危險(xiǎn)廢物進(jìn)料配伍是焚燒處置工藝中最為基礎(chǔ)也是非常關(guān)鍵的一步，對(duì)于燃燒工藝的經(jīng)濟(jì)可靠具有重要的意義?？茖W(xué)有效的焚燒配伍有利于焚燒系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備、提高處置能力、污染物排放達(dá)標(biāo)、降低運(yùn)營(yíng)成本等。
作者：周楓林
摘要：危險(xiǎn)廢物進(jìn)料配伍是焚燒處置工藝中最為基礎(chǔ)也是非常關(guān)鍵的一步，對(duì)于燃燒工藝的經(jīng)濟(jì)可靠具有重要的意義。科學(xué)有效的焚燒配伍有利于焚燒系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備、提高處置能力、污染物排放達(dá)標(biāo)、降低運(yùn)營(yíng)成本等。
1.保證進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料熱值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，確保系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。
2.控制鹵化物、有機(jī)物占比，以降低其燃燒產(chǎn)生煙氣中酸性污染物對(duì)余熱鍋爐、煙氣處理設(shè)備的腐蝕。
3.控制鹵化物及重金屬的含量，保證焚燒煙氣處理效果及尾氣排放正常。
4.控制入窯含氯有機(jī)廢物含量，從來源降低焚燒過程中二噁英的產(chǎn)生。
5.控制堿金屬等低熔點(diǎn)含量，控制系統(tǒng)結(jié)焦及結(jié)構(gòu)堵塞，降低對(duì)耐火材料的影響。
6.充分利用多種進(jìn)料通道、穩(wěn)定焚燒工況，避免入窯時(shí)瞬間波動(dòng)較大。
7.控制物料水分的穩(wěn)定性，確保廢物干燥階段正常，提高廢物處置效率。
危險(xiǎn)廢物來源廣泛、物料復(fù)雜，焚燒配伍難度相對(duì)較大，合理有效的配伍常采用“三級(jí)配伍”方式。 一級(jí)配伍： 指通過在對(duì)市場(chǎng)上危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生行業(yè)、企業(yè)、產(chǎn)量等整體和實(shí)時(shí)了解并配合系統(tǒng)運(yùn)行情況及倉儲(chǔ)能力的基礎(chǔ)上，對(duì)入廠廢物類別、數(shù)量、頻次及物化性質(zhì)進(jìn)行合理規(guī)劃分配，以滿足市場(chǎng)及處置單位的相互銜接和各自需求。一級(jí)配伍是后續(xù)配伍的基礎(chǔ)，也決定了處置單位在市場(chǎng)上的活力。
二級(jí)配伍： 是指危險(xiǎn)廢物入庫后進(jìn)行分析檢測(cè)各批次物料的熱值、水分、鹵素、硫化物和金屬鹽含量等廢物信息，并結(jié)合入庫情況及試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)焚燒廢物配伍方法，科學(xué)合理的搭配焚燒物料并制定配比方案。二級(jí)配伍是在庫存物料不同性質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化配伍方案用以均衡熱值、規(guī)避反應(yīng)、稀釋污染因子。二級(jí)配伍是配伍工作中的核心內(nèi)容，需要充分考慮配伍的合理性及科學(xué)性。
三級(jí)配伍： 指危險(xiǎn)廢物通過破碎、混勻等過程，在料坑內(nèi)實(shí)現(xiàn)物料的最終混合。以決定進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的物料是否有效均化。三級(jí)配伍為最終配伍，由于是整個(gè)配伍過程中與危險(xiǎn)廢物接觸最為直接的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此對(duì)于操作人員而言危險(xiǎn)性最高，對(duì)于安全防護(hù)的要求也應(yīng)最為嚴(yán)格。同時(shí)，為確保配伍后的物料滿足焚燒系統(tǒng)的進(jìn)入要求，檢測(cè)人員需要對(duì)其進(jìn)行取樣檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整物料進(jìn)入料坑的方案。
高分子廢物組分和結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。它們?cè)谌紵^程中連續(xù)不斷地進(jìn)行多級(jí)的熱分解反應(yīng)才能徹底分解成低分子可燃?xì)怏w，最終轉(zhuǎn)化為燃燒反應(yīng)，并釋放出燃燒熱量。
化工廢物的化學(xué)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，此中以氫為代表，是因?yàn)楹瑲湮ｋU(xiǎn)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(chǎn)生典型的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及一些腐蝕性或污染性的產(chǎn)物，這些污染性產(chǎn)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(shù)，使自由氫、一氧化碳等有害氣體的產(chǎn)生量達(dá)到最小。
三、危險(xiǎn)廢物焚燒反應(yīng)的分析與探討
在空氣中焚燒塑料、橡膠、油漆、瀝青時(shí)，滾滾濃煙可以擴(kuò)散到30-40m的高空。這是因?yàn)椋阂皇峭耆珰饣坏扔谕耆珶峤狻９蹋ㄒ海B(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(jī)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(gè)完全不同的反應(yīng)，熱分解是吸熱反應(yīng)，燃燒是放熱反應(yīng)，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?xì)怏w完全分解后，才能進(jìn)行放熱的完全燃燒反應(yīng)、比較徹底地對(duì)有機(jī)污染毒性進(jìn)行無害化。滾滾黑煙的產(chǎn)生是因?yàn)闊岱纸獠粡氐?、燃燒供氧不均勻、燃燒不完全引起的?/span> 1）保證熱值的穩(wěn)定性： 配伍應(yīng)使進(jìn)入焚燒爐的危險(xiǎn)廢物的熱值盡可能介于設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍以減少輔助燃料的用量。熱值太低，需要啟動(dòng)輔助燃料系統(tǒng)以使廢物燃燒完全，造成運(yùn)行費(fèi)用增加；熱值太高，需要用惰性物質(zhì)（過量空氣、水等）限制爐溫，同時(shí)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(fù)荷控制設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍，保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(shè)備不受腐蝕和尾氣達(dá)標(biāo)排放。鹵化物、有機(jī)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(yùn)行效果，控制不當(dāng)還易造成氬氣的產(chǎn)生，其腐蝕性更大。危險(xiǎn)廢物中磷主要是有機(jī)磷化物，焚燒產(chǎn)生的P205在400～700℃會(huì)對(duì)金屬及耐火材料產(chǎn)生加速腐蝕，此溫度區(qū)域?yàn)橛酂徨仩t區(qū)域，如果不控制好磷的含量，則余熱鍋爐使用壽命會(huì)大大縮短。堿金屬是以無機(jī)或有機(jī)鹽的形式在于危險(xiǎn)廢物中，燃燒后變成堿金屬氧化物，出渣時(shí)易遇水爆炸。入爐酸性物含量一般宜控制在：Cl：<1%，P、F：<0.2%，S<1%，堿金屬K、Na、Ca等<0.1%。農(nóng)藥等劇毒危險(xiǎn)廢物，含有機(jī)重金屬類物質(zhì)，應(yīng)均勻限制數(shù)量入爐焚燒。
3）適當(dāng)混合處理保持焚燒的持續(xù)性、穩(wěn)定性： 根據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，科學(xué)搭配焚燒菜單，使得一些易混合發(fā)生反應(yīng)的、爆炸的、高腐蝕性的得到預(yù)處理，和惰性的泥狀物混合，控制適當(dāng)?shù)乃?，以利于燃燒；含鉀等堿金屬?gòu)U物和含氫等鹵素廢物可以反應(yīng)生成穩(wěn)定化合物的應(yīng)適當(dāng)搭配；快速分解燃燒的和緩慢分解燃燒的適當(dāng)搭配，使得在爐內(nèi)均勻燃燒等等。
配伍方法主要是按相容性、熱值、形態(tài)性質(zhì)、污染因子等方法進(jìn)行配伍，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，通常需要按各種方法綜合考慮。
廢物焚燒配伍首先需要考慮危險(xiǎn)廢物的相容性。
入窯前各級(jí)配伍需要充分了解廢物特性和性能，尤其是廢液種類繁多、性質(zhì)復(fù)雜。按相容性配伍，可以避免不同物料相互接觸后聚合反應(yīng)、有毒有害氣體、大量熱量、火焰甚至爆炸等異常狀況的發(fā)生。
配伍時(shí)應(yīng)要求進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的危險(xiǎn)廢物熱值盡可能控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，以確保物料熱值穩(wěn)定性。當(dāng)物料熱值越高時(shí)，組分中可燃物越多，焚燒越容易開啟進(jìn)行，但當(dāng)熱值超過熱負(fù)荷區(qū)域時(shí)，一方面，導(dǎo)致熔渣、煙氣流速增加、有害氣體分解不徹底、重金屬過度揮發(fā)等問題；另一方面，過高溫度會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯及耐火材料造成破壞，同時(shí)需要減少進(jìn)料降低系統(tǒng)溫度而使系統(tǒng)處理能力下降。當(dāng)物料熱值太低時(shí)，為達(dá)到規(guī)定的燃燒分解溫度則需要添加輔助燃料，造成運(yùn)行成本增加。因此，入爐廢物需要按熱值配伍保持穩(wěn)定，保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可靠。
根據(jù)危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18484一2001），為確保焚燒穩(wěn)定、煙氣達(dá)標(biāo)，經(jīng)配伍后入爐危險(xiǎn)廢物要求硫、氯、氟、重金屬等污染因子濃度應(yīng)在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。常見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(xiàn)控制在0. 1%以下，堿金屬K、Na、Mg等物質(zhì)含量一般控制0.3%。
通過配伍氯、氟等鹵素化合物，減少氯化氫、氟化氫等腐蝕性較強(qiáng)氣體，降低對(duì)耐火磚材料的破壞；
通過配伍物料中Cl元素含量，從源頭上減少二噁英產(chǎn)生；
通過配伍金屬類鹽，盡量錯(cuò)開含有堿性金屬和鹵族元素的廢物入窯焚燒時(shí)間，降低鈉鹽、鉀鹽等低熔點(diǎn)物質(zhì)導(dǎo)致的腐蝕及結(jié)渣；
通過配伍環(huán)鏈或多鏈有機(jī)物，滿足燃燒效率和CO尾氣控制的要求。
一個(gè)好的焚燒配伍可以使得燃燒穩(wěn)定、解毒徹底，同時(shí)還可以節(jié)約助燃燃料、保護(hù)耐火材料、延長(zhǎng)焚燒設(shè)施的使用壽命。
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