危險廢物焚燒處置系統(tǒng)余熱回收梯級利用技術(shù)

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生了越來越多的危險廢物，對于周邊的環(huán)境帶來了致命性的大面積影響。故當(dāng)今危廢廢物的處理處置已經(jīng)越來越引起國內(nèi)外各方面的高度重視。目前危險廢物的焚燒處理技術(shù)已經(jīng)日益成為我國主要的處理技術(shù)之一，它具有處理效果穩(wěn)定、效率高、減容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用。

　　現(xiàn)階段我國危險廢物焚燒技術(shù)整體技術(shù)較之歐美日發(fā)達(dá)國家相比水平還很低，尤其在焚燒熱能回收利用方面，手段單一、設(shè)備簡陋，造成了大量的資源浪費(fèi)。隨著我國危險廢物焚燒規(guī)模的不斷擴(kuò)張，從原先5噸、10噸的小型焚燒設(shè)備，發(fā)展到現(xiàn)在30噸、50噸、甚至100噸的大中規(guī)模的危險廢物焚燒系統(tǒng)設(shè)備，熱能資源浪費(fèi)的情況也越來越凸顯出來。國內(nèi)主要采用風(fēng)冷或者水冷的形式，將焚燒產(chǎn)生的大量熱能降溫后排放，不但浪費(fèi)熱能還增加了水耗和電耗，這與國外技術(shù)水平更有著非常明顯的差距。因此研發(fā)危險廢物焚燒的余熱回收梯級利用技術(shù)，對于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義。

　　一、余熱鍋爐技術(shù)研究

　　危險廢物經(jīng)過焚燒系統(tǒng)的充分燃燒，可以產(chǎn)生大量1100℃的煙氣，由于該煙氣中具有大量的腐蝕性氣體和煙塵，無法直接進(jìn)行利用，因此必須要通過余熱鍋爐進(jìn)行換熱，將其熱源轉(zhuǎn)變成飽和蒸汽進(jìn)行利用。

　　常規(guī)的余熱鍋爐采用水管式對流換熱余熱鍋爐，由于危廢焚燒煙氣的特殊性，經(jīng)常容易出現(xiàn)積灰和腐蝕問題，造成停產(chǎn)。

　　余熱鍋爐采用自主研發(fā)的單鍋筒膜式壁余熱鍋爐，該種型式的余熱鍋爐最大的優(yōu)點(diǎn)就是以輻射換熱為主，不設(shè)對流換熱面，因而鍋爐本體和煙道內(nèi)不發(fā)生煙塵堵塞現(xiàn)象，不用清灰且煙氣阻力小，可長時間連續(xù)運(yùn)行。同時余熱鍋爐設(shè)定期排污擴(kuò)容器，定期排污。

　　焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)二燃室煙道進(jìn)入到余熱鍋爐中，在余熱鍋爐的膜式壁組成的空間內(nèi)流動，鍋爐水在管內(nèi)?？拷な奖诘臒煔饪v向沖刷，煙氣溫度低，通道中間流動的高溫?zé)煔庀虻蜏責(zé)煔鈧鳠?，以輻射換熱為主，對流換熱少量。該種結(jié)構(gòu)的鍋爐，是唯一不用停爐清灰、連續(xù)運(yùn)行時間最長的余熱鍋爐，在危險廢物焚燒系統(tǒng)中不易發(fā)生低溫或者高溫腐蝕。

　　余熱鍋爐設(shè)置有分汽缸，可以同時向多個用汽單位提供蒸汽，實現(xiàn)蒸汽分配的均勻性和穩(wěn)定性，是確保蒸汽余熱回收的梯級利用的基礎(chǔ)。

　　二、急冷塔技術(shù)研究

　　根據(jù)國標(biāo)要求，余熱鍋爐的煙氣熱量利用只能到500℃，煙氣必須在500℃至200℃在急冷塔中進(jìn)行急冷，以減少二?f英類物質(zhì)的再合成。

　　余熱鍋爐出口處500℃的煙氣將進(jìn)入急冷塔，急冷塔為自主研發(fā)的一體化的急冷塔：通過雙流體的噴槍向塔內(nèi)噴射水霧，高溫?zé)煔馀c霧化噴淋水霧直接接觸，使得煙氣在1秒鐘內(nèi)與水霧接觸蒸發(fā)汽化，通過熱交換，迅速放熱由500℃降至200℃以下，此過程可以有效地避免二?f英類物質(zhì)的再合成。同時通過檢測急冷塔內(nèi)煙氣的溫度、壓縮空氣和噴霧液體的流量及壓力，控制供給噴槍的液體流量，保證急冷塔出口溫度的穩(wěn)定。

　　在急冷的時候也可以加入堿液，同時起到脫酸的效果，因此可以兼顧急冷脫酸塔的功能，當(dāng)后續(xù)干法或者濕法脫酸系統(tǒng)存在故障或者效率不足時，可以在急冷水中加入堿液，起到半干法脫酸的作用，作為脫酸系統(tǒng)的有效后備補(bǔ)充。

　　三、一級余熱回收利用技術(shù)研究

　　余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽，溫度在150-160℃，壓力在6-10公斤。除去余熱鍋爐的自身用氣(除氧器、全自動軟水器等)，50噸的危險廢物焚燒項目可以產(chǎn)生6-7噸/小時的蒸汽。作為優(yōu)質(zhì)熱源，可以充分開發(fā)利用于危險廢物焚燒系統(tǒng)中，以減少能耗，增加產(chǎn)值。一級余熱回收利用技術(shù)，主要是針對飽和蒸汽的使用，挖掘危廢焚燒系統(tǒng)的使用潛能。

　　首先，可以提供給危廢焚燒系統(tǒng)的煙氣加熱器和空氣加熱器使用。危廢焚燒系統(tǒng)往往配置有濕法洗滌系統(tǒng)，高溫?zé)煔饨?jīng)過濕法洗滌脫酸處理后，煙氣溫度降至60～70℃左右，此時如果排放，容易在產(chǎn)生白煙，造成較差感官效果，同時如果脫酸不徹底，也會因為結(jié)露的情況，對濕法洗滌塔后續(xù)設(shè)備、管道和煙囪等造成腐蝕。因此通過將蒸汽通入煙氣加熱器，換熱后將煙氣加熱至140℃以上，可以有效避免上述問題。危廢焚燒系統(tǒng)同時存在焚燒物料種類繁多，焚燒工況波動較大的特點(diǎn)。因此通過空氣加熱器，將二次風(fēng)加熱后通入焚燒爐內(nèi)，可以起到提高助燃空氣溫度，穩(wěn)定燃燒效果的作用。因此做好煙氣加熱器和空氣加熱器的研發(fā)和應(yīng)用，對于優(yōu)化危廢焚燒系統(tǒng)具有重要的作用，并可以節(jié)省能源，提高環(huán)保處理水平。

　　其次，考慮到危廢中含有較多的危廢污泥，該類危廢含水率高(一般在80%含水率以上)，熱值低，一旦量大，非常容易影響正常的焚燒工況，或者需要大量輔助燃料，增加能耗和運(yùn)行成本。因此針對危廢污泥，增加污泥干燥機(jī)設(shè)備，充分利用飽和蒸汽資源，將危廢污泥通過熱干化手段脫水到20～30%的含水率，再進(jìn)入焚燒爐中進(jìn)行焚燒，污泥體積可以減少75%左右、熱值提高三倍以上，基本上可以不再使用輔助燃料。因此研發(fā)適用于危廢系統(tǒng)的污泥干燥機(jī)系統(tǒng)(以槳葉式污泥干燥機(jī)為主要研發(fā)對象)，對于具有一定規(guī)模的危廢焚燒廠來說具有非常好的經(jīng)濟(jì)價值。

　　四、二級余熱發(fā)電技術(shù)研究

　　余熱發(fā)電技術(shù)在生活垃圾焚燒廠中已經(jīng)普遍采用，且使用最為廣泛的技術(shù)是汽輪發(fā)電機(jī)組。但是對于危險廢物的焚燒余熱發(fā)電，還處于起步階段。由于危廢焚燒中產(chǎn)生的可發(fā)電的熱能相對較少、焚燒工況穩(wěn)定性較差、蒸汽波動大、汽輪機(jī)組維護(hù)和使用要求高，因此常規(guī)的汽輪發(fā)電機(jī)組不太適用于危廢焚燒廠中。二級余熱發(fā)電技術(shù)是考慮采用螺桿發(fā)電機(jī)組將剩余蒸汽進(jìn)行發(fā)電。

　　螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組是當(dāng)今國內(nèi)外唯一能同時適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相濕蒸汽及熱水的熱動力機(jī)，對蒸汽品質(zhì)要求不高，適合于熱源參數(shù)的大范圍波動，運(yùn)行維護(hù)簡單，因此非常適合于危廢的焚燒處置系統(tǒng)中。

　　50噸的危廢焚燒系統(tǒng)經(jīng)過余熱鍋爐自身用汽和一級余熱回收利用后，平均還可以剩余4-5噸的飽和蒸汽。通過螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組，可以產(chǎn)生每小時約200kw的電能，如采用兩級機(jī)組，還能多產(chǎn)生約100kw的電能。發(fā)出的電可以用于補(bǔ)充系統(tǒng)自身電耗，極大的降低運(yùn)行成本。

　　二級余熱發(fā)電的研發(fā)和利用，可以在減少企業(yè)熱污染的同時提高了企業(yè)能源的利用效率，經(jīng)濟(jì)效益良好，也完全符合國家的節(jié)能減排政策。

　　五、三級余熱回收利用技術(shù)研究

　　通過一級和二級的余熱回收利用，產(chǎn)生的乏汽仍然具有一定的熱焓，如果無組織排放，不但浪費(fèi)能源，還會對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。因此三級余熱回收利用技術(shù)研發(fā)是針對這部分乏汽?？紤]通過增加汽水換熱器設(shè)備，將乏汽中的熱能置換出來，加熱冷水，產(chǎn)生的熱水可以用于生產(chǎn)或者生活用水(如職工浴室使用)。在北方供熱地區(qū)，也可以用于供熱系統(tǒng)，減少熱源供給。經(jīng)過汽水換熱后的水汽，經(jīng)過冷凝后可以回收水分，循環(huán)使用，減少水耗。

　　通過對危險廢物焚燒的余熱回收梯級利用技術(shù)的研發(fā)，對于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意義，并可以取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。