黃榮炎

摘 要：危險(xiǎn)廢物主要包括存在毒性、傳染性、腐蝕性等廢物。危險(xiǎn)廢物可對(duì)環(huán)境、人體健康等產(chǎn)生危害。因此，對(duì)于危險(xiǎn)廢物需進(jìn)行正確處置，消除隱患。在焚燒危險(xiǎn)廢物的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量余熱。如果將這些余熱進(jìn)行回收，能夠減少能耗。本文主要分析如何實(shí)現(xiàn)余熱的回收梯級(jí)利用。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物；焚燒處置系統(tǒng)；余熱回收；梯級(jí)利用技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

危險(xiǎn)廢物主要由工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、居民生活等產(chǎn)生。危險(xiǎn)廢物本身有毒性、傳染性等各種危害。對(duì)危險(xiǎn)廢物如果不處理或處置不當(dāng)容易對(duì)環(huán)境、人們的健康等產(chǎn)生影響。焚燒危險(xiǎn)廢物是消除危險(xiǎn)廢物隱患的常用方法。在焚燒危險(xiǎn)廢物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的余熱。在以往我國(guó)對(duì)這些余熱的回收利用技術(shù)不足。因此在焚燒過(guò)程中，浪費(fèi)了大量的熱能。另外，在回收余熱時(shí)，使用的設(shè)備比較老舊、簡(jiǎn)陋。余熱回收效率低，還耗費(fèi)了大量的水、電資源。因此，有必要分析如何回收焚燒危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生的余熱，實(shí)現(xiàn)余熱的回收梯級(jí)利用。

在危險(xiǎn)廢物的焚燒處置系統(tǒng)中，余熱回收的環(huán)節(jié)主要是在焚燒爐焚燒危害廢物之后，如圖1所示。余熱回收的技術(shù)有余熱鍋爐技術(shù)、急冷塔技術(shù)、一級(jí)余熱利用、二級(jí)余熱利用和三級(jí)余熱利用。余熱回收梯級(jí)利用主要是在不同的余熱品質(zhì)中，采用不同的回收技術(shù)，如表1所示。焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵饕捎酂徨仩t回收。余熱鍋爐利用高溫?zé)釤熆梢援a(chǎn)生飽和的高溫蒸汽。急冷塔技術(shù)主要將500℃的煙氣降低至200℃，減少二噁英類(lèi)物質(zhì)的形成。低于500℃的余熱品質(zhì)主要通過(guò)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)逐級(jí)回收。整個(gè)的余熱回收系統(tǒng)可以產(chǎn)生大量的蒸汽、熱水、熱風(fēng)等。其中熱風(fēng)可以用于焚燒爐的助燃。而蒸汽、熱水等可以作為生活用水、供暖等。

1.余熱鍋爐技術(shù)

焚燒處置系統(tǒng)在焚燒危險(xiǎn)廢物時(shí)，排出大量的高溫?zé)煔?。這些高溫?zé)煔鉁囟瘸^(guò)1100℃，并含有大量有害氣體、煙塵。煙氣排放可對(duì)大氣產(chǎn)生污染，但其本身不能直接利用。余熱鍋爐可以對(duì)這些高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，轉(zhuǎn)化成為可直接利用的高溫蒸汽。傳統(tǒng)的余熱鍋爐由于常發(fā)生大量積灰以及腐蝕等情況，現(xiàn)已極少應(yīng)用?，F(xiàn)主要使用單鍋筒膜式壁的余熱鍋爐。該設(shè)備由鍋爐體、附件、鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。煙氣通道被分隔形成4個(gè)小通道。熱交換的主要形式是輻射換熱，因而不會(huì)出現(xiàn)積灰、腐蝕等情況。另外，鍋爐另外安裝有排污擴(kuò)容器，在使用的過(guò)程中可以進(jìn)行排污。在廢物焚燒時(shí)，高溫?zé)釤煆亩际业臒煹乐型ㄈ胗酂徨仩t中。煙氣在鍋爐中停留時(shí)其含有的熱量被吸收，轉(zhuǎn)化成為水蒸氣。而高溫?zé)釤煹臏囟冉档?，形成較低溫的煙氣。一般情況下，余熱鍋爐的出口煙氣溫度約為500℃。而形成的蒸汽可以通過(guò)分氣缸輸送到各個(gè)用戶(hù)。從而實(shí)現(xiàn)將焚燒廢物產(chǎn)生的熱能充分利用。

2.急冷塔技術(shù)

在廢物的焚燒溫度<800℃時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的二噁英類(lèi)物質(zhì)。另外，煙氣溫度在200℃～500℃是二噁英類(lèi)物質(zhì)再生成的適宜溫度。二噁英類(lèi)物質(zhì)是毒性極大的污染物質(zhì)。在使用余熱鍋爐回收危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的熱氣后，煙氣的溫度最低只到500℃左右。在此情況下，如果不進(jìn)一步降低煙氣的溫度，將會(huì)產(chǎn)生較多的二噁英類(lèi)物質(zhì)。在這一環(huán)節(jié)，主要將煙氣輸送到急冷塔中降溫。急冷塔設(shè)置有雙流體的噴槍。在500℃的煙氣進(jìn)入急冷塔后，噴槍會(huì)噴射溫度較低的水霧。水霧在碰到中檔溫度的煙氣后直接汽化。煙氣的溫度由500℃降低到200℃。在煙氣的溫度降至200℃后，可以防止二噁英類(lèi)物質(zhì)的再生。在急冷塔降溫的同時(shí)，可以監(jiān)測(cè)煙氣的溫度和噴霧的流量等。根據(jù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)調(diào)整噴射的水霧量，可以控制急冷塔的出口溫度。另外，煙氣的成分中含有大量的NOX、SOX、HCl、HF等氣體。這些氣體都屬于酸性的氣體，因而使煙氣呈酸性。對(duì)于酸性的煙氣如果不脫酸，煙氣排放后與水結(jié)合產(chǎn)生酸性液體，腐蝕設(shè)備。因此在煙氣的急冷過(guò)程中可以噴射堿液脫酸。但如果脫酸效果不理想或在這一環(huán)節(jié)未脫酸，可以在急冷水中再進(jìn)行脫酸。

3.一級(jí)余熱的利用

余熱鍋爐形成的蒸汽溫度一般為150℃～160℃左右。這些蒸汽在危險(xiǎn)廢物焚燒處置系統(tǒng)中有很多用途。一方面，這些蒸汽可以為鍋爐的軟水器、除氧器等提供用氣。另一方面，可以為焚燒系統(tǒng)的空氣和煙氣加熱器提供用氣。一般情況下，煙氣在脫酸后溫度僅為60℃～70℃。這些煙氣排放容易結(jié)露，凝結(jié)在煙囪、管道等設(shè)施設(shè)備表面。如果脫酸不徹底，將會(huì)使這些設(shè)備設(shè)施受到腐蝕。因此，需要使用煙氣加熱器，升高煙氣的溫度。一般將60℃～70℃的煙氣升溫到超過(guò)140℃，從而避免排放后煙氣凝結(jié)而腐蝕廠(chǎng)內(nèi)的設(shè)施設(shè)備。針對(duì)尾氣腐蝕設(shè)備設(shè)施的情況，可以在金屬管表面使用四氟乙烯涂層加以保護(hù)。危險(xiǎn)廢物種類(lèi)多種多樣，工況差異大，在焚燒時(shí)需要使用空氣加熱器助燃。而空氣加熱器如果回收余熱進(jìn)行預(yù)熱空氣，可以減少投入。

除此以外，產(chǎn)生的熱能還可以用在污泥的干化中。危廢污泥也是危險(xiǎn)廢物的一種。該類(lèi)危險(xiǎn)廢物含水量一般超過(guò)80%。焚燒比較困難，一般需要加入輔助燃料進(jìn)行焚燒。該方法需要投入一定的成本。而高溫蒸汽可以對(duì)危廢污泥進(jìn)行干化處理?？梢允褂秒p軸槳葉式干燥機(jī)進(jìn)行干化。該設(shè)備可以將危廢污泥的含水量降低至20%～40%。同時(shí)提高危廢污泥的熱值，使其更加易于燃燒。再將干化的危廢污泥放入焚燒爐中，可使其體積降低約75%，并極大提升其熱值。此時(shí)干化的危廢污泥完全可以燃燒，無(wú)須再加輔助燃料。將危廢污泥進(jìn)行干化后焚燒，有利于減少助燃劑的使用，降低成本。

4.二級(jí)余熱的利用

二級(jí)余熱主要用于發(fā)電。常規(guī)的發(fā)電機(jī)組需要穩(wěn)定的、大量的熱能。而危險(xiǎn)廢物焚燒后的二級(jí)余熱的熱能較少。一般為低流量、低品質(zhì)的熱能。加上廢物類(lèi)型不同焚燒時(shí)的工況多種多樣，穩(wěn)定性較差。而鍋爐產(chǎn)生的蒸汽不夠穩(wěn)定，容易出現(xiàn)波動(dòng)。綜合情況下使用常規(guī)的汽輪發(fā)電機(jī)組難以利用二級(jí)余熱進(jìn)行發(fā)電。螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組是目前能夠適應(yīng)焚燒系統(tǒng)的熱動(dòng)力機(jī)。該機(jī)組可以同時(shí)利用蒸汽、熱水、濕蒸汽。因此，即使出現(xiàn)蒸汽波動(dòng)大的情況，螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組依然可以利用熱水、濕蒸汽發(fā)電。且使用的過(guò)程中，維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)便。產(chǎn)生的電能還可以利用在焚燒處置系統(tǒng)的運(yùn)行中。從而降低投入的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，在二級(jí)余熱的利用中，螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組具有廣闊的應(yīng)用前景。

5.三級(jí)余熱的利用

危險(xiǎn)廢物焚燒產(chǎn)生的熱能在經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)的回收后，依然剩下部分熱能。對(duì)這部分熱能如果不加以利用，直接排放會(huì)污染環(huán)境。另外，也會(huì)造成浪費(fèi)熱能源，不利于企業(yè)的節(jié)能減排。因此，需要針對(duì)三級(jí)余熱進(jìn)行回收利用。一般情況下，高溫?zé)煔庠谝患?jí)、二級(jí)回收后，產(chǎn)生有一定溫度的乏氣。其溫度相對(duì)較低，可以通過(guò)換熱方法回收熱能。一般采用冷水將熱能置換，生成熱水后用于供熱或生活用水等。

結(jié)語(yǔ)

危險(xiǎn)廢物的焚燒產(chǎn)生大量熱能，難以一次性完全利用。而在利用這些熱能的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生不同品質(zhì)的熱能。梯級(jí)利用技術(shù)可以對(duì)不同品質(zhì)的熱能進(jìn)行充分回收。但目前我國(guó)在二級(jí)余熱的回收發(fā)電中，還處在起步的階段。對(duì)這方面的技術(shù)需要做進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。總的來(lái)說(shuō)，余熱的回收完全符合節(jié)能減排目標(biāo)。在工作中應(yīng)提高對(duì)熱能回收的重視，加強(qiáng)開(kāi)發(fā)研究。使危險(xiǎn)廢物焚燒中的熱能回收技術(shù)形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，充分回收焚燒產(chǎn)生的熱能。

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