危險廢物,特別是危險化工廢物,成分復雜,形態(tài)各異,且很少分門(mén)別類(lèi),給處置帶來(lái)很大的困難,焚燒可以有效破壞廢物中的有毒、有害的危險廢物,是實(shí)現危險廢物減量化、無(wú)害化的最快捷、最有效的技術(shù),危險廢物的集中處置要害是焚燒,焚燒的要害是針對高 分子廢物的完全燃盡。本文通過(guò)對危險廢物焚燒機理與配伍方法和原則的分析，以期為同行提供借鑒。

高分子廢物組分和結構相當復雜。它們在燃燒過(guò) 程中連續不斷地進(jìn)行多級的熱分解反應才能徹底分解 成低分子可燃氣體,最終轉化為燃燒反應,并釋放出燃 燒熱量。

化工廢物的化學(xué)式可用如下通式表示為: CaHbClcOdNe(其中Cl也可以是其他鹵素或硫、磷、金屬元素等,此中以氯為代表,是因為含氯危險廢物焚燒解毒比較困難)。

通過(guò)加入空氣,這些廢棄物在燃燒過(guò)程中將產(chǎn)生典型的燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及一些腐蝕性或污染性的產(chǎn)物,這些污染性產(chǎn)物需要在隨后的煙氣處理中處理掉。因此在焚燒過(guò)程中,必須尋找合理的操作參數, 使自由氯、一氧化碳等有害氣體的產(chǎn)生量達到最小。

在空氣中焚燒塑料、橡膠、油漆、瀝青時(shí)，滾滾濃煙可以擴散到30～40m的高空。這是因為: 一是完全氣化不等于完全熱解。固(液)態(tài)高分子廢物可以很徹底地被氣化,但是完全氣化不等于有機污染的毒性可被無(wú)害化；二是熱分解和燃燒,從概念上,熱分解和熱燃燒是兩個(gè)完全不同的反應,熱分解是吸熱反應,燃燒是放熱反應,只有比較完全的分解,才能做到比較完全的燃燒；三是高分子濃黑可燃氣體完全分解后,才能進(jìn)行放熱的完全燃燒反應、比較徹底地對有機污染毒性進(jìn)行無(wú)害化。滾滾黑煙的產(chǎn)生是因為熱分解不徹底、燃燒供氧不均勻、燃燒不完全引起的。

不完全燃燒的焚燒噴出的黑色濃煙,就是未完全 燃盡的大分子可燃氣,就是殘留在煙氣中的有機污染物。同時(shí),不完全燃燒也是二惡英的主要產(chǎn)生源頭。工業(yè)焚燒危廢就是要解決這一問(wèn)題,使得危廢在工業(yè)焚燒爐內徹底的燃燒解毒?；瘜W(xué)工業(yè)廢物的完全燃燒(焚燒)是按以上方程的反應過(guò)程并輔以“3T”條件實(shí)現的:

(1)穩定燃燒: 含氯廢物在一般條件下并不能穩定燃燒,其穩定燃燒條件是燃燒溫度大于900℃。

(2)均勻燃燒: 合理的供氧、高溫使廢物得以充分燃燒,物質(zhì)分子得到完全分解破壞,否則分子可能得不到完全燃燒,產(chǎn)生CO、自由氯等,易再次結合生成二惡英類(lèi)物質(zhì)。在爐膛內存在一個(gè)溫度梯度將促使這種現象的發(fā)生,特別是靠近爐壁處,合理的供氧角度可以使得整個(gè)爐供氧均勻充分,呈湍流狀態(tài),燃燒均勻,整個(gè)焚燒爐應火光通透,廢物應在爐內呈火紅的熔融態(tài)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: 為了維持廢物燃燒的動(dòng)力學(xué)平衡, 廢物在爐膛中的燃燒要保證有一定的停留時(shí)間,廢物入爐焚燒需要適當的搭配。

通過(guò)對上述燃燒的研究,可以得出工業(yè)含氯廢物燃燒的化學(xué)機理:

1)高溫可以提供廢物分子熱解及由氯向HCL轉化的條件。同時(shí),也要考慮減少CO和NOx生成,因為CO和NOx生成也和燃燒溫度有關(guān)。燃燒反應的平衡實(shí)質(zhì)上決定于燃燒后煙氣中氧氣含量的多少,為了限制CO的生成,需要燃燒過(guò)程中提供過(guò)量的氧氣。

2)H和Cl的結合是Cl2向HCl轉化的過(guò)程中的一個(gè)重要參數。很明顯,當H不足時(shí),平衡不能朝Cl2分解的方向運動(dòng)。在這樣的情況下,Cl2分解所必須的H就必須從其它來(lái)源獲得,例如添加水。

3)在工業(yè)廢物的燃燒中,氮氧化物NOx的生成有兩個(gè)來(lái)源: 一是來(lái)源于燃燒空氣中氮氣分子的氧化; 另一來(lái)源就是廢物中所含的有機氮。實(shí)際上空氣中氮氣的氧化產(chǎn)生的氮氧化物NOx的量很小,并不能產(chǎn)生現行排放標準中限制以外的排放指標, 產(chǎn)生氮氧化物NOx主要根源是廢物中所含的有機氮。

為了達到化工廢物的穩定、均勻、平衡燃燒,必須對所收集的成分復雜,形態(tài)各異,且很少分門(mén)別類(lèi)焚燒廢物進(jìn)行物化分析，分門(mén)別類(lèi)，然后形成一個(gè)相對穩定數據的焚燒廢物配伍菜單,這是一個(gè)極其復雜且計算工程量極大的作業(yè),具體如下:

(1)分析鑒別內容應包括: 物理性質(zhì): 物理組成、容重、粒徑；工業(yè)分析: 固定碳、灰分、揮發(fā)分、水分、灰熔點(diǎn)、低位熱值；元素分析和有害物質(zhì)含量(如S、Cl、F、Br、I、P、Hg及堿金屬等等)；特性鑒別(腐蝕性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性)；反應性；相容性、與水穩定性。

(2)為了使焚燒爐的溫度和煙氣成分保持相對穩定,需要對各類(lèi)廢物進(jìn)行配伍。危險廢物配伍的前提是保證配伍廢物的相容性,以保證焚燒處理的安全性: 兩種以上危險廢物混合應避免: 產(chǎn)生大量熱量或高壓、火焰、爆炸、易燃氣體、有毒氣體、劇烈的聚合反應: 另外必須保證廢物與容器和料倉及爐襯之間的相容性、安全性。

(1)保證熱值的穩定性: 配伍應使進(jìn)入焚燒爐的危險廢物的熱值盡可能介于設計規定的范圍以減少輔助燃料的用量。熱值太低，需要啟動(dòng)輔助燃料系統以使廢物燃燒完全,造成運行費用增加；熱值太高,需要用惰性物質(zhì)(過(guò)量空氣、水等)限制爐溫,同時(shí)使處理能力下降。入爐廢物的熱值要保持穩定,使焚燒室熱負荷控制設計規定的范圍,保證系統運行的經(jīng)濟可靠。

(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(chǎn)生,其腐蝕性更大。危險廢物中磷主要是有機磷化物, 焚燒產(chǎn)生的P2O5在400～700℃會(huì )對金屬及耐火材料產(chǎn)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(huì )大大縮短。堿金屬是以無(wú)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(shí)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(lèi)物質(zhì),應均勻限制數量入爐焚燒。

(3)適當混合處理保持焚燒的持續性、穩定性: 根據分析、實(shí)驗結果,科學(xué)搭配焚燒菜單,使得一些易混合發(fā)生反應的、爆炸的、高腐蝕性的得到預處理，和惰性的泥狀物混合，控制適當的水分,以利于燃燒；含鉀等堿金屬廢物和含氯等鹵素廢物可以反應生成穩定化合物的應適當搭配；快速分解燃燒的和緩慢分解燃燒的適當搭配,使得在爐內均勻燃燒等等。

一個(gè)好的焚燒配伍可以使得燃燒穩定、解毒徹底, 同時(shí)還可以節約助燃燃料、保護耐火材料、延長(cháng)焚燒設施的使用壽命。