危废焚烧处置和余热发电利用

危废焚烧处置和余热发电利用

张琦

摘要：在我国经济建设快速、可持续、高质量发展的背景下，各类生产、生活场所的有害垃圾排放量呈现出不断增加的态势。从宏观经济的视角，如果不能及时采取合适的方式进行危废处置，将会给自然生态环境系统带来较大的污染与破坏。为保证危废处置技术指标的最优控制，合理设计与安全设计是危废处置发展的必然要求。基于此，本文主要对危废焚烧处置在设计上的困难及应对措施进行了简单分析。

关键词：危险废物；焚烧处置；余热发电

引言

在煤炭化工企业有目标地进行危险废物焚烧技术的推广时，往往会产生并释放一定数量的有刺激特征的气体。因此需要在危废焚烧处置的实际执行中，选取并运用合适的技术手段，对危废焚烧处置的密封特性进行改进与优化，并促进技术成果的获得。

一、危险废物的基本概念

危险废物是一种比较特殊的固体垃圾，其物理化学性质一般都比较突出。从其基本的化学组成和结构来说，危险废物一般都具有某种程度的腐蚀性、毒性和放射性特征，并对人类的基本健康状况产生严重的不良影响和危害。

在危险废物处置中，焚烧技术是最普遍的一种技术。在当前的这个阶段，回转炉焚烧技术模式是最普遍的一种模式，不但在特定的应用过程中有着很强的环境适应能力，在危险废物处置技术多种多样的情况下，也可以起到比较好的作用。

二、危废焚烧处理的设计难点

（一）回转窑结焦问题

若对回转窑装置焚烧过程中所排放的有害废弃物不加以关注，则回转窑装置在长时间的焚烧下，其实际使用寿命将大大降低。若旋转窑炉设备中存在着炼焦工艺问题，常会造成基于旋转窑炉设备的有害垃圾难以得到充分、高效的焚烧，甚至被迫中止。同时，由于残留的数量较多，也会给空气环境带来较大的污染，并对人体的健康产生较大的危害。

（二）锅炉灰腐蚀问题

从锅炉中产生的大量飞灰物质，往往会给锅炉所处的室内环境带来严重的危害。当锅炉设备中积累了大量的粉尘物质时，往往会造成为锅炉设备所安装和所配置的散热器技术元件的堵塞问题，进而造成锅炉设备在实际运行和使用中的温度参数水平不断上升。在锅炉运行过程中，往往会引起有害化学物质的泄露，从而引起环境污染，给相关工作人员带来极大的伤害。另外，在锅炉内积灰引起的建筑物侵蚀，还会引起锅炉面的成形与显现等技术问题[1]。

三、具体的危废焚烧处理工艺与技术

（一）回转窑焚烧系统

回转窑焚烧工艺系统一般包括循环炉的工艺设备、二次焚烧室的工艺设备、除渣工艺设备以及配套的工艺设备等。以耐火材料为主的回转窑焚烧中填充的材料对危险废物的性能有比较强的适应性，在不同种类危险废物的技术处理中可以维持比较充足的效率和安全性。

在推进危险废物焚烧技术的具体行动过程中，为了实现对温度技术参数的设置和控制，需要将回转窑焚烧设备的工作温度技术参数调节在850℃-900℃之间。

（二）余热利用系统

预加热炉的技术装置位于二次焚烧室工艺装置和骤冷塔工艺装置之间，以回收危险废物焚烧时的烟尘为主。从技术路线上讲，危废焚烧过程中会排放出大量的烟尘，这些烟尘中含有大量的热量。但是，这种能源的采集与利用能够为煤炭化工企业带来巨大的经济效益。

（三）烟气净化系统

在煤化工企业中，在实施危险废物焚烧技术时，除了对焚烧产生的烟气进行热能回收的技术方面，还需要对干法脱酸工艺、活性炭材料吸附技术工艺等进行研究。对实际生成的烟道进行合适的净化处理，并加以应用。

四、危险废物焚烧处置系统余热回收梯级利用技术

（一）余热锅炉技术研究

当危险废物全部焚烧完毕时，会产生大量的热风，温度为1100℃。因为烟道中有许多具有强腐蚀性气体，所以不能直接使用。所以，必须把余热锅炉的热源转换成饱和水蒸气，才能保证余热锅炉的正常运行。

新型余热锅炉最大特点是其以辐射换热为主，无对流换热面。这样，既不会造成炉身及烟道废气的阻塞，也不会造成粉尘的清除，而且烟气的阻力也很低，能够长时间的持续运转。余热锅炉还配有定时排放的水槽。

分立圆筒结构的余热锅炉能够在同一时间向多台用汽器提供蒸汽，保证了其均匀、稳定的分布，是余热回收的有效途径之一。

（二）急冷塔技术研究

按照国家规定，余热锅炉的烟气温度不能超过500摄氏度，为降低二恶英的生成，需要在500-200摄氏度的急冷塔中急冷处理。

由余热锅炉排出的500℃烟气，直接流入集成式冷凝器冷凝器。采用新型加热方式，可将热气与雾化的雾化水雾相接触，并在一秒之内将其气化。经过换热，可将500摄氏度的热量迅速降至低于200摄氏度。该方法能有效地防止二次生成二恶英。同时，利用测量的烟气温度，以及压缩空气和喷淋液的流速和压力，实现了对喷淋液的有效控制，保证冷凝器的出口温度[2]。

在急冷时，还可通过添加碱液来实现对酸的去除，因此，急冷脱酸塔的作用就可以得到充分的考虑。在以后的干、湿脱酸设备运行中，若发生故障或效果不佳时，可向骤冷水中添加碱液，以代替半干、湿脱酸工艺。

（三）一级余热回收利用技术

余热锅炉产生的饱和水蒸气是一种很好的热源，在危险废物焚烧场中可以得到很好的利用，达到节能增效的目的。一次余热循环技术的目标是通过饱和水蒸气来实现危险废物焚烧炉的潜能。

首先，可作为危险废物焚烧炉的烟道加热炉、风道加热炉。危废焚化装置一般都配有水洗设备。采用湿法清洗除酸，可使高温烟气的温度降低到60-70℃。在此过程中，若酸液未完全分离，则会对后续的设备，管道，烟囱等造成水蒸气的腐蚀。危废焚烧炉具有可燃物类型多、工况变化大等特征。利用该方法对二次风进行了加热，使二次风进入到焚烧室中，从而使二次风的温度升高，使二次风变得更加稳定。开展烟道加热炉与空气加热炉的研究与开发，对于实现垃圾焚烧厂的最优运行，节约能源，改善环保状况，都有着十分重要的意义。

其次，危险废物中的有害物质含量高、热值低，当其量过大时，会对其正常焚烧状态造成影响，或者对辅助性燃料的需求增大，从而导致能耗增大，运行费用增大。为此，在危废淤泥中增设污泥干燥器，充分发挥其饱和水蒸气的优势，经高温干燥，使淤泥水分达到20-30%，再送入焚烧。

（四）二级余热发电技术研究

在城市生活废物处理系统中，余热发电技术得到了广泛的应用，而在这些技术中，最常用的又是蒸汽透平发电机。但是，焚烧危废进行余热发电的做法还只是初期，所需的可发电热量偏低、焚烧工况不稳定、蒸气脉动等特点，给危废焚烧机组带来了极大的安全隐患。在二次余热发电中，可以考虑采用螺旋发电机来产生多余的蒸汽来发电[3]。

螺旋式膨胀机是目前世界上仅有的一种既能产生过热蒸汽，又能产生饱和蒸汽。对蒸气纯度的要求不高，适合在热源参数变化大的情况下使用，运行方便，维修方便。因而，适用于各种危险废物的焚化、处理。

（五）三级余热回收利用技术研究

经过一、二次余热发电的循环使用，得到的排气水蒸气仍然保持着一定的焓值。若将其随意排出，则既是一种浪费，又是一种对环境的污染。所以，三级余热循环利用技术的研究和开发都是围绕着这一部分进行的。可考虑增设水蒸气换热器，代替废气中的热量，对冷水进行加热。

结语

综合分析已有的研究结果，危废焚烧工艺是否合理，将会对我国城市的生态环境及居民的生命安全产生重大影响。开展有害垃圾焚烧余热循环与多级循环利用技术的研发，对于实现资源循环利用、节约资源、提高效率等都有着十分重要的意义，同时也将产生巨大的社会和经济效益。

参考文献：

[1] 李崇,任国玉,高庆先,等. 固体废物焚烧处置及其清洁发展机制[J]. 环境科学研究,2011,24(7):819-827.

[2] 汤鹏. 垃圾焚烧发电厂渗滤液处理站污泥危险特性研究[J]. 再生资源与循环经济,2021,14(3):40-44.

[3] 孙廷岳,罗威威,李恭彦,等. 回转窑焚烧危险废物的处置性能及污染物控制研究[J]. 环境科学与管理,2022,47(12):116-120,137.