刘 柱， 魏 文， 李 军

（中环信环保有限公司， 河南 南阳 475003）

0 引言

焚烧炉处理危险废物，能够适应不同尺寸、不同危险程度的固体和液体废物，对危险废物成分复杂性和不可预测性具有较强的适应能力，可以同时焚烧多种危险废物[1-2]。然而，相对于高硫、高氯等危险废物来说，其处置效率低下，如氯乙酸、三氯甲烷、硫醇等精蒸馏和蒸馏产生的残渣，这类废物要么含有极易挥发的刺激性成分，要么遇水或空气的中水蒸汽即强烈反应，在危险废物管理环节中更是令产废单位及环保主管部门的头疼所在。长期以来，危废从业者致力于从高硫氯物料的预处理方面来提高处置能力[3-4]，由于种种原因限制了焚烧处置量，导致这类难处置物料的处置量受限，形成积压库存。

1 传统焚烧装置处置高硫氯物料存在的问题

1.1 烟气排放超限

高硫氯物料燃烧产生的酸性气体主要由HCl、SO2、NOx等组成，生态环境部发布的《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2020）于2021 年7 月1 日起正式实施，从新的污染物标准限值变化来看，国家对于危险废物的低浓度排放管控趋势愈发明显，这对焚烧企业提出了更高的要求和挑战[5]。传统回转窑焚烧处置危险废物采用干法+湿法脱酸的工艺，基本能够实现将污染物控制在排放限值以下，但是对于高硫氯物料来说，烟气净化系统中的酸性气体含量过高，虽然有一定的去除作用，但是难以较好的去除，极易发生在线监测数据超标的现象。

1.2 危废焚烧能力受限

硫、氯化合物燃烧后会产生腐蚀性较强的氯化氢、二氧化硫等酸性气体，会加重烟气处理的负荷。酸性气体会对设备、钢结构、耐火材料等产生低温腐蚀，大大缩短设备的使用寿命。为保证尾气达标排放和设备不受腐蚀，入窑危险废物中的有害成分要严格控制，危险废物中的回转窑焚烧炉处理危险废物时一般要求，经配伍后硫含量小于3%，氯含量小于2%，硫+氯含量小于5%，但是高硫氯物料一般含量在20%～35%之间，处置产能只有常规物料的十分之一，处理进度极其缓慢。

1.3 处置成本较高

高硫氯物料普遍含有有机酸，呈强酸性且腐蚀性强，包装主要为200 L 塑料桶装，且极其粘稠，需要投入大量人工成本进行预处理，燃烧后产生的酸性气体需要用大量的液碱进行碱洗。如热值较低时还需要消耗大量柴油进行辅助燃烧。

2 预烧炉的技术方案

2.1 工艺流程

高硫氯液态物料通过喷枪喷入，高硫氯固态物料被间歇式进入预烧炉高温燃烧，预烧炉内未完全燃烧的气体进入预烧炉顶部的二燃室内再次燃烧，之后进入两级碱洗塔进行脱酸，经脱酸后的气体再引入传统的回转窑焚烧处置系统进行焚烧，预烧炉产生的残渣由底部刮板卸出。由于酸性气体预先经过简单的净化处理，然后再进入回转窑进行焚烧处置，降低了对回转窑焚烧系统的影响。

2.2 预烧炉技术方案

选用固体立式直燃炉技术，内部采用耐腐蚀、耐高温的高铝耐火材料作为衬里，水平放置在地面。这种立式直燃炉内部结构简单，此种焚烧方式对形态不均匀的固态废弃物适应性广，并且运行稳定，故障率低，运行费用低。固体物料通过进料系统直接进入，液体物料通过喷枪进入，在雾化过程中可以预混部分燃料进行焚烧处理以弥补热值的不足。

2.3 碱洗喷淋系统

碱洗塔由一级碱洗塔、二级碱洗塔组成。碱洗塔由筒体、316L 不锈钢钢防腐、双流体喷雾系统组成。碱洗塔立式布置，内衬防腐隔热层。采用喷水和碱液降温脱酸。双流体雾化喷嘴喷雾直径大，覆盖面积广，与烟气混合更充分，有利于烟气的降温、调质。双流体喷雾系统的核心是喷嘴。正常工作时，需要同时供给喷嘴一定压力的压缩空气和一定压力的水，在喷嘴的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，产生非常小的颗粒，当被雾化后的颗粒与高温烟气混合后，在短时间内迅速蒸发，带走热量。选用喷枪在适宜的压缩空气压力下，90%颗粒小于150 μm，确保急冷水100%蒸发，保证不湿底。

雾化喷嘴共设置2 支，其中一支为紧急备用喷头，当喷头发生堵塞时，备用喷头投入使用，将堵塞喷头取出清理，同样当急冷水中断时，备用喷头紧急投入使用，确保后续烟气温度不超过200 ℃。急冷喷枪同层布置，工作时只有一只喷枪开启，设计时防止因雾化区域叠加，使得雾化颗粒增大。

急冷塔喷水量通过电动调节阀调节，调节阀与急冷塔出口温度联锁并进行自动调节，保证急冷塔出口温度不超过200 ℃，保护后续设备。

3 可行性分析

3.1 技术可行性

预烧炉的处理工艺采用当前国内外较为成熟的固体焚烧技术，预烧炉与主焚烧系统组合成一个紧密的有机整体，组成在线式废弃物处置系统。与传统焚烧技术相比，预烧炉预焚烧处置运行期间无废气外排，不对环境产生二次污染，且燃烧所产生的热量进入预热系统排热损失少。但是预烧炉产生的尾气通过碱洗后还含有大量的水分，在引入二燃室前要控制烟气中的含水量，尽量将烟气中的水蒸气除去。在用碱液吸收尾气中的酸性气体时，由于产生的酸性气体较多，可能会剧烈放热，在运行时要考虑到散热情况，整体来说采用预烧炉来处置高硫氯物料在技术上是完全可行的。

3.2 处置能力分析

预烧炉既可以处理液体也可以处理固体，预烧炉处置能力为200～1 000 kg/h，可额外多处置高硫氯物料5～20 t/d，利用预烧炉技术，就有可能大幅度提高难处置物料的处理量。

根据经验得出：

1）标准状态下完全燃烧需理论空气量：Vk0=4 Nm3/kg。

2）标准状态完全燃烧后的烟气量：Vy0=4.5 Nm3/kg。

3）过量空气系数：α=1.2。

则燃烧需要供风量：Vk=960～4 800 Nm3/h，产生烟气量：Vy=1 080～5 400 Nm3/h。

一般主系统的二次补风风量为10 000 m3/h，预烧炉燃烧产生的最大烟气量仅为5 400 Nm3/h，完全可以作为二燃室的二次补风使用，且对主焚烧系统影响较小。

3.3 经济性分析

预烧炉系统可适应废弃物种类繁多、来源复杂、成分波动大、物理化学成分差异大等多种现实情况，能实现废物处置与窑况稳定相协调匹配，最终实现无害化处置。

高硫氯物料单价约4 000 元/t，日处理量按10 t计算，液碱、能耗及人工综合处置成本约1 500 元/t，则收益可达3.75 万元/d。设备投资成本约70 万元，仅需20 d 左右即可实现收支平衡，具有一定的经济效益。

3.4 环境效益

燃烧后的酸性气体经过碱洗后进入主系统，减轻了焚烧系统的运行压力。预烧炉燃烧产生的废渣作为回转窑的燃料使用，燃烧产生的废气作为二燃室二次补风使用，碱洗塔排污水用于主系统急冷塔脱酸喷淋使用，无额外三废产生。

4 结语

预烧炉的应用，可降低原有焚烧系统对于液碱的消耗量，减轻设备腐蚀带来的运行压力，与其他处置方案相比，此方案具有改造小，实施简单，投资少的优点，适合高硫氯等难处置物料的焚烧处置项目的应用。