论文部分内容阅读
摘 要：焚烧法是我国目前危险废物处理和净化的最主要的方法，但是在危险废物燃烧的过程中会产生一定的有害气体，如氮氧化合物以及含硫化合物等，因此，需要相关的处理部门针对不同成分的烟气采取不同的处理工艺来切实减少有害气体的产生，减轻其危害程度。本文根据某危废处置中心焚烧废气处理系统运行情况，对废气成分、浓度、废气治理措施及治理效果进行了详细介绍。经“SNCR脱硝+烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器去除二噁英除尘+湿法脱酸”废气净化设施处理后，焚烧废气排气筒各污染物浓度均能达标排放。
关键词：危险废物 焚烧 废气 治理措施
中图分类号：X701 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0118-03
Study on Treatment Measures of Saste Gas from Hazardous Waste Incineration
CHEN Jiehuai
（Guangdong Living Environment Harmless Treatment Center Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong Province， 510405 China）
Abstract： Incineration is the most important method of hazardous waste treatment and purification in our country， but in the process of hazardous waste combustion， some harmful gases will be produced， such as nitrogen oxides and sulfur compounds. Therefore， the relevant treatment departments need to adopt different treatment processes for different components of flue gas to effectively reduce the generation of harmful gases and reduce their harm Degree. According to the operation of incineration waste gas treatment system in a hazardous waste disposal center， the composition， concentration， treatment measures and effect of waste gas are introduced in detail. After being treated by "SNCR denitrification + flue gas quenching + dry deacidification + bag filter for dioxin removal + wet deacidification" waste gas purification facility， the concentration of pollutants in the exhaust pipe of incineration waste gas can meet the discharge standard.
Key Words： Hazardous waste; Incineration; Waste gas; Treatment measures
目前，我國的工业企业在生产过程中产生的危险废物较多，因此就有必要根据我国的相关规定对其产生的危险废物进行划分和归类，然后进行集中的处理。这些危险废物不仅会在很大程度上破坏自然环境，影响到人类的生命健康，更阻碍了我国国民经济的全面协调可持续发展，因此，必须要对其进行严格的处理和净化[1]。焚烧法是我国目前危险废物处理和净化的最主要的方法，但是在危险废物的燃烧的过程中会产生一定的有害气体，如氮氧化合物以及含硫化合物等，因此，需要相关的部门针对不同成分的烟气采取不同的处理措施来切实减少有害气体的产生，减轻其危害程度。
1 危险废物的定义和有害气体种类
要想对危险废物焚烧过程中产生的烟气进行有效治理和措施，必须要了解什么是危险废物以及其产生的有害气体的种类。
1.1 危险废物的定义
根据我国的《国家危险废物名录》的相关规定，对危险废物的内涵和定义进行了规范，即具备腐蚀性、易燃性、某种反应性或毒性等危险性特点，以及会对自然环境或人类生命健康有一定危害的呈固态或液态的废物统称为危险废物[2]。值得注意的是并不是同时包含以上所有特征的废物是危险废物，具备以上某一种特征的就可以划分为危险废物。
1.2 危险废物焚烧产生有害气体的种类
目前来说，对危险废物进行焚烧处理是目前最具前景的一种危险废物处理方法，主要是通过预热和高温来发生作用，使得危险废物发生一定的降解，但是其在燃烧的同时会产生一定的废气，如氮氧化合物、含硫的氧化物、二噁英、烟尘以及含有重金属成分的废气，这些废气如果处理不当，会对周围的环境造成二次污染，危害自然环境和人类的生命健康[3]。有害气体的主要种类有以下几种。
1.2.1 含酸性物质颗粒物重金属成分的有害气体 1.2.1.1 具有腐蚀性的有害气体
HCl：含有这种成分的有害废气主要来源于一些有机氯化物的危险废物的焚烧处理，例如塑料和皮革的燃烧。除此之外，还有部分来源于一些无机的氯化物（如氯化钠或氯化钾等）经过高温的焚烧与二氧化硫、水还有氧气发生某种化学的反应而形成的。HF：这种成分的有害气体大部分来源于含氟的危险废物的燃烧。SO2：主要来自于一些含硫成分的物料燃烧以及相关助燃油的燃烧等。NOx：主要是通过一些含氮的有机物燃烧，产生出NO气体，随后发生一定的气相化学反应，而生成NO2或者是N2O5等有害气体。
1.2.1.2 烟尘
固体的危险废物经过高温的焚烧处理以后，经过一定的分解和氧化作用，会残留一些不会燃烧的废物以残渣的形成存在，其中一些体积微小的废物颗粒会随着烟气发生一定的运动，形成了烟尘。除此之外，还有一些不能充分燃烧的含碳颗粒或者附着在无机盐的重金属物质和有机物质[4]。
1.2.1.3 重金属
在进行危险废物焚烧之前，必须要对危险废物进行一定的筛选和排除，避免含有重金属成分的危险废物进入到焚烧系统，因此，产生的有害气体中的重金属含量非常少。
1.2.2 含有二噁英类物质的有害气体
二噁英主要分为两大类，分别是多氯代二苯并二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。二噁英成分主要有两大来源：一是来源于金属的冶炼、防腐剂中的成分、含氯有机物或化学物品以及一些喷漆等[5];二是来源于一些固体危险废物的燃烧，当部分的固体危险废物在400～600℃中進行燃烧时，有可能形成一定程度的碳氢化合物（CxHy），如果在这个过程中，氧气的含量不足或者是燃烧的时间过短，这些碳氢化合物（CxHy）燃烧不彻底，经过与烟气中存在的氯化物进行化学反应而产生二噁英。
2 危废处置中心焚烧废气特点
某危废处置中心接收的危废种类复杂，有医药废物、农药废物、精蒸馏残渣、废矿物油、废酸碱类废物、废有机溶剂等。该处置中心建设固体和液体废物处理系统各一套。其中固态、半固态危废采用50t/d回转窑锅炉进行高温焚烧，液态危废采用15t/d立式焚烧炉进行焚烧处理[6]。
危废焚烧废气中污染物通常包括颗粒物、二氧化硫、氟化氢等酸性气体、重金属以及有机危险性污染物（如二噁英类、呋喃等）等几大类，成分极为复杂。根据项目环评报告，焚烧废气处理设施进口各污染物类型如图1所示。
3 废气处理工艺及污染物的控制
该危废处置中心烟气净化工艺采用“SNCR脱硝+烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器去除二噁英除尘+湿法脱酸”的净化工艺和技术，净化后的烟气经50m高的烟囱高空排放。
3.1 废气处理工艺
焚烧烟气在余热锅炉第一回程中通过加入尿素溶液达到SNCR脱硝目的，之后烟气进急冷塔急速冷却，温度从550℃降至220℃以下，避开二噁英300℃左右易形成的温度区;急速冷却后的烟气进入脱酸塔，烟气中的SO2、SO3、HCl和HF等与Ca（OH）2反应生成钙盐，除去烟气中的酸性气体;在烟气进入布袋除尘器之前烟道喷入活性碳，去除重金属和二噁英污染物，再采用布袋除尘器消除烟气中的颗粒物、干法脱酸生成的钙盐、以及活性炭吸附重金属类和二噁英类污染物;之后烟气进入湿式脱酸塔采用碱液氢氧化钠去除酸性气体;烟气经再加热后高空排放。
3.2 污染物控制
3.2.1 酸性气体
对酸性气体去除主要通过SNCR脱硝、干法脱酸和湿法脱酸达到去除的目的。
3.2.2 烟尘
对于烟气中的烟尘采用布袋除尘器进行治理，由于在活性炭喷射吸附过程中增加了固体颗粒物的量，因此除尘效率可达99.6%以上。
3.2.3 重金属
对重金属利用“活性炭喷射吸附+布袋除尘器”进行去除。重金属净化主要从低温控制和颗粒物捕集两方面进行。首先烟气通过喷雾干燥塔，高露点重金属凝结附着在颗粒物上，再通过向烟道中喷活性炭对重金属二次吸附，最后用布袋除尘器将烟尘和活性炭进行收集。
3.2.4 有机物
首先本项目采用控制焚烧技术来避免二噁英类污染物产生，工艺中采用以下措施：（1）焚烧过程中对危废充分翻动混合，保证燃烧完全。（2）控制二燃室烟气在1100℃以上温度下滞留时长大于2s，确保二噁英类污染物分解充分。（3）利用烟气在急冷塔里瞬间降温分离部分颗粒物等物质，并设有备用药剂泵来喷射碱液，缩短300～500℃温度区烟气停留时间，以减少二噁英类污染物再次生成。（4）后续处理过程中，把活性炭喷进反应塔后的烟气管道里，以吸收二噁英类污染物，再通过袋式除尘器去除，确保吸附以及有机物分解的充分性。通过上述措施，控制二噁英类污染物排放浓度能够在0.5ng/Nm3以下。
4 废气排放情况
本危废处置中心焚烧废气经处理后，，焚烧炉排气筒外排烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的两天最大值分别为13mg/m3、10mg/m3、138mg/m3，均满足区域性大气污染物综合排放标准标准限值要求。
其他污染物排放浓度日均值的最大值分别为HF2.38mg/m3，氯化氢17.6mg/m3，镉0.802μg/m3，汞3.22μg/m3，铅<0.2μg/m3，砷+镍847.7μg/m3，铬+锡+铜+锑+锰627.8μg/m3，二噁英0.019TEQng/m3，均满足《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）中300～2500kg/h标准限值要求。
5 结语
目前我国广泛使用的焚烧法，虽然可以达到非常好的处理和净化效果，但是在危险废物的燃烧过程中会产生含有有害成分的烟气，这些烟气会对自然环境造成一定程度的二次污染，也会影响到人类的身体健康。
根据某危废处置中心焚烧废气处理系统运行情况，对废气成分、产生浓度、废气治理措施及治理效果进行了详细介绍。经“SNCR脱硝+烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器去除二噁英除尘+湿法脱酸”废气净化设施处理后，焚烧废气排气筒各污染物浓度均能达标排放。
本项目焚烧废气处理工艺颗粒物去除效率可达99.7%，SO2处理效率可达98.9%，HCl处理效率为95.6%，HF处理效率为88.4%。NOx去除效率为65.5%，对汞、砷、铅、锡、锑、锰等重金属去除效率可达95%以上，对二噁英的去除效率可达98%以上。该废气处理工艺在国内均属比较成熟工艺，技术合理和经济可行，可以有效的控制焚烧废气中污染物的排放，具有很好的处理效果。
参考文献
[1] 陈旭.危险废物焚烧工艺选择与废气处理设施工艺设计[D].长春：吉林大学，2019.
[2] 毛玉杰.危险废物焚烧回转窑耐火砖减薄率的影响因素研究[D].广州：华南理工大学，2018.
[3] 李进中，李建光.危险废物焚烧烟气净化系统优化分析及应用[J].工程建设，2020，52（1）：68-73.
[4] 苏俊杰.危险废物焚烧系统改造及效果分析[J].资源节约与环保，2019（8）：135-136，138.
[5] 龙雯.危险废物焚烧中污染防治的过程控制分析[J].环境与发展，2019，31（5）：58-59.
[6] 周赞，毕金波，殷波，等.浅谈危险废物焚烧进料系统的形式及其应用[J].中国环保产业，2020（9）：48-52.
关键词：危险废物 焚烧 废气 治理措施
中图分类号：X701 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0118-03
Study on Treatment Measures of Saste Gas from Hazardous Waste Incineration
CHEN Jiehuai
（Guangdong Living Environment Harmless Treatment Center Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong Province， 510405 China）
Abstract： Incineration is the most important method of hazardous waste treatment and purification in our country， but in the process of hazardous waste combustion， some harmful gases will be produced， such as nitrogen oxides and sulfur compounds. Therefore， the relevant treatment departments need to adopt different treatment processes for different components of flue gas to effectively reduce the generation of harmful gases and reduce their harm Degree. According to the operation of incineration waste gas treatment system in a hazardous waste disposal center， the composition， concentration， treatment measures and effect of waste gas are introduced in detail. After being treated by "SNCR denitrification + flue gas quenching + dry deacidification + bag filter for dioxin removal + wet deacidification" waste gas purification facility， the concentration of pollutants in the exhaust pipe of incineration waste gas can meet the discharge standard.
Key Words： Hazardous waste; Incineration; Waste gas; Treatment measures
目前，我國的工业企业在生产过程中产生的危险废物较多，因此就有必要根据我国的相关规定对其产生的危险废物进行划分和归类，然后进行集中的处理。这些危险废物不仅会在很大程度上破坏自然环境，影响到人类的生命健康，更阻碍了我国国民经济的全面协调可持续发展，因此，必须要对其进行严格的处理和净化[1]。焚烧法是我国目前危险废物处理和净化的最主要的方法，但是在危险废物的燃烧的过程中会产生一定的有害气体，如氮氧化合物以及含硫化合物等，因此，需要相关的部门针对不同成分的烟气采取不同的处理措施来切实减少有害气体的产生，减轻其危害程度。
1 危险废物的定义和有害气体种类
要想对危险废物焚烧过程中产生的烟气进行有效治理和措施，必须要了解什么是危险废物以及其产生的有害气体的种类。
1.1 危险废物的定义
根据我国的《国家危险废物名录》的相关规定，对危险废物的内涵和定义进行了规范，即具备腐蚀性、易燃性、某种反应性或毒性等危险性特点，以及会对自然环境或人类生命健康有一定危害的呈固态或液态的废物统称为危险废物[2]。值得注意的是并不是同时包含以上所有特征的废物是危险废物，具备以上某一种特征的就可以划分为危险废物。
1.2 危险废物焚烧产生有害气体的种类
目前来说，对危险废物进行焚烧处理是目前最具前景的一种危险废物处理方法，主要是通过预热和高温来发生作用，使得危险废物发生一定的降解，但是其在燃烧的同时会产生一定的废气，如氮氧化合物、含硫的氧化物、二噁英、烟尘以及含有重金属成分的废气，这些废气如果处理不当，会对周围的环境造成二次污染，危害自然环境和人类的生命健康[3]。有害气体的主要种类有以下几种。
1.2.1 含酸性物质颗粒物重金属成分的有害气体 1.2.1.1 具有腐蚀性的有害气体
HCl：含有这种成分的有害废气主要来源于一些有机氯化物的危险废物的焚烧处理，例如塑料和皮革的燃烧。除此之外，还有部分来源于一些无机的氯化物（如氯化钠或氯化钾等）经过高温的焚烧与二氧化硫、水还有氧气发生某种化学的反应而形成的。HF：这种成分的有害气体大部分来源于含氟的危险废物的燃烧。SO2：主要来自于一些含硫成分的物料燃烧以及相关助燃油的燃烧等。NOx：主要是通过一些含氮的有机物燃烧，产生出NO气体，随后发生一定的气相化学反应，而生成NO2或者是N2O5等有害气体。
1.2.1.2 烟尘
固体的危险废物经过高温的焚烧处理以后，经过一定的分解和氧化作用，会残留一些不会燃烧的废物以残渣的形成存在，其中一些体积微小的废物颗粒会随着烟气发生一定的运动，形成了烟尘。除此之外，还有一些不能充分燃烧的含碳颗粒或者附着在无机盐的重金属物质和有机物质[4]。
1.2.1.3 重金属
在进行危险废物焚烧之前，必须要对危险废物进行一定的筛选和排除，避免含有重金属成分的危险废物进入到焚烧系统，因此，产生的有害气体中的重金属含量非常少。
1.2.2 含有二噁英类物质的有害气体
二噁英主要分为两大类，分别是多氯代二苯并二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。二噁英成分主要有两大来源：一是来源于金属的冶炼、防腐剂中的成分、含氯有机物或化学物品以及一些喷漆等[5];二是来源于一些固体危险废物的燃烧，当部分的固体危险废物在400～600℃中進行燃烧时，有可能形成一定程度的碳氢化合物（CxHy），如果在这个过程中，氧气的含量不足或者是燃烧的时间过短，这些碳氢化合物（CxHy）燃烧不彻底，经过与烟气中存在的氯化物进行化学反应而产生二噁英。
2 危废处置中心焚烧废气特点
某危废处置中心接收的危废种类复杂，有医药废物、农药废物、精蒸馏残渣、废矿物油、废酸碱类废物、废有机溶剂等。该处置中心建设固体和液体废物处理系统各一套。其中固态、半固态危废采用50t/d回转窑锅炉进行高温焚烧，液态危废采用15t/d立式焚烧炉进行焚烧处理[6]。
危废焚烧废气中污染物通常包括颗粒物、二氧化硫、氟化氢等酸性气体、重金属以及有机危险性污染物（如二噁英类、呋喃等）等几大类，成分极为复杂。根据项目环评报告，焚烧废气处理设施进口各污染物类型如图1所示。
3 废气处理工艺及污染物的控制
该危废处置中心烟气净化工艺采用“SNCR脱硝+烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器去除二噁英除尘+湿法脱酸”的净化工艺和技术，净化后的烟气经50m高的烟囱高空排放。
3.1 废气处理工艺
焚烧烟气在余热锅炉第一回程中通过加入尿素溶液达到SNCR脱硝目的，之后烟气进急冷塔急速冷却，温度从550℃降至220℃以下，避开二噁英300℃左右易形成的温度区;急速冷却后的烟气进入脱酸塔，烟气中的SO2、SO3、HCl和HF等与Ca（OH）2反应生成钙盐，除去烟气中的酸性气体;在烟气进入布袋除尘器之前烟道喷入活性碳，去除重金属和二噁英污染物，再采用布袋除尘器消除烟气中的颗粒物、干法脱酸生成的钙盐、以及活性炭吸附重金属类和二噁英类污染物;之后烟气进入湿式脱酸塔采用碱液氢氧化钠去除酸性气体;烟气经再加热后高空排放。
3.2 污染物控制
3.2.1 酸性气体
对酸性气体去除主要通过SNCR脱硝、干法脱酸和湿法脱酸达到去除的目的。
3.2.2 烟尘
对于烟气中的烟尘采用布袋除尘器进行治理，由于在活性炭喷射吸附过程中增加了固体颗粒物的量，因此除尘效率可达99.6%以上。
3.2.3 重金属
对重金属利用“活性炭喷射吸附+布袋除尘器”进行去除。重金属净化主要从低温控制和颗粒物捕集两方面进行。首先烟气通过喷雾干燥塔，高露点重金属凝结附着在颗粒物上，再通过向烟道中喷活性炭对重金属二次吸附，最后用布袋除尘器将烟尘和活性炭进行收集。
3.2.4 有机物
首先本项目采用控制焚烧技术来避免二噁英类污染物产生，工艺中采用以下措施：（1）焚烧过程中对危废充分翻动混合，保证燃烧完全。（2）控制二燃室烟气在1100℃以上温度下滞留时长大于2s，确保二噁英类污染物分解充分。（3）利用烟气在急冷塔里瞬间降温分离部分颗粒物等物质，并设有备用药剂泵来喷射碱液，缩短300～500℃温度区烟气停留时间，以减少二噁英类污染物再次生成。（4）后续处理过程中，把活性炭喷进反应塔后的烟气管道里，以吸收二噁英类污染物，再通过袋式除尘器去除，确保吸附以及有机物分解的充分性。通过上述措施，控制二噁英类污染物排放浓度能够在0.5ng/Nm3以下。
4 废气排放情况
本危废处置中心焚烧废气经处理后，，焚烧炉排气筒外排烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的两天最大值分别为13mg/m3、10mg/m3、138mg/m3，均满足区域性大气污染物综合排放标准标准限值要求。
其他污染物排放浓度日均值的最大值分别为HF2.38mg/m3，氯化氢17.6mg/m3，镉0.802μg/m3，汞3.22μg/m3，铅<0.2μg/m3，砷+镍847.7μg/m3，铬+锡+铜+锑+锰627.8μg/m3，二噁英0.019TEQng/m3，均满足《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）中300～2500kg/h标准限值要求。
5 结语
目前我国广泛使用的焚烧法，虽然可以达到非常好的处理和净化效果，但是在危险废物的燃烧过程中会产生含有有害成分的烟气，这些烟气会对自然环境造成一定程度的二次污染，也会影响到人类的身体健康。
根据某危废处置中心焚烧废气处理系统运行情况，对废气成分、产生浓度、废气治理措施及治理效果进行了详细介绍。经“SNCR脱硝+烟气急冷+干法脱酸+布袋除尘器去除二噁英除尘+湿法脱酸”废气净化设施处理后，焚烧废气排气筒各污染物浓度均能达标排放。
本项目焚烧废气处理工艺颗粒物去除效率可达99.7%，SO2处理效率可达98.9%，HCl处理效率为95.6%，HF处理效率为88.4%。NOx去除效率为65.5%，对汞、砷、铅、锡、锑、锰等重金属去除效率可达95%以上，对二噁英的去除效率可达98%以上。该废气处理工艺在国内均属比较成熟工艺，技术合理和经济可行，可以有效的控制焚烧废气中污染物的排放，具有很好的处理效果。
参考文献
[1] 陈旭.危险废物焚烧工艺选择与废气处理设施工艺设计[D].长春：吉林大学，2019.
[2] 毛玉杰.危险废物焚烧回转窑耐火砖减薄率的影响因素研究[D].广州：华南理工大学，2018.
[3] 李进中，李建光.危险废物焚烧烟气净化系统优化分析及应用[J].工程建设，2020，52（1）：68-73.
[4] 苏俊杰.危险废物焚烧系统改造及效果分析[J].资源节约与环保，2019（8）：135-136，138.
[5] 龙雯.危险废物焚烧中污染防治的过程控制分析[J].环境与发展，2019，31（5）：58-59.
[6] 周赞，毕金波，殷波，等.浅谈危险废物焚烧进料系统的形式及其应用[J].中国环保产业，2020（9）：48-52.