蒸发浓缩工艺在危险废物焚烧预处理过程的应用

来源：《防护工程》  作者：黄峰 刘凌

   1 前言

       我国的危险废物是指列入国家危险废物名录或根据规定的危险废物鉴别标准及鉴别方法认定的具有危险特性的废物，具有毒害性、爆炸性、易燃性、化学反应性、传染性、放射性等，2015年我国的工业危险废物产生量为2801.8万t，占工业废物产生量约为1.46%；2014年工业危险废物产生量为2436.7万t，占比工业废物产生量1.27%，总体而言，随着我国经济社会文化等领域的快速发展和完善，基础化工及制造业危险废物产生量呈总体上涨趋势；目前国内对危险废物的处理主要选择焚烧、填埋、综合利用等几种途径，但随着国内土地资源的不断开发，尤其是大中城市普遍面临严峻的土地开发局面及随之而来的用地成本不断上涨，居民环保意识不断提升后对于环境处置设施的排斥，使得危险废物处置的填埋作业逐步缩小，目前国内除了对有价危险废物的综合利用外，广泛推行无价危险废物的焚烧处置法，主体处置工艺为回转窑焚烧工艺及水泥窑协同处置工艺。

       危险废物焚烧过程中的预处理程度对整个焚烧系统的后续工况稳定性，产能，成本控制、烟气指标等具有重要作用，在可焚烧废物中，有部分热值低，组分相对较单一，来源广泛的液体废物，在不经过进一步减量化处置直接进入焚烧系统时，将对焚烧系统产能及后续烟气排放温度产生较大影响，且焚烧废物中含水率较高时，对耐火材料的使用寿命会产生影响，系统运营成本也会大幅上升，故在这类废物进入回转窑之前对其进行减量预处理就显得尤为重要。

       蒸发是在液体表面发生的汽化过程，沸腾是在液体内部和表面上同时发生的剧烈的汽化现象。溶液的蒸发（evaporation）通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化，以提高溶液中非挥发性组分的浓度（浓缩）或使溶质从溶液中析出结晶的过程。一般情况下蒸发温度越高、液面暴露面积越大，蒸发速率越快。工业化生产中使用的蒸发工艺一般具有通过蒸发来浓缩溶质的过程，一般称为蒸发浓缩工艺，目前化工行业所用的蒸发浓缩主要工艺为 MVR 机械蒸汽再压缩低温蒸发系统和单效蒸发系统，本文探讨的是单效蒸发系统在危险废物焚烧预处理领域中的应用。

       2 动力优势

       蒸发浓缩工艺系统的原理是温度上升引起溶液中一部分溶剂汽化，其工业动力来源处冷却系统消耗循环水，设备动力消耗电力能源外，最主要的动力来源为热源，在现有工业化过程中，一般通过蒸汽加热，做为焚烧系统预处理工艺配套的蒸发系统最大的优势在于其热源的易得性和丰富程度，本文所在公司投建的焚烧系统由于现有场地的局限无法将余热锅炉产生的蒸汽引用于目前广泛应用的低压蒸汽发电技术而言，而蒸发系统的设备设计可以根据用户需求设计成竖形设备，再采用钢平台拓展，整体工艺占地面积小，且焚烧系统产生的余热蒸汽若不加以利用，采用蒸汽外排，将给现有严峻的环境形势造成更大的负担，使得居民对环保设施的投建选址持有不同态度。

       3 处置路径优势

       作为焚烧系统预处理的蒸发浓缩系统在废物处置路径上可以利用焚烧系统原有管路，免去部分管道设计，节约成本：①不必另行设置专门的废物卸车和暂存区域，只需要在废物接受时，将可蒸发的废液通过管路及泵类设备输送至此前根据工业样品的性质和组分分析分类出的储存设施暂存即可；②除却主体设备连接管路外，浓缩液和冷凝液配套管道可以采用焚烧系统配套的废液输送管道，大大降低了工程造价及安装成本，也减少了后期维护成本；③蒸发产生的废气也可以利用原焚烧系统的无组织废气处置设施进行处置，或直接并入焚烧系统燃烧风机系统通过负压引入窑内焚烧处置；④蒸发工艺运营过程中的水、电设备设施的布设都可以仅在原焚烧系统的设施上进行扩展，与新建基础设施相比较，仍具有成本节约空间。

       4 就近终端处置优势

       作为焚烧系统预处理的蒸发工艺产生的浓缩液一般通过管道输送至焚烧系统处置，由于蒸发产生浓缩液相对原液具有一定的热值，且按照蒸发浓缩比5：1来核算，将实现有效原液减量80%左右，这对于减轻焚烧系统的处置负荷有重大贡献。当然，浓缩液焚烧的前提依然是满足焚烧系统废物入窑标准的要求。

       作为焚烧系统预处理的蒸发工艺产生的蒸发冷凝液可委托就近的废水处理厂处置，就单效蒸发而言，低压蒸气控制在0.35MPa左右，产生的蒸发冷凝液COD含量小于5000，一般的物化工艺处理后即可达标排放，相对焚烧成本而言，废水物化处理成本仍处于可接受状态；运营产生的废气直接引用回转窑焚烧处置，产生的收集池废水可利用焚烧系统配套的废水处置工艺，实现废水达标排放，不存在环境风险。

       5 结束语

       目前，我国化工各行业已经应用焚烧系统预处理的蒸发工艺，然而，危险废物焚烧处置系统和蒸发工艺相结合的例子很少，根据现有项目的实际运营经验来看，目前该工艺应用危险废物处理将大程度上降低我国内危险废物的焚烧成本，优化焚烧炉入窑废物固液比例，有效地在不更改焚烧系统主题设计的基础上扩展充能，使环保企业在环保指标和利润实现目标平衡，也使得环保企业有更大信息和精力去做技术探索，从而进一步促进我国危险废物行业的快速发展。

       参考文献

       [1]GB 18597-2001.危险废物贮存污染控制标准[S].2001.

       [2]赵由才,刘洪.我国固体废物处理与资源化展望[J].苏州城建环保学院学报.2002(01).

       [3]何艳明,聂永丰.我国危险废物管理现状及发展趋势[J].环境污染治理技术与设备.2002(06).

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1.《环境污染强制责任保险管理办法（草案）》解读

2.化工行业危险废物管理核查要点

3.化工行业涉危废典型事故(事件)案例分析

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5.危险废物豁免与排除管理

模块二 化工危废处理处置最佳可行技术

1.炼化企业生化剩余污泥催化减量和无害化新技术

2.中、低浓度废稀硫酸的浓缩技术与设备

3.含有机污染物的工业副产盐无害化精制技术

4.废催化剂、活性炭的再生利用技术及产业化

5.重金属废渣综合利用与安全处置技术

6.抗生素菌渣综合利用技术

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模块三 化工危废处理处置最佳环境实践与设备选型

1.化工行业危险废物减量化与资源化案例分析

2.化工园区环境安全管理体系和应急机制

3.化工废盐再利用风险评估

4.精馏残渣的综合利用与处置技术及案例分析

5.化工企业危险废物自行处置案例

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