等離子氣化熔融技術(shù)處理化工園區(qū)危險(xiǎn)廢物工藝介紹及技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

等離子氣化熔融技術(shù)處理化工園區(qū)危險(xiǎn)

廢物工藝介紹及技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析摘要：我公司在如東縣洋口化學(xué)工業(yè)園，新建一個(gè)危險(xiǎn)廢物集中無害化處置中心，主要采用等離子氣化熔融技術(shù)對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行玻璃化安全處置。目前已開工建設(shè)兩條生產(chǎn)工藝線，主要設(shè)施包括破碎系統(tǒng)、爐前進(jìn)料系統(tǒng)、等離子氣化熔融系統(tǒng)、二燃室系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。等離子氣化熔融技術(shù)，有其他方式不能企及的環(huán)保效果，可以使處理未端得到“最終解決”和基本實(shí)現(xiàn)“零填埋”的，可以防止“二次污染”。關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物處理；等離子氣化熔融技術(shù)；等離子炬；玻璃體；無害化近年來，國(guó)家持續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策指導(dǎo)性文件，鼓勵(lì)推廣應(yīng)用等離子等新型危險(xiǎn)廢物高溫處理技術(shù)，包括《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》、《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》、《危險(xiǎn)廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則》等一系列文件。等離子技術(shù)適用于處置毒性較高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并能長(zhǎng)期存在于環(huán)境中的危險(xiǎn)廢物，特別適宜處置垃圾焚燒后的飛灰、粉碎后的電子垃圾、液態(tài)或氣態(tài)有毒危險(xiǎn)廢棄物等。文中介紹了本公司根據(jù)園區(qū)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生狀況，結(jié)合有關(guān)技術(shù)規(guī)范和導(dǎo)則，所確定的技術(shù)工藝路線和主要處置系統(tǒng)組成。為大家初步了解等離子氣化熔融危廢處理工藝提供幫助。1工藝方案及規(guī)模介紹1.1項(xiàng)目地基本情況及物料情況1.1.1項(xiàng)目地基本情況如東縣洋口化學(xué)工業(yè)園（江蘇省如東沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)），是一個(gè)以醫(yī)藥、農(nóng)藥和精細(xì)化工企業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)，并已逐步形成集新材料、新醫(yī)藥、新農(nóng)藥和環(huán)保產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的四大產(chǎn)業(yè)板塊群?，F(xiàn)有入園企業(yè)達(dá)119家，在產(chǎn)企業(yè)89家，擁有世界五百?gòu)?qiáng)投資企業(yè)3家上市公司及其控股企業(yè)33家。2018年開發(fā)區(qū)GDP產(chǎn)值達(dá)112億元，2019年開發(fā)區(qū)GDP產(chǎn)值121億，預(yù)計(jì)2020年GDP產(chǎn)值達(dá)到200億元。2020年11月，蘇政發(fā)〔2020〕94號(hào)文件正式宣布如東縣洋口化學(xué)工業(yè)園，成為全省14家定位化工園區(qū)當(dāng)中的一家，整個(gè)南通市也就兩個(gè)全省定位化工園區(qū)。1.1.2物料情況園區(qū)企業(yè)產(chǎn)生較多的危險(xiǎn)廢物數(shù)量較多的包括精（蒸）食留殘?jiān)?，有機(jī)殘液，有害污泥，廢堿渣，廢活性炭，焚燒灰渣等。2019年統(tǒng)計(jì)如下表。表1統(tǒng)計(jì)表產(chǎn)生量期末庫(kù)存危廢類別企業(yè)數(shù)合計(jì)68448.49740.HW02醫(yī)藥廢物2805.3591.1HW03廢藥物、藥品3.80.0

292 2532.HW04農(nóng)藥廢物48.6 6HW06廢有機(jī)溶劑與含有機(jī)溶劑244428.0廢物1.4HW08廢礦物油與含礦物油廢物789.9282.4HW11精（蒸）餾殘?jiān)?1677.41960.HW12染料、涂料廢物5553.0411.7HW13有機(jī)樹脂類廢物397462.1515HW18焚燒處置殘?jiān)?025.23392016.HW34廢酸.70

HW35廢堿94.0.0HW37有機(jī)磷化合物廢物22.36.3HW45含有機(jī)鹵化物廢物910550.0.4HW46含鎳廢物54.1.6HW49其他廢物107398.7HW35廢堿94.0.0HW37有機(jī)磷化合物廢物22.36.3HW45含有機(jī)鹵化物廢物910550.0.4HW46含鎳廢物54.1.6HW49其他廢物107398.747.0HW50廢催化劑28445.08.51.2項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模項(xiàng)目設(shè)計(jì)危險(xiǎn)廢物處理總規(guī)模為40000噸/年。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，一期建設(shè)的處理規(guī)模為20000噸/年（通過環(huán)評(píng)，已開工），二期建設(shè)的處理規(guī)模為20000噸/年（遠(yuǎn)期規(guī)劃）。一期已開工建設(shè)內(nèi)容主要包括新建2套處置量為10000噸/年等離子氣化熔融爐系統(tǒng)，尾氣凈化系統(tǒng)，以及固體危廢暫存庫(kù)、有害廢液儲(chǔ)罐、污水處理站、公用工程和輔助設(shè)施（總平面及道路，給排水，循環(huán)水，消防，供配電，通風(fēng)空調(diào)，機(jī)修間及備品備件庫(kù)、化驗(yàn)室、空壓站及自控系統(tǒng)等），綜合樓。二期計(jì)劃建設(shè)內(nèi)容主要包括新建1套等離子氣化熔融爐系統(tǒng)（年處理危廢20000噸）和尾氣凈化系統(tǒng)以及其他配套部份。2等離子氣化熔融危廢處理工程工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1等離子氣化熔融危廢處理總體工藝危險(xiǎn)廢物由專用運(yùn)輸車輛送到廠區(qū)，進(jìn)行快速檢測(cè)、驗(yàn)收、計(jì)量后，再根據(jù)廢物性質(zhì)分別送到危廢暫存庫(kù)或者廢液罐區(qū)接收、暫存。達(dá)到一定負(fù)荷后，經(jīng)預(yù)處理、配伍后通過進(jìn)料系統(tǒng)送入等離子氣化熔融爐進(jìn)行處置，危險(xiǎn)廢物有機(jī)組分在等離子爐內(nèi)氣化轉(zhuǎn)化成烯烴、烷烴等可燃?xì)怏w，無機(jī)組分在等離子爐內(nèi)熔融形成熔渣?？扇?xì)怏w經(jīng)二燃室燃燒充分燃燒后，煙氣通過余熱鍋爐降溫至600°C后，再通過煙氣凈化系統(tǒng)作凈化處理后，最終經(jīng)由60m高的集束式煙囪排放到大氣中。熔渣經(jīng)水淬后冷卻得到玻璃體渣。2.2.1廢物儲(chǔ)存系統(tǒng)本項(xiàng)目設(shè)置固體廢物儲(chǔ)存區(qū)和液體廢物儲(chǔ)存區(qū)。固體廢物儲(chǔ)存區(qū)即危廢倉(cāng)庫(kù)，本項(xiàng)目設(shè)甲類庫(kù)兩個(gè)(750mD，丙類庫(kù)一個(gè)(3500md。在生產(chǎn)車間設(shè)廢物料坑用以儲(chǔ)存散裝廢物以及破碎機(jī)破碎后的固體廢物，料坑與設(shè)備區(qū)域隔開，該區(qū)域配備足夠的消防設(shè)備并布設(shè)若干臺(tái)工業(yè)攝像頭。液體廢物儲(chǔ)存區(qū)即廢液罐區(qū)，設(shè)置5臺(tái)廢液罐，其中2臺(tái)為制備罐，用于制備需要焚燒的廢液，3臺(tái)儲(chǔ)存罐，用于儲(chǔ)存制備的廢液，并送到二燃室焚燒。2.2.2廢物預(yù)處理系統(tǒng)廢物預(yù)處理主要功能是將大塊、散狀物料的預(yù)處理和配伍，設(shè)置有破碎機(jī)、行車、鏈板輸送機(jī)。本項(xiàng)目破碎系統(tǒng)為10t/h危廢SMS系統(tǒng)。目的是通過一套先進(jìn)的破碎機(jī)、混合器及螺旋輸送系統(tǒng)將危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行破碎后充分混合再送入料坑，再由抓斗送入各生產(chǎn)線設(shè)在爐前的進(jìn)料系統(tǒng)。物料顆粒均勻，才更能更好滿足等離子爐物料處理的要求，所以本項(xiàng)目采用二級(jí)破碎，一級(jí)破碎機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，二級(jí)破碎機(jī)采用電動(dòng)。破碎系統(tǒng)可以破碎200升桶裝工業(yè)廢物、噸袋、噸箱、散裝工業(yè)固廢及少量IBC噸桶盛裝物等，破碎后尺寸要V50mm。2.2.3廢物的配伍均衡廢物的熱值和水分，保證等離子氣化熔融爐的穩(wěn)定，節(jié)省輔助燃料。堿性金屬鹽類和鹵素成分同時(shí)通過配伍，控制一次入爐的量，避免結(jié)渣和對(duì)耐火材料的快速侵蝕。本項(xiàng)目處理的工業(yè)廢物以固態(tài)、液態(tài)廢物為主。從廢物的狀態(tài)劃分有固體廢物、液體廢物、半固體膏裝廢物。根據(jù)國(guó)內(nèi)外一些危險(xiǎn)廢物焚燒處理單位的運(yùn)行檢測(cè)分析結(jié)果，以及項(xiàng)目前期采集園區(qū)物料分析化驗(yàn)結(jié)果，本項(xiàng)目進(jìn)等離子氣化熔融爐的廢物成分見下表。表2本項(xiàng)目廢物配伍成分表2.2.7.2.2.7.3干法脫酸及活性炭吸附2.2.5.2.2.5.2二燃室低配伍后的焚燒廢物特性(%)位熱值可元CHONS燃ClH 惰合kCaFO性計(jì) l/kg2素組成331102 11327234.8.52.5.3 7.4 5.50052.2.4爐前進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)置料封式進(jìn)料系統(tǒng)，分為壓料單元、推料單元。料道內(nèi)采用物料進(jìn)行密封，即有可靠的密封性，不漏氣，又有相當(dāng)?shù)母魺嵝阅?，?duì)離子爐的進(jìn)料進(jìn)行保護(hù)。2.2.5焚燒系統(tǒng)2.2.5.1等離子氣化熔融爐等離子氣化熔融爐內(nèi)的高溫是由等離子炬產(chǎn)生，等離子炬將電能直接轉(zhuǎn)化為電離的高溫氣體(火炬溫度高達(dá)3000~5000°C)。物料進(jìn)入等離子氣化熔融爐后，其中的有機(jī)物質(zhì)在高溫的作用下迅速氣化。無機(jī)物則在熔池區(qū)域高溫作用下熔融，熔池內(nèi)熔渣蓄積超過爐底設(shè)置除渣口后，排出等離子氣化熔融爐。等離子爐的主要部件包括：等離子爐爐體采用耐熱鋼板卷制，內(nèi)襯耐火及保溫材料，爐內(nèi)設(shè)進(jìn)料口，溫度測(cè)點(diǎn)、壓力測(cè)點(diǎn)、等離子炬安裝口、進(jìn)風(fēng)口、觀察口等。在反應(yīng)過程中，需要添加適量輔料，如焦炭，石灰石，玻璃渣等。等離子爐產(chǎn)生的熱煙氣送到二燃室，在這里煙氣中的可燃物質(zhì)被進(jìn)一步焚燒和分解。滿足相關(guān)規(guī)范要求二燃室的溫度大于1100°C，處理后煙氣在二燃室內(nèi)停留時(shí)間〉2s。二燃室煙氣出口設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)，聯(lián)鎖控制燃燒器火力大小調(diào)節(jié)，使二燃室溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。二燃室采用落地式結(jié)構(gòu)，煙氣上進(jìn)下出，多功能廢液組合燃燒器安裝在二燃室的上部，便于燃燒火焰與煙氣充分混合。2.2.6余熱利用系統(tǒng)余熱鍋爐吸收熱煙氣中的余熱產(chǎn)生蒸汽，采用膜式水冷壁蒸汽鍋爐。鍋爐采用三回程結(jié)構(gòu)。鍋爐進(jìn)口煙氣溫度1100C。鍋爐出口煙氣溫度大于550C，蒸汽系統(tǒng)余熱被充分利用，可用于物料預(yù)處理，用于冬季廠區(qū)采暖，剩余部分配置螺桿發(fā)電等節(jié)能裝置，所發(fā)電量用于等離子炬，降低綜合能耗。2.2.7煙氣處理系統(tǒng)為滿足煙氣排放指標(biāo)要求，本工程煙氣處理系統(tǒng)采用SNCR脫硝+煙氣急冷+干式脫酸+活性炭吸附+布袋除塵+濕法脫酸+管束式除霧器的綜合處理工藝。SNCR系統(tǒng)本工程采用非催化法（SNCR法）控制煙氣中的NOx。主要通過在余熱鍋爐第一回程1000C的環(huán)境區(qū)域，噴入濃度為5%~10%尿素溶液，噴槍采用壓縮空氣霧化形式，超細(xì)的尿素霧滴與煙氣混合反應(yīng)，煙氣中NOx組分還原成N和HO。煙氣急冷高溫?zé)煔鈴膰娏芩喜窟M(jìn)入，均勻地分布于塔內(nèi)，急冷水從噴淋塔頂部噴入，直接作用于煙氣，使煙氣溫度在1秒內(nèi)從600C驟冷到200C以下，從而避開二嗯英再次合成的溫度區(qū)間，抑制二嗯英再次生成。2.2.82.2.8煙氣排放采用循環(huán)流化床干式脫酸塔，經(jīng)過急冷后的煙氣從干式脫酸塔底部進(jìn)入，熟石灰經(jīng)文丘里前噴入塔內(nèi)，以很高的傳質(zhì)速率在塔中與煙氣混合，煙氣中石灰粉以很高的傳質(zhì)速率與煙氣中的SO等酸性物質(zhì)混合反應(yīng)，生成CaSO、CaS。和2 4 3CaCl等反應(yīng)物?；钚蕴糠蹆?chǔ)存在活性炭倉(cāng)內(nèi)，通過圓盤給料機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)連續(xù)均勻地將活性炭粉噴入煙氣管道中?？梢愿鶕?jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)噴入的活性炭粉量。通過設(shè)置在活性炭倉(cāng)支座的稱重模塊，實(shí)時(shí)傳輸活性炭的消耗量?；钚蕴颗c煙氣充分混合，對(duì)煙氣中的重金屬和二嗯英等污染物進(jìn)行吸附處理。2.2.7.4布袋除塵含有塵粒的煙氣進(jìn)入布袋除塵器，經(jīng)濾袋過濾后，煙氣中的塵粒被擋在濾袋外側(cè)，煙氣得到凈化。除塵器采用DCS控制，定期控制各反向吹掃閥，使濾袋在壓縮空氣的灌注下瞬間急劇膨脹，抖落塵粒，使設(shè)備阻力維持在限定的范圍內(nèi)，確保除塵系統(tǒng)效果。布袋除塵器采用離線脈沖清灰，從濾袋背面吹出壓縮空氣，使煙塵脫落入灰斗。為防止布袋結(jié)露，下部灰斗設(shè)電加熱裝置。加熱裝置可以保持灰斗壁溫在140°C以上（高于煙氣露點(diǎn)溫度10°C以上），防止搭橋和板結(jié)。2.2.7.5煙氣濕法脫酸煙氣濕法脫酸采用兩級(jí)洗滌工藝。設(shè)置預(yù)冷器，調(diào)節(jié)煙氣溫度從170C左右的到70C，達(dá)到酸堿反應(yīng)的最佳溫度段后，進(jìn)入洗滌塔。系統(tǒng)設(shè)置濕法脫酸設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)，通pH計(jì)控制洗滌水堿度，當(dāng)洗滌水pH值達(dá)到6時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。如pH值沒有得到有效的提高，系統(tǒng)將程序強(qiáng)制停止進(jìn)料系統(tǒng)工作，強(qiáng)制投加堿液，待洗滌水恢復(fù)到堿性后重新上料。預(yù)冷器和洗滌塔共用一套洗滌水箱及噴淋水泵。洗滌水箱排水部分用于出渣機(jī)補(bǔ)水，剩余部分輸送至污水站。2.2.8.1引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)設(shè)在整個(gè)煙氣處理工藝的后端。通過變頻調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)出力來控制等離子爐爐膛壓力，以及維持整個(gè)燃燒及煙氣處理系統(tǒng)氣動(dòng)力。煙囪煙囪采用磚混結(jié)構(gòu)，一體雙通道，設(shè)計(jì)高度為60米。引風(fēng)機(jī)至煙囪出口，系統(tǒng)配一套煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，直接抽取熱煙氣，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)等離子氣化熔融爐所排放煙氣中的顆粒物、SO2、NOx、CO、CO2、HCl、HF的濃度、。含量、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量等參數(shù)。3技術(shù)優(yōu)勢(shì)3.1傳統(tǒng)處置手段的一些局限性傳統(tǒng)的危廢處置主要以物化填埋與焚燒為主。現(xiàn)階段處置手段迫于技術(shù)適用的局限性，使得已堆積以及每年新產(chǎn)生的大量危廢不僅侵占了寶貴的土地資源，而且給土壤、水體和大氣帶來了不同程度的污染。主要表現(xiàn)為：物化填埋：1）增容達(dá)1.5左右、浪費(fèi)填埋庫(kù)容；2）存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題，鹽類和有機(jī)物的分解容易造成固化體破裂，進(jìn)而造成二次污染；3）部分重金屬的固化效果欠佳，無法實(shí)現(xiàn)二嗯英類有機(jī)污染物的降解；4）經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)很難找到合適的安全填埋場(chǎng)選址。焚燒（以技術(shù)成熟回轉(zhuǎn)爐窯為例）：1）適用于處置有機(jī)成分多、熱值高的危廢，不適用于熱值較低的有害污泥等。2）在非集中處置及專業(yè)人員管理運(yùn)行下，由于溫度場(chǎng)的易波動(dòng)，氧、氯和顆粒物的存在構(gòu)成了形成二嗯英和呋喃的潛在條件，極易產(chǎn)生二次污染。3）焚燒殘?jiān)w灰含有重金屬和二嗯英，仍然屬于危廢，需要作穩(wěn)定化/固化處理并送安全填埋。3.2等離子氣化熔融危廢處置工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)本項(xiàng)目采用的等離子氣化熔融工藝相比以上傳統(tǒng)危廢處置工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下幾方面：3.2.1自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)能在引進(jìn)俄羅斯科學(xué)院高溫等離子炬技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)環(huán)保特點(diǎn)以及多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫等離子炬，打破了國(guó)外技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，極大降低了運(yùn)行成本。3.2.2零填埋用等離子氣化熔融爐處理危廢時(shí)，危廢中所含無機(jī)物在1300°。到1500°C高溫下被熔融，爐底形成融池，金屬和非金屬化合物基本上都固熔在熔渣中，熔渣以液態(tài)排出經(jīng)激冷后形成無害化玻璃體，殘存的重金屬等有毒有害物質(zhì)成分均被SiO2致密包裹，不再具有毒性侵出性。玻璃體可作為建材、路基材料使用，實(shí)現(xiàn)了零填埋，可節(jié)約大量寶貴土地，避免二次污染。3.2.3數(shù)量級(jí)的二嗯英降低在等離子的3500C高溫及高化學(xué)活性共同作用下，結(jié)合氣化熔融爐流場(chǎng)的CFD模擬，確保煙氣停留時(shí)間大于4S；基于此，二嗯英被打破苯環(huán)結(jié)構(gòu)，將其徹底摧毀；國(guó)外眾多檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，二嗯英排放指標(biāo)小于0.01ugTEQ/m3。3.2.4鹵族元素（Cl和F）危害的控制通過CaO輔料的添加，在高溫、高化學(xué)活性的作用下，生成CaCl2、CaF2等化合物，被最終固化到融池中；煙氣成分中鹵族元素的減少，將極大減少煙氣凈化系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，提高尾部設(shè)備的使用性能及壽命，節(jié)約運(yùn)行成本。3.2.5處置危廢種類的相對(duì)廣譜性等離子氣化熔融爐還是“通吃爐”，基于等離子氣化熔融爐的工作原理，對(duì)危廢熱值、成分、形態(tài)（半固體，膏狀，液，固）均無要求?；剞D(zhuǎn)爐窯爐渣、飛灰均可入爐熔融。且處理能力彈性很大，能較好滿足各類市場(chǎng)需求。3.2.6NOx3.2.6NOx排放控制本項(xiàng)目較回轉(zhuǎn)爐窯焚燒具備如下幾個(gè)控N優(yōu)勢(shì)：1）氣化熔融爐內(nèi)為缺氧還原狀態(tài)、2）焦炭輔料的添加，除了氣融池骨架作用、增加透氣性外，在高溫狀態(tài)下，C先于N與O發(fā)生反應(yīng)，形成CO、3）N以化合物狀態(tài)被融池固定等。基于上述優(yōu)勢(shì)，NOx排放滿足最嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。3.2.7自環(huán)保特性本項(xiàng)目中所產(chǎn)生的飛灰、廢活性炭以及其他煙氣凈化殘?jiān)勺鋈霠t重融處理，實(shí)現(xiàn)了整套系統(tǒng)的自清潔環(huán)保運(yùn)行。4結(jié)論與建議（1） 該項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)化工危險(xiǎn)廢物處理規(guī)模40000噸/年。項(xiàng)目分兩期建