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固废焚烧工程

设计方：新乡市双诚环保设备有限公司

                          设计人：闫华

1 项目概况

1.1 前言

使用方拟建造一套固废焚烧炉系统，用于集中处理收集来的半固态生产废弃物。焚烧量按6000kg/d设计（按每年300天计）。

根据使用方提供给河南新乡市双诚环保设备有限公司（以下简称设计方）的数据及样品，设计方通过对危废数据的分析，初步确定固废宜采用焚烧方式进行处理；且使用方待处理的废弃物在进料、焚烧过程中易出现黏结、粘壁的状况，需对废料进行充分的预处理后，采用回转窑焚烧炉进行无害化、减量化、资源化处置。可由我公司设计、生产的【SCFS-GF-300ZY型】回转窑组合焚烧炉进行处置。该型号焚烧炉工艺设计的子系统主要有：废料预处理系统、废固焚烧系统、尾气处理系统、排烟系统、供配电及控制系统工程等。

固废经预处理后，通过输送装置进入焚烧系统进行焚烧处理，固废经焚烧系统处理后，产生的烟气经过降温、脱硝、脱酸、除尘处理后安全达标排放到大气，杜绝二次污染现象的产生。本焚烧处理系统的焚烧工艺和技术采用成熟的连续运行的废弃物焚烧技术。整个系统工艺流程简单、实用、合理、可靠。

2 设计条件

2.1 废料参数

2.1.1使用方提供的焚烧物分类、产生量、组成及状态

2.1.2焚烧装置规模

2.1.3焚烧物数据指标分析

根据使用方提供的数据及样品，折合混合后固废等同组分的热值约为：4750Kcal/kg（约为19800kj/kg）

2.1.4配伍及预处理

由于废料为半固态粘稠状及固体块状，不利于连续进料及焚烧，需要对物料先配伍及预处理，配伍按所产生废料比例掺混达到热值稳定的目的，块状物料先破碎，然后与半固态粘稠状物料再掺混，掺混的过程中加入等量的炉渣（可循环使用），混合均匀后，使物料松散便于连续稳定的进料。

2.1.5焚烧装置设计负荷及要求

操作弹性：80～120%；

运行时间：20-24h/d

焚烧要求：固废焚烧充分，废气焚烧达标排放。

    处置要求：低于《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）及相关国家标准的烟气排放指标。

2.2 燃料：

天然气： 8300-8600Kcal/m³ ；压力：10-20kpa;

2.3 公用工程

2.3.1 循环水 ：压力： 0.2～0.4Mpa，适量; 温度：常温;

2.3.2 电源：380V，50Hz; 仪表：220V，50Hz;

2.3.3 压缩空气、仪表气：压力：0.3-0.7MpaG; 温度：常温；

4 焚烧系统设计工艺要求及装置组成

4.2 设计工艺要求

4.2.1 整体工艺技术原则

（1）固废焚烧炉处理规模和处理工艺应充分考虑当地产业结构和市场变化，留有机动性和发展余地。

（2）选择的工艺方案应遵循危险废物处理处置无害化、资源化、减量化的原则，同时要考虑进入废物的类别、性质等特点。

（3）选择的工艺流程要借鉴国外危险废物处理处置原则技术方法，选择技术成熟、有运行经验、通用性好的处置工艺，经济合理的建设方案，即优先选择具有相对先进性、示范性的技术。

（4）考虑到危险废物种类多而每种危险废物的数量相对较少，因此，选定的工艺流程要考虑危险废物的复杂性和多变性，工艺选择应兼顾通用性、广普性，充分体现出整体设计的“柔性”和广泛的适应性。

（5）设备选型上应选择性能稳定、结构合理适应性强的设备，达到国内先进水平。

4.2.2 工艺技术要求

1、 焚烧系统应满足所要求运行工况下能完全焚烧废料，并将废料中的碳、氢、氧化物完全地转变为CO₂、H₂O等无害物质。

2、 焚烧炉系统应能适应各种运行工况的要求，确保不同工况下系统的正常、安全、可靠地运行。

3、 焚烧后的烟气净化后高空达标排放，飞灰和残渣按危险废物进行填埋和固化处理。

4、 焚烧炉运行中保证系统处于负压状态，避免有害气体逸出。

5、 点火采用多种控制方式，即可以现场手动点火，也可以操作室遥控点火。

6、 为避免二次污染，焚烧应达到以下技术要求：

二次室焚烧温度：1100℃以上

烟气停留时间：2s

焚烧效率：99.9%

焚毁去除率；99.99%

热灼减率：＜5%

7、 燃烧炉能保证在任何条件下都能稳定安全燃烧。

8、 焚烧系统应按照GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》中的Ⅲ类标准和GBJ87-85《工业企业噪声 控制设计规范》，严格控制噪声。

9、 焚烧系统设备材料具备耐高温、耐腐蚀性能，设计使用寿命15年。

10、 按规定做好防雷及静电接地。

4.2.3 自控技术要求

自动化控制是危险废物焚烧炉运行控制的重要手段。仪表自控系统的设置是危险废物处理工艺运行的基本要求，能保证危险废物处理设备生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，实现危险废物处理设备的现代化生产管理。基于危险废物焚烧特性和环境保护的要求，危险废物处理设备自动化控制应有较高的水平。

除上料系统人工结合外，其余全部自动控制（也能手动控制）。根据焚烧炉系统的控制要求、焚烧炉的设计经验以及控制系统的性价比，本控制系统控制柜，完全能达到自动化控制的要求。

仪表自动化控制系统由现场检测仪表和自动化控制系统构成。

4.2.4 烟气排放指标

本方案以《危险废物焚烧污染控制标准》（标准号GB18484-2001）作为设计验收标准，有关数据低于国家标准,符合欧盟标准2010/75/EC的相关标准。

焚烧炉技术要求

污染物控制要求

4.3 工艺方案设计

4.3.1本公司回转窑组合焚烧炉简介

    该型号回转窑组合焚烧炉，是传统回转窑焚烧炉的增强版，在强化换热和燃烧方面都已取得良好成效。该系统二燃室设有补风装置，可鼓入燃烧用空气，对进入二燃室的可燃物实现完全燃烧。回转窑进料端进入的少量一次燃烧空气、二燃室切向鼓入的二次燃烧空气组成了回转组合式焚烧炉的空气燃烧系统，提高了系统的焚烧热效率。该型号焚烧炉的特点归纳如下:

(1)本设备可同时焚烧固体废物、液体废物、气体废物，对焚烧物适应性强;

(2)焚烧物料翻腾前进，三种传热方式并存一炉，热利用率较高;

(3)耐火材料寿命长而且更换炉衬方便，费用低;

(4)传动机理简单，传动机构均在窑外壳，设备运转安全，维修简单;

(5)对焚烧物形状、含水率要求不高;

(6)回转窑内较长的停留时间和950℃的高温，使危险废物全面热解，部分低燃点垃圾基本燃尽;二燃室内强烈的气体混合和升温，使得烟气中残存的有害物，达到有害成份分解所需的高温(1100℃)，高温区烟气停留为2秒;不但使废物焚尽烧透，还从源头有效地分解了二恶英;

(7)良好的密封措施和炉膛负压，保证有害气体不外泄;

(8)设备运转率高，年运转率一般可达90%以上，操作维修方便;

(9)将传统二燃室演变为二燃炉，提高了灰渣的燃尽率，提高了回转窑的焚烧效率。本系统设备成熟可靠，并已有丰富的制造经验。

 1）、焚烧炉本体

  回转窑组合焚烧炉炉体为采用保温材料、耐火浇注料的圆柱形滚筒和圆柱形立筒。回转窑作为一级燃烧室，是通过炉体整体转动，使废物均匀混合并沿倾角度向倾斜端翻腾状态移动。采用热解式回转焚烧控制技术，窑内温度控制在800℃—1000℃，废物在回转窑内完成水分蒸发、挥发分析出、着火及燃烧，为使废物进一步完全焚烧，设有二燃室，二燃室为立式炉。废物在回转窑内完成水分蒸发、挥发分析出、着火及燃烧后，灰渣部分和未燃尽的高温烟气，进入立式炉，在立式炉内与二次燃烧空气混合，达到烟气完全燃烧，实现尾气安全达标排放。部分灰渣部分由立式炉底部排出。

固废的输送进料装置和预处理简述

根据废料性质和产量等特性，采用单独控制、分类进料、充分掺混的模式，实施如下进料方式：建议采用钢制无口吨桶（可循环使用）转运至焚烧料待处区，按设定量倾倒入废料混搅拌仓，和炉渣按比例充分掺混后，经螺旋输送进入回转窑炉内加热、干燥、汽化和初步燃烧，燃烧产生的烟气进入二次燃烧室。

考虑到工厂废物的复杂性和成分多变性及其热值的不均衡性，为确保焚烧系统的安全稳定运行，设计在焚烧炉本体布置了辅助燃烧器，辅助燃烧器具有FSSS火焰监测和保护功能，现场控制柜控制，当炉膛温度低于设定值时，燃烧器自动开启，当炉膛温度高于设定值时燃烧器自动切换。燃烧器的辅助燃料量和助燃风量由燃烧器带来的比例阀自动控制和调节。

燃烧系统的启动采用辅助燃料，焚烧炉的辅助燃料量主要取决于焚烧炉的启动次数、废物成份、热值和水份。

当废物热值较低时，为保证焚烧炉稳定运行，焚烧炉需加入辅助燃料助燃。

4.3.2 烟气脱硫处理工艺的选择

回转窑焚烧炉烟气中的污染物成分包括粉尘、HF、HCl、NO_x、SO_x、CO₂、CO和二噁英等。目前危险废物焚烧领域尾气净化工艺主要有干法、半干法、湿法及组合法。

干法+干法工艺：即“烟气洗气+布袋除尘”烟气治理工艺法。用压缩空气将碱性固体粉末(如消石灰或氢氧化钠等)直接喷入烟气洗涤塔或烟管上某段反应器内，使碱性消石灰粉与酸性废气充分接触和反应，从而达到中和废气中的酸性气体并加以去除的目的。为提高干式洗气法对难以去除的一些污染物质的去除效率，有用硫化钠(Na₂S)及活性炭粉末混合石灰粉末一起喷入，可以有效地吸收二恶英。在布袋除尘器滤布表面形成的吸附剂层可对烟气中的有害物质进行二次反应，从而提高整个系统对酸性气体的去除效率。半干式急冷塔与布袋除尘器组合工艺是焚烧中尾气污染控制的常用方法。优点为设备简单、维修容易、造价便宜，消石灰输送管线不易阻塞；缺点是由于固相与气相的接触时间有限且传质效果一般，酸性气体脱除率低，烟气净化效果差。常须超量加药，药剂的消耗量比湿法要大。

湿法+干法工艺：即“喷雾洗涤+布袋除尘”烟气治理工艺。其典型流程包含一个冷却气体及中和酸性气体的喷淋干燥室及除尘用的布袋除尘器室。利用压缩空气将碱液破碎成滴径为20~400μm的液滴，以利于液滴的分布、蒸发及与HF、HCI、SO₂的反应。气、液体在塔内充分接触，可有效降低气体温度，蒸发所有的水分及脱除酸性气体，中和后产生的固体残渣由塔底或集尘设备收集后固化处理后填埋。气体的停留时间为5～10秒。单独使用碱液时，对酸性气体去除效率约在70%左右，但利用反应药剂在布袋除尘器滤布表面进行的二次反应，可提高整个系统对酸性气体的去除效率(HCl：85%，SOx：80%以上)。本工艺的优点为工艺相对湿法来讲要简单，维修方便，酸性气体去除率较高；缺点是温度控制要求很高，控制不好易使烟气结露，影响布袋除尘器的操作，操作较麻烦，易磨损，维修工作量大，设备投资较高。

湿法工艺：湿式反应塔对于HF、HCl及SO₂控制可获得最佳的效果，其吸收效率是由酸性气体扩散至碱性吸收液滴的速度所控制。湿式反应塔所使用的碱液通常为NaOH溶液或石灰（Ca(OH)₂）溶液。石灰溶液与酸气反应后形成钙盐，其循环洗涤水须经澄清浓缩及过滤，以防止在设备中沉积。湿式反应塔最大的优点为酸去除效率高，对HF、HCl之去除效率可达95%以上，对SO₂亦可达90%以上，湿式反应塔比半干式反应塔对各种有机污染物（如PCDD、PCDF等）及重金属有较高之去除效率，同时湿式反应器还具有除尘功能。本工艺的优点为烟气净化相对干净，药剂消耗量小，酸性气体去除率高；缺点为投资高，需要设置污水处理系统，管路系统容易堵塞，操作环境较差。

综合考虑设备投资、运行成本以及操作的难易程度，本项目将采用联合尾气处理系统方案。（即采用SNCR+余热锅炉+半干法急冷+干法吸收+布袋除尘器+烟气再加热器+SCR脱硝+湿式吸收塔+引风机组合在一起的系统）它充分吸取了两者的优点，可使有害物质的祛除效率达到99%以上，达到净化酸性气体(SO₂、HCl、HF等)和吸附烟气中二噁英的目的。净化后的烟气经引风机引入烟囱向大气排放。

4.3.2 焚烧炉系统工艺流程

危险废物焚烧处理的工艺包含废物焚烧系统、烟气处理系统等几个部分。焚烧系统由一燃室（回转窑炉）和二燃室（立式炉）及控制系统组成。烟气处理系统由SNCR脱硝装置、余热锅炉、烟气换热设备、半干式急冷、干式吸收、布袋除尘、SCR脱硝、湿式吸收设备、引风设备、烟囱等组成。

危险废物焚烧过程各工序的流程简述如下：

4.3.2.1、焚烧系统

    1）固废的输送进料装置和预处理

根据废料性质和产量等特性，采用单独控制、分类进料、充分掺混的模式，实施如下进料方式：建议采用钢制无口吨桶（可循环使用）转运至焚烧料待处区，按设定量倾倒入废料混搅拌仓，和炉渣按比例充分掺混后，经螺旋输送进入回转窑炉内加热、干燥、汽化和初步燃烧，燃烧产生的烟气经迷宫沉降后进入二次燃烧室。

2）焚烧系统

固废焚烧系统由一次燃烧室、二次燃烧室、控制系统组成。固废进入进料仓，通过螺旋输送进入焚烧炉的一燃室（回转窑）内，固废在回转窑内加热、干燥、汽化和燃烧，回转窑的燃烧温度约为950℃，考虑到工厂废物的复杂性和成分多变性及其热值的不均衡性，为确保焚烧系统的安全稳定运行，设计在焚烧炉本体布置了辅助燃烧器，辅助燃烧器具有FSSS火焰监测和保护功能，现场控制柜控制，当炉膛温度低于设定值时，燃烧器自动开启，当炉膛温度高于设定值时燃烧器自动切换。燃烧器的喷气量和助燃风量由燃烧器带来的比例阀自动控制和调节。

燃烧系统的启动采用辅助燃料，焚烧炉的燃料量主要取决于焚烧炉的启动次数、废物成份、热值和水份。当废物热值较低时，为保证焚烧炉稳定运行，焚烧炉需加入辅助燃料助燃。

3）二燃室

从回转窑焚烧炉出来的烟气进入二燃室再次高温燃烧，同时通过助燃，使燃烧温度达1100℃以上，烟气在二燃室的停留时间2秒以上，确保进入焚烧系统的危险废物充分彻底的燃烧完全。经二燃室充分燃烧的高温烟气送入尾气处理系统。

二次燃烧室布置了辅助燃烧器。二燃室的烟气温度是通过二次风（由鼓风机提供）和助燃燃料来调节的。

为保障系统应急事故发生时系统的安全，在二次燃烧室顶部设置了紧急防爆门。当烟气处理系统的引风机出现故障、二燃室压力超过限值时，顶部的紧急防爆门将自动打开卸压。

4）脱硝系统

在从二燃室到余热锅炉的烟道上加载SNCR脱硝装置，应用SNCR脱硝技术进行烟气脱硝处理。SNCR脱硝技术即选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为SNCR）技术，是一种不用催化剂，在850～1100℃的温度范围内，将含5%氨基的还原剂（如氨水，尿素溶液等）喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。   

在合适的温度区域，且氨水作为还原剂时，其反应方程式为：

4NH₃ + 4NO + O2→4N₂ + 6H₂O （1）   

然而，当温度过高时，也会发生如下副反应：

4NH₃ + 5O₂→4NO + 6H₂O（2）  

 SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受设备结构尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

SNCR系统烟气脱硝过程是由上面四个基本过程完成：1.接收和储存还原剂；2.在设备合适位置注入稀释后的还原剂；3.还原剂的计量输出、与水混合稀释；4.还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

烟气脱硝工艺系统主要组成：还原剂储存系统、循环输送模块、稀释计量模块、分配模块、背压模块、还原剂喷射系统和相关的仪表控制系统等。

固废焚烧炉

  新乡市双诚环保设备有限公司

  闫   华  （166）（3732）（5775）