃燒過程應是可控制的,以防止燃燒不足致使溫度不夠或燃燒過度造成爐體燒塌。正常運行條件下,焚燒爐內應處于負壓燃燒狀態。必須配備自動控制和監測系統,在線顯示運動工況和尾氣排放參數,并能夠自動反饋,對進料速率等工藝參數進行自動調節。
3 余熱利用系統設計
對一個特定的危險廢物焚燒處置設施,在其設計過程中應考慮對其產生的熱能以適當的形式加以有效利用。危險廢物熱能利用方式可根據焚燒廠的規模、危險廢物焚燒特點、用熱條件及經濟性綜合比較確定。但其設計過程應確保熱能利用避開200℃~600℃溫度區間以及熱能利用過程中煙氣對鍋爐的高溫和低溫腐蝕問題。
4 煙氣凈化系統設計
煙氣凈化系統工藝設計可根據不同的廢物類型、組份含量選擇采用半干法煙氣凈化和濕法煙氣凈化方式。半干法凈化工藝包括半干式洗氣塔、活性炭噴射、布袋除塵器等處理單元。采用該工藝時反應器內的煙氣停留時間應滿足煙氣與中和劑充分反應的要求;反應器出口的煙氣溫度應在130℃以上,保證在后續管路和設備中的煙氣不結露。濕法凈化工藝包括驟冷洗滌吸收塔(填料塔、篩板塔)等單元,一般來說,當廢物含氟較高或含氯量大于5%必須采用該種凈化方式,并必須配備廢水處理設施去除重金屬和有機物等有害物質。為了防止風機帶水,應采取降低煙氣水含量的措施后,再從煙囪排放。應配置可靠的防腐蝕、防磨損和防止飛灰阻塞的措施。煙氣凈化系統的除塵設備應優先選用袋式除塵器,不能使用靜電除塵和機械除塵裝置。如果選擇濕式除塵裝置,必須配備完整的廢水處理設施。焚燒過程產生的二惡英是重要的危險廢物,危害極大,必須采取有效措施加以控制,二惡英控制措施可以通過:
(1)危險廢物應完全焚燒,并嚴格控制燃燒室煙氣的溫度、停留時間與流動工況。
(2)焚燒廢物產生的高溫煙氣應采取急冷處理,使煙氣溫度在1s內降到200℃以下,減少煙氣在200℃~600℃溫度區的滯留時間。
(3)在中和反應器和袋式除塵器之間可噴入活性炭或多孔性吸附劑,也可在布袋除塵器后設置活性炭或多孔性吸附劑吸收塔(床)。
活性炭或多孔性吸附劑及相關設備應具備兼顧去除重金屬功能的設備。對于含氮量較高的危險廢物必須考慮氮氧化物的去除措施,應優先考慮通過危險廢物焚燒過程的燃燒控制,抑制氮氧化物有害氣體成分的產生;危險廢物焚燒煙氣中氮氧化物的凈化方法宜采用選擇性非催化還原法。煙氣凈化系統采用半干法方式時,飛灰處理系統應采取機械除灰或氣力除灰方式,氣力除灰系統應采取防止空氣進入與防止灰分結塊的措施;采用濕法煙氣凈化方式時,應采取有效的脫水措施。飛灰收集應采用避免飛灰散落的密封容器,收集飛灰用的貯灰罐容量宜按飛灰額定產生量確定;貯灰罐應設有料位指示、除塵、防止灰分板結的設施,并宜在排灰口附近設置增濕設施。
5 殘渣處理系統設計
殘渣處理系統應包括爐渣處理系統、飛灰處理系統。爐渣處理系統應包括除渣冷卻、輸送、貯存、碎渣等設施。飛灰處理系統應包括飛灰收集、輸送、貯存等設施。殘渣處理技術選擇與規模確定應根據爐渣與飛灰的產生量、特性及當地自然條件、運輸條件等經技術經濟比較后確定。殘渣處理系統的設計應有穩定可靠的機械性能和易維護的特點爐渣處理裝置的選擇應是與焚燒爐銜接的除渣機,應有機械性能和保證爐內密封的措施;爐渣輸送設備應有足夠寬度。殘渣和飛灰處理系統各裝置應保持密閉狀態。危險廢物焚燒過程發生的爐渣與飛灰須經過穩定化處理后再進行安全填埋。
6 自動化控制及在線監控系統設計
焚燒設施的自動化控制必須適用、可靠,應根據危險廢物焚燒設施特點設計,并應滿足設施安全、經濟運行和防止二次污染要求。自動化系統應采用控制技術成熟、可靠性高、性能價格比適宜的設備和元件,保證能在中央控制室通過分散控制系統實現對危險廢物處置設施各系統集中監視和分散控制。對貯存庫房、物料傳輸過程以及焚燒線的重要環節,應設置現場工業電視監視系統。應設置獨立于分散控制系統的緊急停車系統。對重要參數的報警和顯示,可設光字牌報警器和數字顯示儀。危險廢物焚燒設施的監控系統設計應包括主體設備和工藝系統在各種工況下安全、經濟運行的參數;儀表和控制用電源、氣源、液動源及其他必要條件的供給狀態和運行參數;電動、氣動和液動閥門的啟閉狀態及調節閥的開度;輔機運行狀態以及必需的環境參數。以上全部測量數據、數據處理結果和設施運行狀態,應能在監控系統的顯示器上得到顯示。并應對焚燒煙氣中的煙塵、硫氧化物、氮氧化物、氧或一氧化碳、二氧化碳污染物實現在線監測。另外,還應設計科學的熱工報警系統,其設計應包括工藝系統主要工況參數偏離正常運行范圍以及電源、氣源、熱工監控系統主要輔機設備發生故障等報警內容,全部報警項目應能在顯示器上顯示并打印輸出。
7 結論
險廢物焚燒處置設施的設計是解決危險廢物環境問題的關鍵。因此,在處置設施設計過程中最大限度的實現危險廢物減量化、無害化和資源化;最大限度的較少二次污染,保證環境安全;最大限度的滿足危險廢物處置服務區域要求,實現應有的環境效益和社會效益應該成為實現廢物焚燒處置設施設計的基本指導思想和工作目標。為實現以上目標,有關設計單位應科學合理設計危險廢物焚燒處置系統所涉及的預處理及進料系統、焚燒系統、熱能利用及煙氣凈化系統、殘渣處理系統、自動控制和在線監測系統及其他輔助裝置,實現最佳的設計組合,確保建成后最佳的運行狀態。
參 考 文 獻:
1.危險廢物污染防治技術政策,2001.
2.危險廢物焚燒污染控制標準(GB18484-2001).
3.危險廢物貯存污染控制標準(GB18597-2001).
4.危險廢物鑒別標準(GB5085.1-3-1996).
5.國家危險廢物和醫療廢物處置設施建設規劃,2004.
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