危險廢物焚燒配伍的方法與原則

第第頁危險廢物焚燒配伍的方法與原則危險廢物，特別是危險化工廢物，成分復雜，形態(tài)各異，且很少分門別類，給處置帶來很大的困難，焚燒可以有效破壞廢物中的有毒、有害的危險廢物，是實現(xiàn)危險廢物減量化、無害化的最快捷、最有效的技術，危險廢物的集中處置要害是焚燒，焚燒的要害是針對高分子廢物的完全燃盡。本文通過對危險廢物焚燒機理與配伍方法和原則的分析，以期為同行提供借鑒。

◆◆危險廢物焚燒的機理分析◆◆

高分子廢物組分和結構相當復雜。它們在燃燒過程中連續(xù)不斷地進行多級的熱分解反應才能徹底分解成低分子可燃氣體，最終轉化為燃燒反應，并釋放出燃燒熱量。

化工廢物的化學式可用如下通式表示為：CaHbClcOdNe(其中Cl也可以是其他鹵素或硫、磷、金屬元素等，此中以氯為代表，是因為含氯危險廢物焚燒解毒比較困難)。

通過加入空氣，這些廢棄物在燃燒過程中將產生典型的燃燒產物CO2和H2O及一些腐蝕性或污染性的產物，這些污染性產物需要在隨后的煙氣處理中處理掉。因此在焚燒過程中，必須尋找合理的操作參數，使自由氯、一氧化碳等有害氣體的產生量達到最小。

◆◆危險廢物焚燒反應的分析與探討◆◆

在空氣中焚燒塑料、橡膠、油漆、瀝青時，滾滾濃煙可以擴散到30～40m的高空。這是因為：一是完全氣化不等于完全熱解。固(液)態(tài)高分子廢物可以很徹底地被氣化，但是完全氣化不等于有機污染的毒性可被無害化;二是熱分解和燃燒，從概念上，熱分解和熱燃燒是兩個完全不同的反應，熱分解是吸熱反應,燃燒是放熱反應，只有比較完全的分解，才能做到比較完全的燃燒;三是高分子濃黑可燃氣體完全分解后，才能進行放熱的完全燃燒反應、比較徹底地對有機污染毒性進行無害化。滾滾黑煙的產生是因為熱分解不徹底、燃燒供氧不均勻、燃燒不完全引起的。

不完全燃燒的焚燒噴出的黑色濃煙，就是未完全燃盡的大分子可燃氣,就是殘留在煙氣中的有機污染物。同時,不完全燃燒也是二惡英的主要產生源頭。工業(yè)焚燒危廢就是要解決這一問題,使得危廢在工業(yè)焚燒爐內徹底的燃燒解毒?；瘜W工業(yè)廢物的完全燃燒(焚燒)是按以上方程的反應過程并輔以“3T”條件實現(xiàn)的:

(1)穩(wěn)定燃燒：含氯廢物在一般條件下并不能穩(wěn)定燃燒,其穩(wěn)定燃燒條件是燃燒溫度大于900℃。

(2)均勻燃燒：合理的供氧、高溫使廢物得以充分燃燒，物質分子得到完全分解破壞，否則分子可能得不到完全燃燒,產生CO、自由氯等，易再次結合生成二惡英類物質。在爐膛內存在一個溫度梯度將促使這種現(xiàn)象的發(fā)生,特別是靠近爐壁處，合理的供氧角度可以使得整個爐供氧均勻充分，呈湍流狀態(tài)，燃燒均勻，整個焚燒爐應火光通透，廢物應在爐內呈火紅的熔融態(tài)均勻的燃燒和沿爐壁流淌，使得燃燒效率99.9%，焚毀去除率99.99%，焚燒殘渣的熱灼減率5%。

(3)平衡燃燒：為了維持廢物燃燒的動力學平衡，廢物在爐膛中的燃燒要保證有一定的停留時間，廢物入爐焚燒需要適當的搭配。

通過對上述燃燒的研究，可以得出工業(yè)含氯廢物燃燒的化學機理：

1)高溫可以提供廢物分子熱解及由氯向HCL轉化的條件。同時，也要考慮減少CO和NOx生成，因為CO和NOx生成也和燃燒溫度有關。燃燒反應的平衡實質上決定于燃燒后煙氣中氧氣含量的多少，為了限制CO的生成，需要燃燒過程中提供過量的氧氣。

2)H和Cl的結合是Cl2向HCl轉化的過程中的一個重要參數。很明顯，當H不足時，平衡不能朝Cl2分解的方向運動。在這樣的情況下，Cl2分解所必須的H就必須從其它來源獲得，例如添加水。

3)在工業(yè)廢物的燃燒中，氮氧化物NOx的生成有兩個來源：一是來源于燃燒空氣中氮氣分子的氧化;另一來源就是廢物中所含的有機氮。實際上空氣中氮氣的氧化產生的氮氧化物NOx的量很小，并不能產生現(xiàn)行排放標準中限制以外的排放指標，產生氮氧化物NOx主要根源是廢物中所含的有機氮。

◆◆危險廢物焚燒配伍的方法與原則◆◆

為了達到化工廢物的穩(wěn)定、均勻、平衡燃燒，必須對所收集的成分復雜，形態(tài)各異，且很少分門別類焚燒廢物進行物化分析，分門別類，然后形成一個相對穩(wěn)定數據的焚燒廢物配伍菜單，這是一個極其復雜且計算工程量極大的作業(yè)，具體如下：

(1)分析鑒別內容應包括：物理性質：物理組成、容重、粒徑;工業(yè)分析：固定碳、灰分、揮發(fā)分、水分、灰熔點、低位熱值;元素分析和有害物質含量(如S、Cl、F、Br、I、P、Hg及堿金屬等等);特性鑒別(腐蝕性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性);反應性;相容性、與水穩(wěn)定性。

(2)為了使焚燒爐的溫度和煙氣成分保持相對穩(wěn)定，需要對各類廢物進行配伍。危險廢物配伍的前提是保證配伍廢物的相容性，以保證焚燒處理的安全性：兩種以上危險廢物混合應避免：產生大量熱量或高壓、火焰、爆炸、易燃氣體、有毒氣體、劇烈的聚合反應：另外必須保證廢物與容器和料倉及爐襯之間的相容性、安全性。

物料配伍的主要原則：

1)保證熱值的穩(wěn)定性:配伍應使進入焚燒爐的危險廢物的熱值盡可能介于設計規(guī)定的范圍以減少輔助燃料的用量。熱值太低，需要啟動輔助燃料系統(tǒng)以使廢物燃燒完全,造成運行費用增加;熱值太高,需要用惰性物質(過量空氣、水等)限制爐溫,同時使處理能力下降。入爐廢物的熱值要保持穩(wěn)定,使焚燒室熱負荷控制設計規(guī)定的范圍,保證系統(tǒng)運行的經濟可靠。

2)控制酸性污染物和重金屬、堿金屬含量：控制廢物中酸性物含量，保證焚燒設備不受腐蝕和尾氣達標排放。鹵化有機物不僅影響廢物的熱值，也影響燃燒后煙氣的酸性氣體含量和煙氣處理系統(tǒng)的運行效果，控制不當還易造成氯氣的產生，其腐蝕性更大。危險廢物中磷主要是有機磷化物，焚燒產生的P2O5在400～700℃會對金屬及耐火材料產生加速腐蝕，此溫度區(qū)域為余熱鍋爐區(qū)域，如果不控制好磷的含量，則余熱鍋爐使用壽命會大大縮短。堿金屬是以無機或有機鹽的形式在于危險廢物中，燃燒后變成堿金屬氧化物,出渣時易遇水爆炸。入爐酸性物含量一般宜控制在：Cl:1%，P、F:0.2%，S1%，堿金屬K、Na、Ca等0.1%。農藥等劇毒危險廢物，含有機重金屬類物質，應均勻限制數量入爐焚燒。

3)適當混合處理保持焚燒的持續(xù)性、穩(wěn)定性：根據分析、實驗結果，科學搭配焚燒菜，使得一些易混合發(fā)生反應的、爆炸的、高腐蝕性的得到預處理，和惰性的泥狀物混合，控制適當的水分，以利于燃燒;