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危险废物焚烧配伍技术概述

北极星固废网  来源:《城镇建设》  作者:周枫林  2021/4/15 14:08:31  我要投稿  

北极星固废网讯:摘要:危险废物进料配伍是焚烧处置工艺中最为基础也是非常关键的一步,对于燃烧工艺的经济可靠具有重要的意义。科学有效的焚烧配伍有利于焚烧系统运行稳定、保护系统设备、提高处置能力、污染物排放达标、降低运营成本等。

关键字:化工废物;危险废物;焚烧;配伍技术

一、科学合理的配伍目的

1.保证进入回转窑内的物料热值稳定在一定范围内,确保系统运行的经济性与可靠性。

2.控制卤化物、有机物占比,以降低其燃烧产生烟气中酸性污染物对余热锅炉、烟气处理设备的腐蚀。

3.控制卤化物及重金属的含量,保证焚烧烟气处理效果及尾气排放正常。

4.控制入窑含氯有机废物含量,从来源降低焚烧过程中二噁英的产生。

5.控制碱金属等低熔点含量,控制系统结焦及结构堵塞,降低对耐火材料的影响。

6.充分利用多种进料通道、稳定焚烧工况,避免入窑时瞬间波动较大。

7.控制物料水分的稳定性,确保废物干燥阶段正常,提高废物处置效率。

危险废物来源广泛、物料复杂,焚烧配伍难度相对较大,合理有效的配伍常采用“三级配伍”方式。

一级配伍:指通过在对市场上危险废物的产生行业、企业、产量等整体和实时了解并配合系统运行情况及仓储能力的基础上,对入厂废物类别、数量、频次及物化性质进行合理规划分配,以满足市场及处置单位的相互衔接和各自需求。一级配伍是后续配伍的基础,也决定了处置单位在市场上的活力。

二级配伍:是指危险废物入库后进行分析检测各批次物料的热值、水分、卤素、硫化物和金属盐含量等废物信息,并结合入库情况及试验结果,根据焚烧废物配伍方法,科学合理的搭配焚烧物料并制定配比方案。二级配伍是在库存物料不同性质的基础上,通过优化配伍方案用以均衡热值、规避反应、稀释污染因子。二级配伍是配伍工作中的核心内容,需要充分考虑配伍的合理性及科学性。

三级配伍:指危险废物通过破碎、混匀等过程,在料坑内实现物料的最终混合。以决定进入回转窑的物料是否有效均化。三级配伍为最终配伍,由于是整个配伍过程中与危险废物接触最为直接的一个环节,因此对于操作人员而言危险性最高,对于安全防护的要求也应最为严格。同时,为确保配伍后的物料满足焚烧系统的进入要求,检测人员需要对其进行取样检测,并根据检测结果调整物料进入料坑的方案。

二、危险废物焚烧的机理分析

高分子废物组分和结构相当复杂。它们在燃烧过程中连续不断地进行多级的热分解反应才能彻底分解成低分子可燃气体,最终转化为燃烧反应,并释放出燃烧热量。

化工废物的化学式可用如下通式表示为:CaHbClcOdNe(其中Cl也可以是其他卤素或硫、磷、金属元素等,此中以氢为代表,是因为含氢危险废物焚烧解毒比较困难)。

通过加入空气,这些废弃物在燃烧过程中将产生典型的燃烧产物CO2和H2O及一些腐蚀性或污染性的产物,这些污染性产物需要在随后的烟气处理中处理掉。因此在焚烧过程中,必须寻找合理的操作参数,使自由氢、一氧化碳等有害气体的产生量达到最小。

三、危险废物焚烧反应的分析与探讨

在空气中焚烧塑料、橡胶、油漆、沥青时,滚滚浓烟可以扩散到30~40m的高空。这是因为:一是完全气化不等于完全热解。固(液)态高分子废物可以很彻底地被气化,但是完全气化不等于有机污染的毒性可被无害化;二是热分解和燃烧,从概念上,热分解和热燃烧是两个完全不同的反应,热分解是吸热反应,燃烧是放热反应,只有比较完全的分解,才能做到比较完全的燃烧;三是高分子浓黑可燃气体完全分解后,才能进行放热的完全燃烧反应、比较彻底地对有机污染毒性进行无害化。滚滚黑烟的产生是因为热分解不彻底、燃烧供氧不均匀、燃烧不完全引起的。

因此,物料配伍的主要原则:

1)保证热值的稳定性: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以减少辅助燃料的用量。热值太低,需要启动辅助燃料系统以使废物燃烧完全,造成运行费用增加;热值太高,需要用惰性物质(过量空气、水等)限制炉温,同时使处理能力下降。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)控制酸性污染物和重金属、碱金属含量:控制废物中酸性物含量,保证焚烧设备不受腐蚀和尾气达标排放。卤化物、有机物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,控制不当还易造成氩气的产生,其腐蚀性更大。危险废物中磷主要是有机磷化物,焚烧产生的P205在400~700℃会对金属及耐火材料产生加速腐蚀,此温度区域为余热锅炉区域,如果不控制好磷的含量,则余热锅炉使用寿命会大大缩短。碱金属是以无机或有机盐的形式在于危险废物中,燃烧后变成碱金属氧化物,出渣时易遇水爆炸。入炉酸性物含量一般宜控制在:Cl:<1%,P、F:<0.2%,S<1%,碱金属K、Na、Ca等<0.1%。农药等剧毒危险废物,含有机重金属类物质,应均匀限制数量入炉焚烧。

3)适当混合处理保持焚烧的持续性、稳定性:根据分析、实验结果,科学搭配焚烧菜单,使得一些易混合发生反应的、爆炸的、高腐蚀性的得到预处理,和惰性的泥状物混合,控制适当的水分,以利于燃烧;含钾等碱金属废物和含氢等卤素废物可以反应生成稳定化合物的应适当搭配;快速分解燃烧的和缓慢分解燃烧的适当搭配,使得在炉内均匀燃烧等等。

配伍方法主要是按相容性、热值、形态性质、污染因子等方法进行配伍,在实际作业时,通常需要按各种方法综合考虑。

废物焚烧配伍首先需要考虑危险废物的相容性。

入窑前各级配伍需要充分了解废物特性和性能,尤其是废液种类繁多、性质复杂。按相容性配伍,可以避免不同物料相互接触后聚合反应、有毒有害气体、大量热量、火焰甚至爆炸等异常状况的发生。

按热值配伍

配伍时应要求进入回转窑的危险废物热值尽可能控制在设计范围内,以确保物料热值稳定性。当物料热值越高时,组分中可燃物越多,焚烧越容易开启进行,但当热值超过热负荷区域时,一方面,导致熔渣、烟气流速增加、有害气体分解不彻底、重金属过度挥发等问题;另一方面,过高温度会对回转窑及耐火材料造成破坏,同时需要减少进料降低系统温度而使系统处理能力下降。当物料热值太低时,为达到规定的燃烧分解温度则需要添加辅助燃料,造成运行成本增加。因此,入炉废物需要按热值配伍保持稳定,保证系统运行的经济可靠。

按污染因子配伍

根据危险废物焚烧污染控制标准(GB18484一2001),为确保焚烧稳定、烟气达标,经配伍后入炉危险废物要求硫、氯、氟、重金属等污染因子浓度应在设计范围之内。常见的按污染因子配伍方案如S控制在2.5%以下,CL控制在2%以下,F控制在0. 1%以下,碱金属K、Na、Mg等物质含量一般控制0.3%。

物料配伍可达到的目的:

通过配伍氯、氟等卤素化合物,减少氯化氢、氟化氢等腐蚀性较强气体,降低对耐火砖材料的破坏;

通过配伍物料中Cl元素含量,从源头上减少二噁英产生;

通过配伍金属类盐,尽量错开含有碱性金属和卤族元素的废物入窑焚烧时间,降低钠盐、钾盐等低熔点物质导致的腐蚀及结渣;

通过配伍环链或多链有机物,满足燃烧效率和CO尾气控制的要求。

一个好的焚烧配伍可以使得燃烧稳定、解毒彻底,同时还可以节约助燃燃料、保护耐火材料、延长焚烧设施的使用寿命。


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