北京地区危险废物焚烧系统物料配伍模式研究

裴增新 酒香真 魏国

关键词：危险废物、焚烧、配伍

摘要

危险废物焚烧系统物料配伍是结合拟焚烧物料物理形态、化学性质等信息对物料进行热值控制和有害成分合理化均质控制预处理的过程。本研究结合北京市危险废物处置中心多年危险废物焚烧处置系统运行经验，从配伍必要性及配伍可操作性方面对危险废物焚烧配伍模式进行了探索，阐述了一种在实际生产运行过程中较为有效的三级物料配伍方法。 一、 前言

危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废弃物。危险废物回转窑焚烧处置系统包括进料系统、回转窑、二次燃烧室、尾气处理系统等环节。

本文所研究的北京地区危险废物的焚烧处置方式为以危险废物焚烧处置为基础的回转窑加二次燃烧室的焚烧炉。

要使危险废物得到有效焚烧处置，其有机物焚毁去除效率要达到99.99%。焚烧系统中所处置废物的燃烧效率取决于焚烧温度、气体高温区停留时间、氧气浓度及空气与废物及其产生废气的混合程度[1]。焚烧系统设计建设完成后，其焚烧去除能力极限已经固定。此时系统温度、停留时间、氧气浓度等可调整参数在焚烧系统设计极限范围内均受控于系统操作人员。其调整范围及手段十分有限，为达到焚烧系统稳定可靠运行的目的必须对进入系统的拟焚烧物料进行有效管控，达到成分控制、均质均化的目的。而物料混合程度是否均匀以及成分是否合理控制则取决于物料的配伍及预处理是否有效。焚烧配伍是指为了达到入窑处置的危险废物成分稳定可控、均匀、平衡燃烧的目的,对所收集的成分复杂,形态各异的各类别焚烧废物进行理化性质分析,并根据分析结果形成一个混合方案，并按照该方案进行物料均化预处理的过程。物料配伍是在物料进入系统之前的必要操作过程。

二、 配伍目的意义

恰当的焚烧配伍操作可以使燃烧稳定、有毒有害性物质彻底降解,同时还可

1

以节约助燃燃料、保护耐火材料、延长焚烧设施的使用寿命、降低运营成本。[4] 1）控制入窑物料热值的稳定性

配伍应使进入焚烧炉的危险废物的热值尽可能介于设计规定的范围内以求减少辅助燃料的消耗量。若热值太低，需启动辅助燃料系统以使废物燃烧并达到规定的分解温度，造成运行成本增加；若热值太高，需要用惰性物质（过量空气、水等）限制炉温，但该方法一方面易导致烟速过快，有害气体分解不彻底，另一方面需降低进料量使系统温度在安全范围内，从而使系统处理能力下降。因此，入炉废物的热值要保持稳定，使焚烧室热负荷控制设计规定的范围，保证系统运行的经济可靠。

2）控制酸性污染物有害元素及重金属。

废物中的酸性物主要是指卤化物，危险废物中的卤化物大都来自有机物化合物。卤化有机物含量不仅影响废物的热值，也影响燃烧后烟气的酸性气体含量和烟气处理系统的运行效果，控制不当还易造成氯气等酸性气体的大量产生，其腐蚀性更大[5]。一台日处置量30t左右的回转窑处置系统，入炉酸性物含量一般宜控制在：Cl＜2％、S＜2.5％、F＜0.5％，最高含量为：Cl＜3％，F＜1％、S＜3％。

焚烧物料中含有大量的金属成分，焚烧后烟气中会夹带有金属及金属氧化物，焚烧系统通常具有一套完整的金属及金属氧化物净化措施。但一般金属及金属氧化物的净化设施净化效率有限，重金属对空气的影响又很大，尤其重金属在尾气排放中的限值控制较为严格，处理稍有不当就会导致尾气排放重金属含量超标，所以需要源头控制其进入量。

危险废物中的农药等剧毒危险废物，含有机重金属类物质较多，应均匀限制数量入炉焚烧，一般单独控制焚烧。 3）控制入窑物料水分的稳定性

对于固态废物来说，物料中所含水分从液态到气态过程的汽化焓热是由燃料提供的，物料中水含量过高会很大程度的增加辅助燃料消耗量。同时，由于预热烘干所需时间较长，导致了进料量及进料频次的下降。很大程度上影响废物的处置效率。

对于液态物料来说，一般采用废液喷枪雾化焚烧的方式进行处置，当液态物

2

料中水含量较高时，其燃点和热值相应则较低，含水率过高的废液雾化后非但不能燃烧，还有可能扑灭系统内原有物料的燃烧火焰。

因此，应将入窑物料的水分含量进行合理控制，对于固态废物来说，水含量超过80%的物料严禁直接进入危险废物焚烧暂存储坑处置，同时应及时将储坑内积存的废水抽出，避免储坑内废水影响其他固废。对于液态废物来说，基本可通过控制热值的方式来控制废物中的水分含量，热值低于3000Cal/g的液态废物不太适于采用废液喷枪雾化焚烧处置。 4）控制低熔点物料的入窑量

低熔点物料较容易达到熔融、气化状态，引起回转窑内结焦及后续设备堵塞，回转窑处置系统结焦会很大程度的降低系统处置能力，因此在配伍过程中应注意控制易导致结焦物料的入窑量。碱金属是以无机或有机盐的形式在于危险废物中，在高温环境下，碱性金属元素和卤素元素会生成低熔盐（如氯化钠、氯化钾等），过量低熔盐的生成会导致熔渣结焦，影响焚烧炉的正常运行和耐火材料的使用寿命。低熔点盐容易在回转窑内形成熔融状态的炉渣，熔渣在急剧冷却时，有物理爆炸的风险，这对于采用水封出渣机的方式输送窑渣的系统来说是一种安全隐患。

因此，为有效地控制焚烧工况，需在焚烧炉进料时特别留意废物来源的特性。对于含有碱性金属和卤族元素的废物，尽量错开二者的入窑焚烧时间，对于其他熔点低于600℃的物料或高温下会产生熔点低于600℃的物料，应严格控制其进窑量。在不得不处置低熔点物料的情况下，应适当调整系统温度，尽量使重点部位避开易结焦的温度区间。

一台日处置量30t左右的回转窑处置系统，其碱金属K、Na、Mg等物质含量一般控制小于0.3%。

三、 危废处置企业常用的配伍方法

目前在危险废物处置企业内应用范围较广的配伍方法一般是自废物入厂计量、贮存、检测至出库处置，结合计算机管理软件对物料进行跟踪，利用计算机强大的运算功能实现物料的智能化管理。 1）料坑中配伍

料坑中配伍是指对料坑进行规划分区管理，结合对入厂物料的分析检测结果，按照热值高低及主要有害元素含量，将物料放置到不同储坑，利用行车抓斗按照

3