危(wei)險(xian)廢物(wu),特(te)別(bie)(bie)是(shi)危(wei)險(xian)化工(gong)廢物(wu),成分復雜(za),形態各異,且很少分門別(bie)(bie)類(lei),給處(chu)置(zhi)帶來很大的(de)(de)困(kun)難,焚(fen)燒可以有效破壞廢物(wu)中的(de)(de)有毒(du)、有害的(de)(de)危(wei)險(xian)廢物(wu),是(shi)實現危(wei)險(xian)廢物(wu)減量(liang)化、無害化的(de)(de)最快捷、最有效的(de)(de)技術,危(wei)險(xian)廢物(wu)的(de)(de)集中處(chu)置(zhi)要害是(shi)焚(fen)燒,焚(fen)燒的(de)(de)要害是(shi)針對(dui)高 分子廢物(wu)的(de)(de)完全燃盡。本文通(tong)過對(dui)危(wei)險(xian)廢物(wu)焚(fen)燒機理與配伍(wu)方法和原則的(de)(de)分析，以期為同行提供借鑒。

危(wei)險廢物焚燒的機理分析

高(gao)分(fen)(fen)子廢物組分(fen)(fen)和(he)結構相當復雜(za)。它們在燃燒(shao)(shao)過 程中連續不斷地進(jin)行(xing)多級的熱分(fen)(fen)解(jie)反應才能徹底分(fen)(fen)解(jie) 成低(di)分(fen)(fen)子可(ke)燃氣體,最終(zhong)轉化(hua)為(wei)燃燒(shao)(shao)反應,并釋放出燃 燒(shao)(shao)熱量。

化(hua)工廢物(wu)的化(hua)學式(shi)可用如下通式(shi)表示為(wei): CaHbClcOdNe(其中(zhong)Cl也(ye)可以是其他(ta)鹵素或硫、磷(lin)、金(jin)屬元素等,此中(zhong)以氯為(wei)代表,是因(yin)為(wei)含(han)氯危險(xian)廢物(wu)焚燒解毒比較困難)。

通過(guo)加(jia)入空氣,這些廢棄物在燃燒(shao)過(guo)程中將產生(sheng)典型的(de)(de)燃燒(shao)產物CO2和(he)H2O及(ji)一些腐蝕性(xing)或污(wu)染性(xing)的(de)(de)產物,這些污(wu)染性(xing)產物需要在隨后(hou)的(de)(de)煙氣處理(li)(li)中處理(li)(li)掉。因此(ci)在焚燒(shao)過(guo)程中,必須(xu)尋找合理(li)(li)的(de)(de)操作參數, 使自由氯、一氧化(hua)碳等有害氣體的(de)(de)產生(sheng)量達到最小。

危險廢物焚(fen)燒反(fan)應的(de)分(fen)析(xi)與探討

在空氣(qi)中焚(fen)燒(shao)塑(su)料、橡(xiang)膠、油漆(qi)、瀝青時，滾(gun)滾(gun)濃(nong)煙可(ke)以擴散到30～40m的(de)(de)(de)高空。這(zhe)是(shi)(shi)(shi)因為(wei): 一是(shi)(shi)(shi)完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)氣(qi)化(hua)不等于完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)熱(re)解(jie)。固(gu)(液(ye))態高分(fen)子(zi)(zi)廢物可(ke)以很徹底地被(bei)氣(qi)化(hua),但(dan)是(shi)(shi)(shi)完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)氣(qi)化(hua)不等于有機污染(ran)的(de)(de)(de)毒性可(ke)被(bei)無(wu)害(hai)化(hua)；二是(shi)(shi)(shi)熱(re)分(fen)解(jie)和燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),從(cong)概念(nian)上,熱(re)分(fen)解(jie)和熱(re)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)是(shi)(shi)(shi)兩個完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)不同的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying),熱(re)分(fen)解(jie)是(shi)(shi)(shi)吸熱(re)反(fan)(fan)(fan)應(ying),燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)是(shi)(shi)(shi)放熱(re)反(fan)(fan)(fan)應(ying),只(zhi)有比較完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)的(de)(de)(de)分(fen)解(jie),才能做到比較完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)；三是(shi)(shi)(shi)高分(fen)子(zi)(zi)濃(nong)黑可(ke)燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)體完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)分(fen)解(jie)后,才能進(jin)行放熱(re)的(de)(de)(de)完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)、比較徹底地對有機污染(ran)毒性進(jin)行無(wu)害(hai)化(hua)。滾(gun)滾(gun)黑煙的(de)(de)(de)產生(sheng)是(shi)(shi)(shi)因為(wei)熱(re)分(fen)解(jie)不徹底、燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)供氧不均(jun)勻、燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)不完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)引起的(de)(de)(de)。

不(bu)完全(quan)(quan)燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)噴出的(de)(de)黑(hei)色(se)濃(nong)煙,就是未(wei)完全(quan)(quan) 燃(ran)盡的(de)(de)大分子(zi)可(ke)燃(ran)氣,就是殘(can)留在煙氣中的(de)(de)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)。同(tong)時,不(bu)完全(quan)(quan)燃(ran)燒(shao)(shao)也是二惡英的(de)(de)主要產生源頭。工(gong)業焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)危(wei)(wei)廢就是要解決(jue)這一問題,使得危(wei)(wei)廢在工(gong)業焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐(lu)內徹底(di)的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)解毒。化學(xue)工(gong)業廢物(wu)的(de)(de)完全(quan)(quan)燃(ran)燒(shao)(shao)(焚(fen)(fen)燒(shao)(shao))是按(an)以(yi)(yi)上(shang)方程的(de)(de)反應過程并輔以(yi)(yi)“3T”條(tiao)件實(shi)現(xian)的(de)(de):

(1)穩定燃(ran)燒: 含氯廢物在(zai)一般條件(jian)下(xia)并(bing)不能(neng)穩定燃(ran)燒,其穩定燃(ran)燒條件(jian)是燃(ran)燒溫度大(da)于900℃。

(2)均勻燃燒: 合理的供氧、高溫使廢物得以充分燃燒,物質分子得到完全分解破壞,否則分子可能得不到完全燃燒,產生CO、自由氯等,易再次結合生成二惡英類物質。在爐膛內存在一個溫度梯度將促使這種現象的發生,特別是靠近爐壁處,合理的供氧角度可以使得整個爐供氧均勻充分,呈湍流狀態,燃燒均勻,整個焚燒爐應火光通透,廢物應在爐內呈火紅的熔融態均勻的燃燒和沿爐壁流淌,使得燃燒效率>99.9%,焚毀去除率>99.99%,焚燒殘渣的熱灼減率<5%;

(3)平衡燃燒: 為了維持(chi)廢(fei)(fei)物(wu)燃燒的(de)(de)動力學平衡, 廢(fei)(fei)物(wu)在爐膛中的(de)(de)燃燒要(yao)保證有一定(ding)的(de)(de)停留時間(jian),廢(fei)(fei)物(wu)入爐焚燒需要(yao)適當的(de)(de)搭配。

通過對上述燃燒(shao)的研究,可以得出工(gong)業(ye)含氯(lv)廢物燃燒(shao)的化學機理:

1)高(gao)溫(wen)可以提供廢(fei)物分(fen)子熱解及由氯向HCL轉(zhuan)化的(de)(de)條(tiao)件。同時(shi),也(ye)(ye)要(yao)考慮減少CO和(he)NOx生(sheng)成(cheng),因為(wei)CO和(he)NOx生(sheng)成(cheng)也(ye)(ye)和(he)燃(ran)燒溫(wen)度有關(guan)。燃(ran)燒反應的(de)(de)平衡實質上決(jue)定于燃(ran)燒后煙(yan)氣中氧氣含量的(de)(de)多少,為(wei)了限(xian)制CO的(de)(de)生(sheng)成(cheng),需要(yao)燃(ran)燒過程中提供過量的(de)(de)氧氣。

2)H和Cl的(de)(de)結(jie)合是Cl2向HCl轉(zhuan)化的(de)(de)過程中的(de)(de)一個重要(yao)參數。很明顯,當H不足時,平衡(heng)不能朝Cl2分解的(de)(de)方(fang)向運動。在這樣的(de)(de)情況下,Cl2分解所必須的(de)(de)H就必須從其它(ta)來源獲得,例如添加水。

3)在工業廢物(wu)(wu)的(de)燃燒(shao)中,氮(dan)(dan)氧化(hua)物(wu)(wu)NOx的(de)生(sheng)成(cheng)有(you)兩個來源: 一是來源于燃燒(shao)空氣中氮(dan)(dan)氣分子(zi)的(de)氧化(hua); 另(ling)一來源就是廢物(wu)(wu)中所含(han)的(de)有(you)機氮(dan)(dan)。實際上空氣中氮(dan)(dan)氣的(de)氧化(hua)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)氮(dan)(dan)氧化(hua)物(wu)(wu)NOx的(de)量(liang)很小,并不能產(chan)(chan)生(sheng)現行排放標(biao)準(zhun)中限制以(yi)外的(de)排放指標(biao), 產(chan)(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)氧化(hua)物(wu)(wu)NOx主要根源是廢物(wu)(wu)中所含(han)的(de)有(you)機氮(dan)(dan)。

危險廢物焚燒配伍的方法與原則

為了達到化工廢(fei)物的穩(wen)定(ding)、均勻(yun)、平衡燃(ran)燒(shao),必須對所收集的成分(fen)復雜,形(xing)態各異,且(qie)很少(shao)分(fen)門別類焚(fen)燒(shao)廢(fei)物進行(xing)物化分(fen)析，分(fen)門別類，然后形(xing)成一個相(xiang)對穩(wen)定(ding)數據的焚(fen)燒(shao)廢(fei)物配伍菜單,這是(shi)一個極(ji)其復雜且(qie)計算(suan)工程量極(ji)大的作(zuo)業,具體(ti)如下:

(1)分(fen)析鑒(jian)別內容(rong)應包括: 物(wu)理(li)性(xing)質: 物(wu)理(li)組成、容(rong)重、粒(li)徑；工(gong)業分(fen)析: 固定(ding)碳、灰分(fen)、揮發(fa)分(fen)、水分(fen)、灰熔點、低位熱值；元素分(fen)析和有(you)害物(wu)質含量(如S、Cl、F、Br、I、P、Hg及堿金屬等等)；特(te)性(xing)鑒(jian)別(腐蝕性(xing)、浸(jin)出(chu)毒(du)性(xing)、急性(xing)毒(du)性(xing)、易(yi)燃易(yi)爆性(xing))；反應性(xing)；相容(rong)性(xing)、與水穩定(ding)性(xing)。

(2)為了使焚燒爐的溫度和煙氣成分保持相對(dui)穩定,需要對(dui)各(ge)類廢(fei)(fei)物(wu)(wu)進行配伍。危險(xian)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)配伍的前提(ti)是(shi)保證配伍廢(fei)(fei)物(wu)(wu)的相容性(xing),以(yi)保證焚燒處理(li)的安全性(xing): 兩種以(yi)上(shang)危險(xian)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)混合應避免: 產生大(da)量熱(re)量或高壓、火焰(yan)、爆炸、易燃氣體(ti)、有毒氣體(ti)、劇烈的聚合反應: 另外必(bi)須保證廢(fei)(fei)物(wu)(wu)與(yu)容器和料倉及爐襯之間(jian)的相容性(xing)、安全性(xing)。

物料配伍的主要原則：

1)保證熱值(zhi)的(de)(de)穩定(ding)性(xing): 配伍應使進入焚燒爐(lu)的(de)(de)危(wei)險廢(fei)物(wu)的(de)(de)熱值(zhi)盡(jin)可能(neng)介于設(she)計規定(ding)的(de)(de)范(fan)圍以(yi)減少輔助(zhu)燃料的(de)(de)用(yong)量(liang)。熱值(zhi)太(tai)低(di)，需(xu)要(yao)(yao)啟動輔助(zhu)燃料系統以(yi)使廢(fei)物(wu)燃燒完全,造成運(yun)行(xing)費用(yong)增加；熱值(zhi)太(tai)高,需(xu)要(yao)(yao)用(yong)惰性(xing)物(wu)質(zhi)(過(guo)量(liang)空氣、水(shui)等)限制爐(lu)溫,同時使處(chu)理能(neng)力(li)下降。入爐(lu)廢(fei)物(wu)的(de)(de)熱值(zhi)要(yao)(yao)保持穩定(ding),使焚燒室熱負荷(he)控(kong)制設(she)計規定(ding)的(de)(de)范(fan)圍,保證系統運(yun)行(xing)的(de)(de)經濟(ji)可靠(kao)。

2)控制酸性污染物和重金屬、堿金屬含量: 控制廢物中酸性物含量,保證焚燒設備不受腐蝕和尾氣達標排放。鹵化有機物不僅影響廢物的熱值,也影響燃燒后煙氣的酸性氣體含量和煙氣處理系統的運行效果, 控制不當還易造成氯氣的產生,其腐蝕性更大。危險廢物中磷主要是有機磷化物, 焚燒產生的P2O5在400～700℃會對金屬及耐火材料產生加速腐蝕,此溫度區域為余熱鍋爐區域,如果不控制好磷的含量,則余熱鍋爐使用壽命會大大縮短。堿金屬是以無機或有機 鹽的形式在于危險廢物中,燃燒后變成堿金屬氧化物, 出渣時易遇水爆炸。入爐酸性物含量一般宜控制在: Cl:<1%，P、F:<0.2%，S<1%，堿金屬K 、Na、Ca等<0.1%。農藥等劇毒危險廢物,含有機重金屬類物質,應均勻限制數量入爐焚燒。

3)適(shi)當(dang)混(hun)(hun)合處(chu)理保持焚燒(shao)的(de)持續性、穩定性: 根據(ju)分析、實(shi)驗結果,科學搭配(pei)焚燒(shao)菜單,使(shi)得(de)一些易(yi)混(hun)(hun)合發生反應(ying)的(de)、爆炸的(de)、高腐蝕性的(de)得(de)到預處(chu)理，和(he)(he)(he)惰性的(de)泥(ni)狀(zhuang)物(wu)(wu)混(hun)(hun)合，控(kong)制適(shi)當(dang)的(de)水分,以利于燃燒(shao)；含鉀等(deng)堿金(jin)屬(shu)廢物(wu)(wu)和(he)(he)(he)含氯等(deng)鹵素廢物(wu)(wu)可以反應(ying)生成穩定化合物(wu)(wu)的(de)應(ying)適(shi)當(dang)搭配(pei)；快速分解燃燒(shao)的(de)和(he)(he)(he)緩慢分解燃燒(shao)的(de)適(shi)當(dang)搭配(pei),使(shi)得(de)在(zai)爐內均(jun)勻燃燒(shao)等(deng)等(deng)。

一個(ge)好的焚(fen)(fen)燒配伍可以(yi)使得燃(ran)燒穩定(ding)、解毒徹底, 同時還可以(yi)節約(yue)助燃(ran)燃(ran)料、保護耐火材料、延長焚(fen)(fen)燒設施的使用壽命。