危险废物集中焚烧处置设施设计技术要求研究

2008-7-15 10:13:29  作者:陈杨  来源:艾普网  【 查看评论
环境保护科学 第30卷 总第124期 2004年8月

  收稿日期:2004-05-17
  基金项目:国家环境保护总局国家危险废物集中焚烧处置工程建设技术要求.

  作者简介:陈杨(1968-),男,沈阳人,工程师。

  ·固废处置与处理·
  危险废物集中焚烧处置设施设计技术要求研究

  Study on Technical Requirement for the Designing ofCentralized lncineration Disposal 
Facilities for Hazardous Solid Wastes

  陈 扬1 文 武1 邵春岩1 王延松2 白 莉3
  (1.沈阳环境科学研究院 沈阳 110016);(2.辽宁省环境科学研究院 沈阳 110031);
  (3.沈阳市科技局统计中心 110013)

  摘要 危险废物集中焚烧处置是我国危险废物处置的最主要和最直接的方式之一。本文结合我国目前危险废物集中焚烧处置设施建设和设计现状,以及我国危险废物处置设施建设规划,在对危险废物集中焚烧处置设施设计所涉及的关键技术环节进行分析的基础上,提出了相应的设计技术要求。

  关键词 危险废物 焚烧设施 设计要求

  Abstract Centralized incineration is one of the most important and directive style for 
the disposal of hazardous waste.In this paper,based on analysis on the key technological 
parts,combined with the situation of construction and designing for the  centralized 
incineration disposal facilities construction and the new plan for disposal facilities for 
hazardous waste in China,the related technical requirement was put forward.
  Key words Hazardous Waste Incineration Disposal Facilities Technical Requirement

  
  长期以来,由于我国对危险废物处置重视不够,集中处置设施建设严重滞后,大部分危险废物处于低
水平综合利用、简单贮存或直接排放状态。现有处置设施技术落后,集中处置率低,且二次污染严重,与
保障环境安全和人民健康的要求存在较大差距,形势十分严峻。为进一步解决危险废物所带来的环境问
题,根据国务院颁布的《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》,未来几年,我国将规划建设功能
齐全的综合性危险废物处置中心31个,新增危险废物处置能力282万t/d,医疗废物集中处置设施300个,
新增医疗废物处置能力2080t/d,新、改、扩建放射性废物库31个,新增库容15300m3。因此,为世界所
广泛采用的集中焚烧处置方式也自然地成为我国危险废物处置设施建设的基本选择。
  本文结合国内外危险废物焚烧处置技术现状,针对我国危险废物焚烧处置设施建设缺乏统一的技术要
求和技术规范的实际情况,以坚持高标准、严要求,确保处置设施稳定、安全、高效运行为出发点,对危
险废物焚烧处置设施各系统的设计提出了切实可行的技术要求。

  1 预处理及进料系统设计
  为确保整个焚烧系统正常运转,危险废物入炉前需依照其成分、热值等参数进行搭配,必要时可对一
些含水率高的废物(如污泥、废液)进行脱水处理。因此在设计危险废物混合或加工系统时,应充分考虑
焚烧废物的性质、破碎方式、液体废物的混合及供料的抽吸和管道系统的布置,确保预处理过程稳定可
靠。
  在危险废物输送及进料装置设计时,为确保进料通道畅通,应分别设计适合固体、液体和半固体三种
形态的危险废物输送、进料装置,并采用自动进料装置;为保证炉内焚烧工况的稳定,进料口应配制保持
气密性的装置;为防止有害气体逸出,进料系统应处于负压状态。

  2 焚烧系统设计
  焚烧系统是危险废物焚烧处置过程的中心环节,根据国内外焚烧系统设计和具体应用经验,其核心设
备-焚烧炉的设计应根据危险废物种类和特征选用不同炉型。从目前国际上常用的焚烧炉情况来看,按照
设计结构可分为固定床式、回转窑式和机械炉排式,按照燃烧方式可分为热解和有氧燃烧两种,但不论采
用那种方式,在焚烧炉的设计过程中都应综合考虑以下问题:
  (1)焚烧炉所采用耐火材料的技术性能应满足焚烧炉燃烧气氛的要求,质量应满足所选择耐火材料
相应的技术标准,能承受焚烧炉工作状态的交变热应力。
  (2)焚烧炉必须具备完整的系统配置,以确保焚烧过程的安全性和稳定性。尤其是烟气净化装置应
包括酸性气体去除装置、除尘装置、二恶英控制装置及防腐蚀装置。
  (3)燃烧空气设施的能力应能满足炉内燃烧物完全燃烧的配风要求,可采用空气加热装置,风量调
节宜采用连续方式。
  (4)焚烧炉应设置防爆设施;燃烧室后应设置紧急排放烟囱,并设置联动装置使其只能在事故或紧
急状态时才可启动。
  (5)启动点火及辅助燃烧设施的能力应能满足点火启动和停炉要求,并能在危险废物热值较低时助
燃。辅助燃料燃烧器宜采用固定方式,燃烧器应有良好的燃料分配质量和合理配风的性能。
  (6)从燃烧控制角度,燃烧过程应是可控制的,以防止燃烧不足致使温度不够或燃烧过度造成炉体
烧塌。正常运行条件下,焚烧炉内应处于负压燃烧状态。必须配备自动控制和监测系统,在线显示运动工
况和尾气排放参数,并能够自动反馈,对进料速率等工艺参数进行自动调节。

  3 余热利用系统设计
  对一个特定的危险废物焚烧处置设施,在其设计过程中应考虑对其产生的热能以适当的形式加以有效
利用。危险废物热能利用方式可根据焚烧厂的规模、危险废物焚烧特点、用热条件及经济性综合比较确
定。但其设计过程应确保热能利用避开200℃~600℃温度区间以及热能利用过程中烟气对锅炉的高温和低
温腐蚀问题。

  4 烟气净化系统设计
  烟气净化系统工艺设计可根据不同的废物类型、组份含量选择采用半干法烟气净化和湿法烟气净化方
式。
  半干法净化工艺包括半干式洗气塔、活性炭喷射、布袋除尘器等处理单元。采用该工艺时反应器内的
烟气停留时间应满足烟气与中和剂充分反应的要求;反应器出口的烟气温度应在130℃以上,保证在后续
管路和设备中的烟气不结露。
  湿法净化工艺包括骤冷洗涤吸收塔(填料塔、筛板塔)等单元,一般来说,当废物含氟较高或含氯量
大于5%必须采用该种净化方式,并必须配备废水处理设施去除重金属和有机物等有害物质。为了防止风
机带水,应采取降低烟气水含量的措施后,再从烟囱排放。应配置可靠的防腐蚀、防磨损和防止飞灰阻塞
的措施。
  烟气净化系统的除尘设备应优先选用袋式除尘器,不能使用静电除尘和机械除尘装置。如果选择湿式
除尘装置,必须配备完整的废水处理设施。
  焚烧过程产生的二恶英是重要的危险废物,危害极大,必须采取有效措施加以控制,二恶英控制措施
可以通过:

  (1)危险废物应完全焚烧,并严格控制燃烧室烟气的温度、停留时间与流动工况。
  (2)焚烧废物产生的高温烟气应采取急冷处理,使烟气温度在1s内降到200℃以下,减少烟气在
200℃~600℃温度区的滞留时间。
  (3)在中和反应器和袋式除尘器之间可喷入活性炭或多孔性吸附剂,也可在布袋除尘器后设置活性
炭或多孔性吸附剂吸收塔(床)。

  活性炭或多孔性吸附剂及相关设备应具备兼顾去除重金属功能的设备。对于含氮量较高的危险废物必
须考虑氮氧化物的去除措施,应优先考虑通过危险废物焚烧过程的燃烧控制,抑制氮氧化物有害气体成分
的产生;危险废物焚烧烟气中氮氧化物的净化方法宜采用选择性非催化还原法。
  烟气净化系统采用半干法方式时,飞灰处理系统应采取机械除灰或气力除灰方式,气力除灰系统应采
取防止空气进入与防止灰分结块的措施;采用湿法烟气净化方式时,应采取有效的脱水措施。飞灰收集应
采用避免飞灰散落的密封容器,收集飞灰用的贮灰罐容量宜按飞灰额定产生量确定;贮灰罐应设有料位指
示、除尘、防止灰分板结的设施,并宜在排灰口附近设置增湿设施。

  5 残渣处理系统设计
  残渣处理系统应包括炉渣处理系统、飞灰处理系统。炉渣处理系统应包括除渣冷却、输送、贮存、碎
渣等设施。飞灰处理系统应包括飞灰收集、输送、贮存等设施。残渣处理技术选择与规模确定应根据炉渣
与飞灰的产生量、特性及当地自然条件、运输条件等经技术经济比较后确定。残渣处理系统的设计应有稳
定可靠的机械性能和易维护的特点。

  炉渣处理装置的选择应是与焚烧炉衔接的除渣机,应有机械性能和保证炉内密封的措施;炉渣输送设
备应有足够宽度。残渣和飞灰处理系统各装置应保持密闭状态。危险废物焚烧过程发生的炉渣与飞灰须经
过稳定化处理后再进行安全填埋。

  6 自动化控制及在线监控系统设计
  焚烧设施的自动化控制必须适用、可靠,应根据危险废物焚烧设施特点设计,并应满足设施安全、经
济运行和防止二次污染要求。
  自动化系统应采用控制技术成熟、可靠性高、性能价格比适宜的设备和元件,保证能在中央控制室通
过分散控制系统实现对危险废物处置设施各系统集中监视和分散控制。对贮存库房、物料传输过程以及焚
烧线的重要环节,应设置现场工业电视监视系统。应设置独立于分散控制系统的紧急停车系统。对重要参
数的报警和显示,可设光字牌报警器和数字显示仪。

  危险废物焚烧设施的监控系统设计应包括主体设备和工艺系统在各种工况下安全、经济运行的参数;
仪表和控制用电源、气源、液动源及其他必要条件的供给状态和运行参数;电动、气动和液动阀门的启闭
状态及调节阀的开度;辅机运行状态以及必需的环境参数。以上全部测量数据、数据处理结果和设施运行
状态,应能在监控系统的显示器上得到显示。并应对焚烧烟气中的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、氧或一氧
化碳、二氧化碳污染物实现在线监测。
  另外,还应设计科学的热工报警系统,其设计应包括工艺系统主要工况参数偏离正常运行范围以及电
源、气源、热工监控系统主要辅机设备发生故障等报警内容,全部报警项目应能在显示器上显示并打印输
出。

  7 结论
  危险废物焚烧处置设施的设计是解决危险废物环境问题的关键。因此,在处置设施设计过程中最大限
度的实现危险废物减量化、无害化和资源化;最大限度的较少二次污染,保证环境安全;最大限度的满足
危险废物处置服务区域要求,实现应有的环境效益和社会效益应该成为实现废物焚烧处置设施设计的基本
指导思想和工作目标。为实现以上目标,有关设计单位应科学合理设计危险废物焚烧处置系统所涉及的预
处理及进料系统、焚烧系统、热能利用及烟气净化系统、残渣处理系统、自动控制和在线监测系统及其他
辅助装置,实现最佳的设计组合,确保建成后最佳的运行状态。

  参 考 文 献:

  1.危险废物污染防治技术政策,2001.
  2.危险废物焚烧污染控制标准(GB18484-2001).
  3.危险废物贮存污染控制标准(GB18597-2001).
  4.危险废物鉴别标准(GB5085.1-3-1996).
  5.国家危险废物和医疗废物处置设施建设规划,2004.
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