| 单词 | 有害废弃物焚烧技术 |
| 释义 | 【有害废弃物焚烧技术】 1870年英国建成了世界上第一座焚烧炉，1895年德国汉堡建成了第一个固体废弃物发电设备，1905美国纽约建成了第一座利用城市垃圾和煤共同燃烧发电的工厂。自此以后，焚烧技术用于处理有害废弃物，特别是在50年代到60年代，利用该技术处理核工业的放射性废物，得到迅速发展。目前，焚烧法已成为发达国家处理城市生活垃圾、工业有害废弃物、医院废弃物以及市政废水处理后污泥的主要技术途径之一。发达国家已拥有1000座以上现代化焚烧工厂，广泛地处理着各种有害废弃物，并朝着集中处置和能源利用方向发展。 废弃物焚烧技术具有如下优点：(1)焚烧法可减少废弃物体积和数量，一般可减少固体废弃物90%的体积。(2)焚烧法可以分解、破坏某些废弃物，成为无毒无害的简单化合物，而且焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有害废弃物直接处置要容易得多。(3)焚烧废弃物能有效地做到废弃物综合利用，回收能源和资源。焚烧废弃物用于发电、供热已实现；废有机溶剂作为水泥生产的辅助燃料在美国得到发展；此外还回收某些物质，如玻璃、重金属等。有害废弃物焚烧技术 焚烧的化学过程很简单，其基本过程是碳和氢两种元素在有氧条件下燃烧。但是，有害废弃物不都是由单纯的碳和氢元素组成，它含有大量的其它可燃物，如硫、卤素化合物、磷和无机盐等，使得实际焚烧要复杂得多。也就是说，焚烧是对于那些不能回收再利用和不利于土地安全处理的一类废弃物的综合处理过程。在有氧条件下，有害废弃物在高温氧化过程中转化成气体和不燃性固体残渣。研究表明，温度、时间、湍流度和空气量是支配有效焚烧的主要因素。焚烧是一个系统的动态平衡过程。它包括物质和能量的进入、中间处理、物质与能量的输出3个步骤。影响焚烧的因素许多，焚烧的材质要求、废物的配伍、燃料的选择、工艺条件的控制、能量回收、气体净化、灰渣的处置等都是所考虑的因素。显然，燃烧是焚烧炉的核心部分，在此就世界上一些焚烧炉的燃烧条件的发展情况进行分析。(1)温度是指废弃物中有害组分氧化分解直到被破坏必须达到的温度。该温度比废弃物的着火温度高得多。提高温度有利于废弃物中有毒有害成分的分解，并可抑制黑烟的产生。但过高温度不仅增加燃料消耗，还容易损坏炉膛衬壁、缩短设备寿命。此外，过高温度可能增加废弃物中金属挥发量和氧化氮的生成。不同废弃物有不同的燃烧温度。对于脱臭处理，采用650～800℃的燃烧温度，可取得良好的效果；含碳氢为主的废弃物在供氧量和停留时间适当时，焚烧温度在900～1000℃可以避免黑烟；在800～850℃焚烧含氯废弃物时，氯气转化为氯化氢，可以用水洗涤除去或回收；一般碱土金属废弃物的焚烧，宜控制在1200℃以下，过高温度会使氧化氮的含量剧增；对含多氯联苯(PCBs)、二英、呋喃等有机废弃物的焚烧，温度控制在1200℃以上比较合适；污泥的湿式燃烧最适宜的温度范围控制在280～320℃，污泥的焚烧一般在800℃左右能达到较理想效果。废弃物燃烧温度是焚烧设计时一个重要工艺参数。根据不同的处理要求，不同的对象，使用特定的燃烧方式和燃烧剂，可以设计出各种温度范围的焚烧炉。如流化床焚烧炉，考虑到温度太高可使砂床载势媒体出现粘结现象，温度一般控制在850℃左右。多室燃烧炉或回转窑燃烧温度呈梯度变化。回转窑前段温度较低，起到干燥和初步分解废弃物的作用；后段或后燃烧室温度高，起到完全分解破坏废弃物有害成分的作用。(2)停留时间指燃烧废弃物在燃烧室中与氧化空气接触的时间。它直接影响焚烧的完全程度，是决定炉体容积的主要依据。停留时间总是与特定的燃烧温度相对应。在允许范围下，提高温度可缩短停留时间，反之亦然。但片面地延长停留时间，降低燃烧温度，就可能导致废弃物因温度不够而分解不完全，同时增加炉膛体积使成本提高；若提高温度来缩短停留时间，则技术难度大，也不经济。所以停留时间应依实际情况而定。对于除去废气恶臭，焚烧温度不必太高，停留时间也不需要很长，一般在1s以下；对一般有机废液，在较好雾化条件及正常焚烧温度条件下，焚烧停留时间在0．3～2s，实际上大多在0．6～1s之间。美国环保局研制一种可移动固定床焚烧炉，第1燃烧室为逆流燃烧，温度为927℃，废弃物停留15min；第2燃烧室为顺流燃烧，温度为1093℃，停留时间为6s。美国芝加哥SCA化学服务公司回转窑焚烧炉在处理固体废弃物时停留时间为8min，进料量为1．3t／h，热负荷14．6538MW；处理液体废弃物时，液体进入后燃烧室速度为2．8t／h，停留时间为2s。(3)燃烧的空气供给量一般都要超过理论需氧量，它由理论需气量和过剩需气量组成。过剩空气量根据经验选取，依据焚烧物料和种类不同而不同。一般废液废气的燃烧取过量20%～30%的理论空气量，固体废弃物的焚烧，空气过量要达到50%，甚至100%以上。燃烧空气量的供给及其供应方式，与废弃物混合程度、气体停留时间、进出速度等有关。湍流程度能评价废弃物和燃烧空气混合的程度。湍流是通过焚烧炉良好设计来完成的。利用切向气流和液体喷射可产生循环紊动的燃烧状态，还可利用稳定炉膛人为倾斜炉床来达到目的。在回转窑和多炉膛燃烧中，可利用机械转动达到气体与固体良好混合，还可破碎固体颗粒使气体和废弃物增大混合接触面积。焚烧炉：设计的基本原理都是基于碳和氢的氧化燃烧，但为适应于不同废弃物的焚烧，具体设计要求各有差异。根据不同分类标准有多种分类法。按燃烧分，有烧煤、烧油和烧电之分；按燃烧室分，有单室、双室和多室；按废弃物和气流进入方式分，有逆燃式和顺燃式；按结构分，有敞口炉炕、箱室、回转窑流化床炉、多层炉膛焚烧炉、可移动红外焚烧炉、螺旋式焚烧炉、可移动固定床焚烧炉等。(1)回转窑焚烧炉通常包括废弃物接纳贮存、进料、炉体、废热回收和二次污染控制等部分。窑身为一卧式可旋转圆筒，倾斜度小，转速低。转窑前段1／3长度为干燥段，后面2／3长度为燃烧段。回转窑具有很强的适应性，它可以单独进行处理，也可同时处理气、液、固3种形态的废弃物。其焚化处理的废弃也很广，如废塑料、废橡胶、沥青渣、焦油渣等有机废渣，直至各种废溶剂。其不足之处为，对废白土污泥、纸浆污泥等易形成多孔颗粒的废弃物、高碱性废弃物，因其产物影响传热或严重侵蚀耐火材料，选用时应慎重；当焚烧产物影响回转窑内物料顺利移动时，不宜采用；当温度大幅度改变时，耐火材料易因膨胀和收缩而产生裂纹，特别是因间歇操作停炉，启动过程中温度的升降变化引起耐火材料的破裂甚至脱离时也不宜采用。此外，回转窑设备结构复杂，传动零件较多，基建与维修费用相对较高，几乎是多膛炉、液体喷射炉的3倍。(2)流化床焚烧炉底部有气流分布板，内装载热媒体砂子，靠分布板下方送进的气流产生流化态。固体废弃物以流化床上部或侧部与流化载体呈一定比例送入炉内，发生激烈的翻腾和不断的循环流动，对废弃物进行较高温度(850℃)的分解破坏作用。其优点是：焚烧时固体颗粒激烈运动，颗粒和气体间的热量和质量传递速度大，因而炉膛单位面积处理能力大；物料在炉膛内基本呈混合状态，被焚烧物能迅速均匀分散，可避免炉内局部过热，炉温易控制；载体颗粒积蓄热量，可避免骤冷骤热，无爆炸危险；结构简单易于维修，空气过剩系数小。日本有关资料对流化床焚烧炉和机械焚烧炉进行10个方面比较，包括处理物、操作机能、灰分产生量、填埋造地的二次污染、逐年处理废物量、停止和起动工艺变化、使用单位、焚烧负荷、维修费、维持管理费等，综合评价结果表明流化床具有明显的优越性。其不足点是运行动力费用较高，对物料要求大小相近；对高粘度、半流体状态污泥的焚烧供料不易均匀；易产生黑烟，需二次逆风方能使未燃成分充分燃烧；气体流速不能太高，否则将使物料吹到设备出口或热交换器中去。废弃物焚烧中几个问题1．焚烧对废弃物材质的要求。(1)共同焚烧是世界性趋势。焚烧垃圾发电是一种典型的共同焚烧形式。研究工业上产生的许多有机有毒废液的共同焚烧，也就是人们所关心的问题。利用水泥窑来焚烧有机废液、焦油等含卤素废弃物在美国已取得成功。(2)从废弃物的热值研究焚烧对废弃物材质的要求。获得这方面的数据，为选择炉型、辅助燃料、回收能量提供依据。通常热值低于9204．8kJ／kg的有机废液不可燃；要维持稳定的废液焚烧，热值需达到10460～12552kJ／kg；废气燃烧需要4184kJ／m3以上的热值。(3)从污染角度研究焚烧对废弃物材质的要求。如PCBs的焚烧能产生二英一类有害物质，焚烧需要严格控制条件；对含盐废液的焚烧要防止腐蚀炉体材料；对含氮废弃物温度不能太高，以免焚烧时产生氮氧化物等。从废弃物的物理特性上考虑，废液粘度是确定燃烧喷嘴类型的主要依据。高粘度废液应采用蒸氯雾化喷嘴；低粘度废液则采用机械雾化、空气雾化喷嘴。固体废弃物的熔点高低和物料大小是选择焚烧炉的重要依据。2．焚烧废弃物二次污染。废弃物焚烧过程也不可避免地产生可造成二次污染的有害物质，包括有害气体、颗粒物、有害废渣、器声及热污染等。所以焚烧系统中必须有消除二次污染的防护装置。如用干式吸收器喷撒石灰粉吸收烟气中HCl、HF、SOx，使其浓度达标后，再用静电除尘；也可用碱性水溶液处理废气中酸性气体；控制焚烧过程臭味的主要技术有催化氧化、吸附、稀释、掩蔽法等；有关研究表明，固体废弃物焚烧后残渣中含有60多种有机组分。因此对焚烧后的残渣和冷却水也应作进一步的妥善处理和处置。3．焚烧废弃物的费用－效益分析。这是一个复杂的问题，一般来说建造焚烧厂的费用、维修管理费用、运转费用都较高。但经验表明，焚烧废弃物比废弃物填埋大有好处，填埋只是暂时性解决废弃物的去向，而且具有很大的潜在危害。因此，从长远利益考虑，焚烧废弃物的投资费用虽然较大，却是一种发展方向。4．废弃物焚烧的标准及法规。发达国家对废弃物焚烧都有严格的标准和法律规定，如美国联邦政府的《空气净化法(CAA)》、《国家大气质量标准(NAAQS)》、《防止重大恶性损害法规(PSD)》以及《新污染源操作标准》都是指导焚烧废弃物排放气体的文件，另外，还有《州的颗粒物排放标准和州的暗度标准》、《美国工业技术部资源保护回收法(ITD RCRA)》最新列出676种化合物属有害废弃物。其中列入RCRA附录Ⅷ的有427种，以这类或含有这类化合的废弃物进行焚烧处理必须符合RCRA的规定，其基本点是处理前应对每种有害废弃物进行一次试烧，分析其中的卤代化合物及主要有害成分的浓度，灰渣和洗涤水中的有害物浓度、排放气体中HCl、CO、CO2、NOx、颗粒物及其它有害成分的浓度，监测燃烧温度、停留时间及有害物的破坏率。焚烧温度高于1000℃，气体停留时间大于2s，氧过量2%以上；卤代烃的焚烧温度高于1200℃，氧过量3%以上。焚烧炉设计要保证有毒有害成分的破坏率(DER)大于99．99%，卤素清除率达到99%，烟气中颗粒物低于180mg N·m3(以12%CO2计)，对PCBsx、呋喃等有毒物质要保证燃烧温度不低于1200℃，停留时间大于2s，DER大于99．9999%。5．中国的废弃物焚烧概况。利用焚烧炉处理固体废弃物有了较大的进展，并应用于许多部门，每小时处理几千克到几十千克的小型废弃物焚烧炉在医院、饭店、宾馆的废弃物处理上较广泛地应用；有专门处理工业废物的各种焚烧炉；有处理核废弃物的专用焚烧装置；也有获得工业性应用的焚烧垃圾发电、供热工厂。虽然中国有害废弃物的焚烧处理有某些方面的实践，但从焚烧范围、焚烧对象、焚烧技术的研究方面与发达国家相比还有相当差距，从环境保护角度来看也跟不上形势发展的需要。据专家预测，在中国新型现代化城市和旅游城市的废弃物处理将以焚烧技术为主，现代工业产生众多有机有毒物解决的主要出路也将依赖于焚烧技术。加强废弃物焚烧技术研究，并大力在实践中推广应用已迫在眉睫。研究重点应放在摸清有害废弃物的产生、污染和特性，并掌握它的基本情况；选取某几种具有代表性的有害废弃物，在一定区域范围内进行焚烧技术的研究和开发；制订焚烧废弃物的标准、法规以及协调管理的政策等。中国有害废弃物的焚烧技术将会得到明显的进展。随着社会的发展，有害废弃物污染将越来越引起国内外的重视。1991年9月4日中国批准加入了《巴塞尔公约》，焚烧技术处理废弃物能达到减量化、稳定化和无害化。各国不断健全废弃物焚烧标准和法规，科学技术的发展使焚烧过程中产生的二次污染能得到有效控制。这些都将使有害废弃物焚烧技术在世界各国得到进一步发展，成为有效处理有害废弃物的主要方法之一。(中国环境科学研究院周炳炎、中国环境管理干部学院刘湘撰) |
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