摘要:危险废物主要包括存在毒性、传染性、腐蚀性等废物。危险废物可对环境、人体健康等产生危害。因此,对于危险废物需进行正确处置,消除隐患。在焚烧危险废物的过程中,会产生大量余热。如果将这些余热进行回收,能够减少能耗。本文主要分析如何实现余热的回收梯级利用。 

  关键词:危险废物;焚烧处置系统;余热回收;梯级利用技术 

  一、余热锅炉技术研究 

  危险废物经过焚烧系统的充分燃烧,可以产生大量1100℃的烟气,由于该烟气中具有大量的腐蚀性气体和烟尘,无法直接进行利用,因此必须要通过余热锅炉进行换热,将其热源转变成饱和蒸汽进行利用。常规的余热锅炉采用水管式对流换热余热锅炉,由于危废焚烧烟气的特殊性,经常容易出现积灰和腐蚀问题,造成停产。余热锅炉采用自主研发的单锅筒膜式壁余热锅炉,该种型式的余热锅炉最大的优点就是以辐射换热为主,不设对流换热面,因而锅炉本体和烟道内不发生烟尘堵塞现象,不用清灰且烟气阻力小,可长时间连续运行。同时余热锅炉设定期排污扩容器,定期排污。 

  焚烧产生的烟气经二燃室烟道进入到余热锅炉中,在余热锅炉的膜式壁组成的空间内流动,锅炉水在管内。靠近膜式壁的烟气纵向冲刷,烟气温度低,通道中间流动的高温烟气向低温烟气传热,以辐射换热为主,对流换热少量。该种结构的锅炉,是唯一不用停炉清灰、连续运行时间最长的余热锅炉,在危险废物焚烧系统中不易发生低温或者高温腐蚀。余热锅炉设置有分汽缸,可以同时向多个用汽单位提供蒸汽,实现蒸汽分配的均匀性和稳定性,是确保蒸汽余热回收的梯级利用的基础。 

  二、急冷塔技术研究 

  根据国标要求,余热锅炉的烟气热量利用只能到500℃,烟气必须在500℃至200℃在急冷塔中进行急冷,以减少二噁英类物质的再合成。余热锅炉出口处500℃的烟气将进入急冷塔,急冷塔为自主研发的一体化的急冷塔:通过双流体的喷枪向塔内喷射水雾,高温烟气与雾化喷淋水雾直接接触,使得烟气在1秒钟内与水雾接触蒸发汽化,通过热交换,迅速放热由500℃降至200℃以下,此过程可以有效地避免二噁英类物质的再合成。同时通过检测急冷塔内烟气的温度、压缩空气和喷雾液体的流量及压力,控制供给喷枪的液体流量,保证急冷塔出口温度的稳定。 

  在急冷的时候也可以加入碱液,同时起到脱酸的效果,因此可以兼顾急冷脱酸塔的功能,当后续干法或者湿法脱酸系统存在故障或者效率不足时,可以在急冷水中加入碱液,起到半干法脱酸的作用,作为脱酸系统的有效后备补充。 

  三、一级余热回收利用技术研究 

  余热锅炉产生的饱和蒸汽,温度在150-160℃,压力在6-10公斤。除去余热锅炉的自身用气(除氧器、全自动软水器等),50吨的危险废物焚烧项目可以产生6-7吨/小时的蒸汽。作为优质热源,可以充分开发利用于危险废物焚烧系统中,以减少能耗,增加产值。一级余热回收利用技术,主要是针对饱和蒸汽的使用,挖掘危废焚烧系统的使用潜能。 

  首先,可以提供给危废焚烧系统的烟气加热器和空气加热器使用。 

  危废焚烧系统往往配置有湿法洗涤系统,高温烟气经过湿法洗涤脱酸处理后,烟气温度降至60~70℃左右,此时如果排放,容易在产生白烟,造成较差感官效果,同时如果脱酸不彻底,也会因为结露的情况,对湿法洗涤塔后续设备、管道和烟囱等造成腐蚀。因此通过将蒸汽通入烟气加热器,换热后将烟气加热至140℃以上,可以有效避免上述问题。危废焚烧系统同时存在焚烧物料种类繁多,焚烧工况波动较大的特点。因此通过空气加热器,将二次风加热后通入焚烧炉内,可以起到提高助燃空气温度,稳定燃烧效果的作用。因此做好烟气加热器和空气加热器的研发和应用,对于优化危废焚烧系统具有重要的作用,并可以节省能源, 

  提高环保处理水平。 

  其次,考虑到危废中含有较多的危废污泥,该类危废含水率高(一般在80%含水率以上),热值低,一旦量大,非常容易影响正常的焚烧工况,或者需要大量辅助燃料,增加能耗和运行成本。因此针对危废污泥,增加污泥干燥机设备,充分利用饱和蒸汽资源,将危废污泥通过热干化手段脱水到20~30%的含水率,再进入焚烧炉中进行焚烧,污泥体积可以减少75%左右、热值提高三倍以上,基本上可以不再使用辅助燃料。因此研发适用于危废系统的污泥干燥机系统(以桨叶式污泥干燥机为主要研发对象),对于具有一定规模的危废焚烧厂来说具有非常好的经济价值。 

  四、二级余热发电技术研究 

  余热发电技术在生活垃圾焚烧厂中已经普遍采用,且使用最为广泛的技术是汽轮发电机组。但是对于危险废物的焚烧余热发电,还处于起步阶段。由于危废焚烧中产生的可发电的热能相对较少、焚烧工况稳定性较差、蒸汽波动大、汽轮机组维护和使用要求高,因此常规的汽轮发电机组不太适用于危废焚烧厂中。二级余热发电技术是考虑采用螺杆发电机组将剩余蒸汽进行发电。 

  螺杆膨胀发电机组是当今国内外唯一能同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相湿蒸汽及热水的热动力机,对蒸汽品质要求不高,适合于热源参数的大范围波动,运行维护简单,因此非常适合于危废的焚烧处置系统中。 

  50吨的危废焚烧系统经过余热锅炉自身用汽和一级余热回收利用后,平均还可以剩余4-5吨的饱和蒸汽。通过螺杆膨胀发电机组,可以产生每小时约200kw的电能,如采用两级机组,还能多产生约100kw的电能。发出的电可以用于补充系统自身电耗,极大的降低运行成本。二级余热发电的研发和利用,可以在减少企业热污染的同时提高了企业能源的利用效率,经济效益良好,也完全符合国家的节能减排政策。 

  五、三级余热回收利用技术研究 

  通过一级和二级的余热回收利用,产生的乏汽仍然具有一定的热焓,如果无组织排放,不但浪费能源,还会对环境产生一定的影响。因此三级余热回收利用技术研发是针对这部分乏汽。考虑通过增加汽水换热器设备,将乏汽中的热能置换出来,加热冷水,产生的热水可以用于生产或者生活用水(如职工浴室使用)。在北方供热地区,也可以用于供热系统,减少热源供给。经过汽水换热后的水汽,经过冷凝后可以回收水分,循环使用,减少水耗。 

  六、结束语 

  通过对危险废物焚烧的余热回收梯级利用技术的研发,对于能源回收利用、降低能耗具有非常重要的意义,并可以取得良好的社会效益和经济效益。 

  参考文献: 

  [1]王峦,赵杰,孟繁增,等.危险废物焚烧炉余热锅炉给水泵的变频改造探讨团.环境卫生工程,2016,24(4):64-66. 

  [2]张国平.现代化危险废物焚烧处置厂技术改进措施的探讨团.再生资源與循环经济,2015,8(6):22-24. 

  [3]翟建楠,赵拓.危险废物焚烧余热锅炉介绍团.科技与企业,2015(J):233. 

  (作者单位:江苏宇新环保工程管理有限公司)