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摘要：本文主要针对危险废物焚烧污染控制标准GB18484-2020的批准与实施，焚烧处置危险废物过程中出现的污染物排放不能满足新标准的问题，研究了烟气中污染物质的产生原理及控制方式，完善和优化回转窑焚烧系统烟气净化工艺，为烟气符合标准外排提供技术保证。
关键词：危险废物焚烧；烟气净化；控制技术
前言
危险废物焚烧污染控制标准GB18484-2020于2021年7月1日开始实施，新标准规定了危险废物焚烧设施的选址、运行、监测和废物贮存、配伍及焚烧处置过程的生态环境保护要求等内容，对危险废物焚烧设施烟气污染物排放浓度限值进行了调整，并要求现有焚烧设施于2022年1月1日执行。针对排放标准的变化，无论是现有的危险废物焚烧设施，还是计划建设的危险废物焚烧设施，都将有必要进行一系列在烟气污染控制方面的工艺优化，以满足新标准的排放限值要求。
1.危险废物焚烧工艺说明及限值变化
现阶段我国常规主流的危险废物焚烧处置采用回转窑焚烧工艺。该工艺主要包括进料系统、燃烧系统、余热回收系统、尾气净化系统以及公用工程。固体废物经过行车-抓斗系统进料，废液及燃料经过泵送管输后燃烧器进料，危险废物在回转窑内进行一次燃烧，产生的可燃性气体在二燃室进行二次燃烧，通过“3T+1E”（温度、时间、紊流和空气过剩系数）综合控制的原则充分实现危险废物的减量、减毒，产生的燃烧残渣由底部出渣机捞出送至填埋处置，燃烧产生的高温烟气经过余热锅炉回收热量降温到500-600℃，再次经过急冷塔喷淋温度从500℃快速降到200℃，之后依次经过干法或者半干法脱硫反应器-布袋除尘器-湿法脱硫系统，实现烟气中污染物的脱除后排放环境。
表1：危险废物焚烧污染控制标准排放限值对比（mg/L）
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标准
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颗粒物
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一氧化碳
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氯化氢
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二氧化硫
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氟化氢
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氮氧化物
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GB18484-2001
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65
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80
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60
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200
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6
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500
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GB18484-2020
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30
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100
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60
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100
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4
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300
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对比可知颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的小时均值有较大降低，此外汞、铬、铅、砷等污染因子的排放限值均有降低，增加了铊的控制限值，二噁英限值保持不变。
2.颗粒物及重金属污染物及二噁英的生成机理及控制工艺优化
2.1颗粒物及重金属的生成机理
危险废物焚烧烟气中的重金属污染物主要来源于废物带入，包括Pb、Cr、Mn等元素氧化物、氯化物形态等污染物。根据回转窑的燃烧温度以及重金属的不同挥发性，在600℃以下Cr、Cu、Cd、Mn无析出，在燃烧温度900℃，几种重金属的挥发程度依次为Zn>Cd>Cu>Mn>Pb>Cr。焚烧烟气中的颗粒较为蓬松，小颗粒通过吸附、团聚、粘接形成粒径<10微米的颗粒团，主要成分是危险废物焚烧过程中在高温条件下挥发性成分经历蒸发、成核、凝聚等过程形成。这些团聚物形成的颗粒表面较为粗糙，呈现蜂窝状，具有明显的小颗粒粘结特征，随高温烟气快速流动。
2.2二噁英的生成机理
危险废物焚烧过程中二噁英的生成机理：（1）危险废物本身所含的二噁英组分或前驱物在焚烧过程中未被完全破坏、分解；（2）焚烧过程中的高温气相反应生成（500～ 800℃温度窗口）；3）燃后区低温异相反应生成（200～ 400℃温度窗口），包括前驱物合成反应和从头合成反应[1] [2]。有文献资料显示危险废物焚烧炉烟气中二噁英的气固相分配数据为：气相中二噁英质量分数为62%、固相为38%[3]。
2.3活性炭吸附工艺的优化
由回转窑焚烧工艺可知，烟气中的部分颗粒物将在余热锅炉与急冷塔中重力沉降补集，而由二噁英和重金属污染物的存在形态可知，其将以凝聚态存在于颗粒物中，只有加强控制颗粒物的脱除，才能进而控制污染物排放。工程应用证明去除二噁英最有用的方法就是用活性炭喷射附着布袋除尘，老式的烟气净化工艺过程中，在布袋除尘器之前的烟气管线上面设置活性炭喷吹口。活性炭不仅有相当大的比表面积，炭粒中还存在很细小的毛细管，拥有非常强的附着能力。考虑布袋除尘器的工艺优化，对布袋除尘器应用分仓设计，一共有三个分仓，单个分仓均满足使用需求，尤其是需要控制净化室的过滤空速，采用低速控制保障过滤效率，入口设温度测点、有需要的地区需要采用电伴热防止酸性气体的漏点腐蚀，设置压降监测点，监控仓内阻力，定期启动反喷吹系统和振打系统，保障过滤效果，防止布袋堵塞情况发生。如果经过布袋除尘器之后污染物的排放还未能达标，可以考虑在后续增加静电除雾仪器进一步脱除，把烟气当中的气溶胶、液滴和水雾气凝聚分离，同时进一步去掉烟气中的超细颗粒物质（附着在其表面的二噁英类物质），成功处理气溶胶当中二噁英超出标准难题。
3.酸性气体的生成机理与控制工艺优化
3.1酸性气体的生成机理
烟气中的酸性污染物如SO2、HCl主要来源于危险废物当中S、Cl元素在燃烧过程中反应产生，危险废物的元素组成决定了酸性气体的产生水平。研究典型危险废物的热处置特性，900℃以上氯元素主要在气相中以HCl形式存在，Cl在低温下会有少部分以Cl2的形式存在，但会随温度的升高浓度降低，在800℃以上少量Cl会与金属形成金属氯盐蒸汽形式；S元素在低温下会以H2SO4、SO2、SO3存在，随温度升高到600℃时，SO3快速分解，H2SO4在600℃时基本完全分解[4]。
3.2酸性气体的控制工艺优化
工业实践，经济、有效的酸性气体脱除工艺主要有干法、半干法以及湿法等。在新标准对酸性气体的控制限值下，单纯的采用干法或者半干法脱硫工艺已经不能满足要求，必须采用干法+湿法或者半干法+湿法的组合工艺。
所谓干法脱硫是采用碱性脱除剂氧化钙粉末，在水汽的条件下发生硝化反应生成Ca（OH）2，利用酸碱中和的原理将烟气中的酸性污染物进行脱除的过程，湿法脱硫是采用30%浓度的液碱溶液对烟气中的酸性气体进行物理、化学吸收的过程，其气液平衡与温度有关，在亨利定律使用的范围内其溶解度系数是温度的函数，低温将有助于提高气液传质推动力，提高吸收反应的平衡和效率。基于以上原因，降低湿法吸收反应的温度是提高酸性污染物脱除效率的优化路径。
应用湿法处置烟气，在吸收洗涤塔前增设预冷器，预先采用雾化吸收循环液对烟气进行降温，必要的时候直接采用常温的工艺水，让烟气温度下降到70℃后再进入洗涤塔进行化学吸收，在夏季环境温度可以达到40℃的南方地区，可以对吸收液采用非接触式换热的设计进行温度控制，进一步降低吸收塔内的温度，同时吸收塔应该采用合理的塔板形式或填料形式，保持合理的气速与液沫夹带。降低吸收温度，除了可以提高脱硫的效率外，还可以减少烟气中的水汽饱和度，减少烟气带走的水分，具有实际的节水意义。有实验研究表明，在吸收PH值控制9，液气比为10L/m3，塔内气速2.5m/s的时候，入口烟气温度每降低10℃，二氧化硫的脱除效率将提高百分之一[5]。
此外，在洗涤塔顶出口装配波纹板除雾器，利用其分开塔中气体附带的液滴，可以有效去除3到5um的雾滴，除雾器配置间歇高压力工艺水的冲刷喷头，用来去除其上面可能沉积的盐类物质。
4.氮氧化物的生成机理与控制工艺优化
4.1氮氧化物的生成机理
NOx的生成原理主要有三个：（1）危险废物中的氮元素燃烧产生NOx；（2）空气当中的氮气在较高温度中氧化产生 NOx；（3）助燃燃料物质燃烧产生NOx[6]。在危险废物焚烧处置中，预先会对危险废物的进料进行配伍，控制氮元素含量，所以从危险废物和助燃燃料物质引入的氮元素是可控的。
4.2氮氧化物的控制工艺优化
4.2．1控制回转窑然燃烧温度
根据实验研究数据，NOx在1300℃下的产生数量是1000℃的十倍。如果想要控制NOx的产生，首先需要保持炉膛平稳燃烧和合适的温度，通过在回转窑装配红外测温仪器，使用自动化的方式操控炉膛温度，保证其平稳燃烧，火焰延展远，燃烧彻底、可操控度高，与此同时，对回转窑面头罩提供风口的结构进一步的改善升级，通过科学布风，采用切向旋切进风，并使危险废物移动方向与供风方向产生逆流，提高燃烧反应的均匀性与搅拌度，避免炉膛里局部区域出现高温，减少热力型NOx的生成。
4.2.2二次风的优化布置
通过两次燃烧，在回转窑内欠氧供风，让废物于较弱还原环境当中进行首次燃烧，促进含氮化合物变为氮气，在二燃室过量供风保障充分燃烧。研究发现，在旋流数量不断提升的同时，NO呈下降趋势。因此能够有效降低NOx浓度的方法是科学合理地进行二次风进风的设置，通过在二燃室缩口直段装配分布器，采用文丘里效应，提升烟气紊流度，同时在同等高度截面上对供风喷嘴进行环形均匀装配，供风切向流入之后假想圆会在其中间处生成，燃烧烟气在二次风的干扰下呈现出螺旋形状并慢慢上升，增加了烟气流通的距离，提高了其停滞时间，使得烟气里面的有害物彻底分解。
4.2.3脱氮系统优化
在余热锅炉第一回程配备脱硝反应设计，采取非催化脱硝方法脱除NOx。研究发现，在没有催化剂的影响下，烟气里面的氮氧化物被还原成氮气反应一般出现在870℃到1100℃温度范畴以内，氨逃逸比率上升与反应速度变慢有关，在较高温度中尿素含有的有机氮物质会被氧化成氮氧化物，因此应用非催化脱硝技术的关键在于对温度窗口的挑选。工艺优化方案为在喷射口周围配置热电偶的温度检测，窗口温度设定成930℃效果最理想，同时在锅炉出口配备NOx检测系统，时刻监测其浓度，把采集的浓度信息通讯给PLC，按照浓度高低调节尿素溶液喷射流量控制信号，将固定浓度的尿素溶液喷到焚烧炉中，尿素溶液在炉子里面热分解产生氮和炉子中的NOx在合适温度当中进行还原，变成氮气和水，从而去除烟气里面的氮氧化物。
5.结论与建议
为了提升危险废物焚烧烟气处理技术水准，以满足新标准为出发点，本文详细研究了以回转窑焚烧工艺为典型的烟气污染物质控制工艺，经过探索各类污染物的产生机理与控制措施，针对性的提出了工艺控制与优化的措施，通过优化总体工艺设计，可以有效地提升危险废物回转炉焚烧工艺烟气的处理效率，为达到更严格排放限值提供技术支持。
参考文献：
[1]MCKAY G．Dioxin characterization，formation and min—imisation during municipal solid waste（MSW）incinera—tion：review [J]．Chemical Engineering Journal，2002，86：343—368．
[2]STANMORE B R．The formation of dioxins in combus—tion systems[J]．Combustion and Flame，2004，136：398—427．
[3姬亚，陆胜勇等．危险废物焚烧炉烟气中二噁英气固相分配[J]．浙江大学学报，2012（7）：1238.
[4]刘炳池．典型危险废弃物的热处置特性[D]．浙江大学，2006：26-28.
[5]谭长军．钠碱法湿法脱硫工艺研发及工程应用[D]．浙江大学，2015：19-20.
[6]束欣冉．危险废物焚烧处置烟气污染物控制工艺的研究及优化[J]．北京工业职业技术学院学报，2017（16）：105.
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的生产进度、模拟和分析数控机床构件生产，然后经过科学的计算挑选出最佳的构件生产方案，还可以直接将最优生产方案传输至数控机床当中。
施工阶段首先可以利用之前搭建好的模型，利用 BIM 技术实现三维场地布置，搭建起现场管理的数字化沙盘，给构件堆场、交通路线、资源分布做一个时间属性、空间属性等，把工地变成一个装配式建筑的生产制造车间，这才能发挥了BIM 技术的积极作用，也是实现精细化决策的有力工具，进而实现了整个施工场地的多维动态布置。从施工部署开始一直到项目竣工，可以利用 BIM 技术进行施工模拟，确定合理影响进度方案及计划，大大减少了项目进度不可控制的状态。构件吊装是装配式现场施工的重要环节，其复杂性比较突出，并且机械化程度较高，所以在施工过程中容易出现较多问题。将 BIM 技术应用至施工阶段之后，先模拟吊装施工过程，进一步完善施工方案，及时排除吊装施工潜在的安全隐患[4]。项目现场往往有大量的物料，通过梳理物料信息要素，将生产日期、生产厂家、构件尺寸等信息内容加密“集成”到特定的二维码中，将对应的物料二维码与物料进行绑定，而BIM模型作为二维码信息管理的接入口，详细记录建筑物及构件和设备的所有信息。实现构件二维码信息与BIM 模型信息的动态统一，从而可以解决建筑工业化发展带来的物料跟踪管理压力，为采购部分提供精确的物料信息，及时准确地进行采购。物料的精细化跟踪管理也间接为构件的质量追溯管理提供了有效的手段。
结语
综上，BIM技术和物联网的结合运用在建筑业中，必定给建筑业的各个环节带来一次大的变革。而装配式建筑在我国还尚处于发展阶段，在施工中也有一系列问题，但我们相信，装配式建筑在BIM技术的推动下，会促进工程整体施工质量的提升，为装配式创造更加有利的发展空间。
参考文献：
[1]陆亚珍，吴限，吴彬，崔安平，周乃.BIM 技术在装配式建筑中的应用[J].工程建设与设计.2020，（04）：17-18.
[2]赵光辉.探究 BIM 技术在装配式建筑中的应用[J].四川建材，2021（02）：119-120+122.
[3]张燕.BIM 技术在装配式建筑中的应用[J].四川建材，2020（09）：47-48.
[4]孙兵.BIM 技术在装配式建筑结构设计中的应用[J].建筑结构，2020（13）：160.