渗沥液浓缩液回喷处理对垃圾焚烧过程影响初探

渗沥液浓缩液回喷处理对垃圾焚烧过程影响初探

施晓天

上海环城再生能源有限公司

摘要：为让我们赖以生存的城市减少大量的生活垃圾，且让这些生活垃圾进行无害化处理与资源化，我国开始应用垃圾焚烧发电技术解决这些问题。可是，凡事都有利有弊，这种技术慧产生大量的垃圾渗沥液，而这些垃圾渗沥液目前还没有科学合理的处置方式。本篇文章所选择的生活垃圾焚烧厂处于上海江桥，从这所焚烧厂生产出来的渗沥液浓缩液回喷焚烧炉工程就是接下来需要分析与研究的工程，在该课题中，会着重分析与研究浓缩液如何科学、合理的回喷入炉，同时还会对这种会喷入炉与垃圾焚烧之间的联系进行分析与研究。

关键词：渗沥液；焚烧炉；生活垃圾；垃圾焚烧

通过生活垃圾焚烧厂所产生出来的渗沥液并非是单一的一种工艺，而是一种工艺组合。通常情况下，这些渗沥液都是又厌氧、膜法以及硝化反硝化作用生成的。一般情况下，在渗励液中，如果浓缩液占据的比例范围超过了13%，但是没有超过30%，此时的渗励液处于污染物浓度极高的状态，对城市生活垃圾来说，要想达到零排放的渗励液，最重要的部分就是科学合理的处理浓缩液［1］。目前我国很多的垃圾焚烧厂通过将浓缩液制作成石灰浆或将其运用在飞灰固化上面，目的是为了出现废水“零排放”的情景，可是以上所说的这些方式只能够将部分的浓缩液消除，没有办法真正将浓缩液完全消除。特别是当梅雨季时，渗励液出现的含量会比平日多不少，想要科学合理的处理渗励液也变得更加困难。在这样的基础上，出现了浓缩液回喷入炉的处理方法，运用这种方式将浓缩液高温氧化，就会出现“零排放”废水的可能。因为，利用以上这种方式处理渗沥液，明显比其他的方式需要的运营费更低；而且，采用这种方式处理还能避免焚烧炉炉膛的温度过高，从而让炉内结焦的速度大大降低，最终让停炉的现象减少，在一定程度上处理了更多的垃圾。

1城市生活垃圾渗沥液浓缩液特性

常用的纳滤与反渗透渗沥液的处理过程其实是一种物质分离过程，与化学反应没有联系，所以定然会产生渗沥液浓缩液，而且这种浓缩液的占比还比较高，最终产生的渗沥液浓缩液也会有较高的污染浓度，通常情况下，这种浓缩液呈现的颜色是棕黑色的。渗沥液浓缩液富集了渗沥液中几乎所有的一价盐，盐分含量很高。通过大量的研究能够得出，当利用质谱分析后，会发现有百余种有机物在垃圾渗沥液里面，且大多数物质是中等分子量的灰黄霉酸类物质以及腐殖类高分子碳水化合物［2］，在这些物质里面更含有不少难降解的有机物，常见的就有苯、份、多环芳烃瞪化合物。目前，我国最长用到的处理渗沥液的方式是通过预处理的方式+厌氧+MBR+NF+RO的机制处理的。在利用这种方式处理时需要一个前提，就是对出水水质有要求，需要符合两种水质要求，其中一种是达到再生利用的城市污水工业用水水中冷却水质，其水质要求采用的是GB/T19923—2005标准；另一种水质要求是再生利用城市杂用水质，其水质要求采用的是GB/T18920—2002标准。通过分析能得出，渗沥液里面没有科学合理的微生物营养元素比例，通常会出现C、P、N的比例不正常。不过大多数垃圾渗滤液里面的BOD5值里面，P值都会比300大。

2渗沥液浓缩液回喷处理工艺

我国过去常用的对垃圾渗沥液处理方式有以下几种，一是膜蒸馏，二是高级氧化，三是浓缩液蒸发。与这些处理方式比较起来，最新运用的渗沥液浓缩液回喷焚烧炉工艺明显拥有更加简单的运行工艺，而且利用最新的方式处理时，不会像从前那样出现大量的二次污染，而且所运用的成本也有所增加，减少了许多的费用，是值得在以后的生活中大量应用的处理工艺，拥有极好的推广价值。

2.1工艺设计方案

渗沥液浓缩液回喷处理工艺的主要原理如下所示：最初，渗沥液浓缩液会被收集汇入到能够储存其的罐子中，等所有需要处理的渗沥液浓缩液都收集完全后，其会被送到焚烧炉的喷嘴位置。此时经过高温雾化燃烧，就能够将渗沥液浓缩液里面的污染物尽数除去，在此分解过程中也没有有害气体生成，与传统的处理工艺比较起来，能避免产生二次污染［3］。通过数据统计能够得出，焚烧发电厂每天能够对3X500T/D的炉排型垃圾进行焚烧。系统3台炉设计最大回喷量为9t/h，每台炉各分两路喷入炉膛，三炉共6路，设置有6支喷枪，三台锅炉共用一共用系统。在炉膛中时，进入炉膛的物料会先被高温加热燃烧处理，随后这些物料才会被送到余热锅炉中。这里所运用的烟气净化系统选择的净化工艺并非是单一的半干法、袋式除尘技术，而是将这两种长江的技术组合起来，同时还增加了干法处理的技术。当渗沥液浓缩液在炉膛里面顺利雾化之后进行的受热完全分解的过程其实是一个吸热的过程，在这个过程中，浓缩液会影响到炉内的垃圾燃烧系统。却减少影响的程度，确保之后的工艺里面能够保持炉灶的温度，将会利用下面这几种措施来处理：一是将之前所说的所有系统全部改为自动运行模式，一切由炉膛温度高低来控制。也就是说，假设炉膛里面出现了特别低的温度时，系统就会自动停机不再继续工作，此时工作人员能够及时发觉，并利用DCS去调整内部的喷射流量，确保温度能够上升；二是该系统的炉灶喷头应该选择压缩空气单流体喷雾喷头，这样可以让浓缩液的雾化质量得以提升；三是喷嘴的位置，其最好的位置应当是两侧端火焰外焰位置处，当喷嘴设置在这里时，能够将浓缩液均匀喷进炉灶之中，不但能够让浓缩液更加均匀快速的蒸发，也会让分解速度得到相应的提升；四是为喷嘴设计缩进长度，同时运用耐火材料制作其出口位置，这能从一定程度提升燃烧效率，并保持内部火焰的稳定。

2.2 回喷工艺流程

当前所运用的回喷技术实际上就是运用高温氧化处理的方式，将进入焚烧炉内部的浓缩液氧化。其工艺流程分为六个步骤，第一是收集渗沥液浓缩液，将需要处理的浓缩液全部汇入收集池中；第二步则需要利用潜污水泵；第三步需要用到自动过滤器，将浓缩液中能够简单过滤的污染物先过滤一遍；第四步用到了缓冲罐；第五步则是让这些初步处理过的浓缩液进入喷射泵中；最后一步则是利用炉灶侧壁的喷嘴，将其喷入炉膛之中。

2.3影响因素分析

要想让浓缩液能顺利回喷，最重要的是地方是确保浓缩液能够被充分雾化，这样就能让焚烧炉燃烧条件的影响降到最低。不过，浓缩液的成分并非是一成不变的，当季节与周边的环境发生变化时，其成分也会出现各种变化。当浓缩液里面出现氯化物与硫化物时，一旦处于高温氧化处理时，会有高温腐蚀受热面管壁的情况出现。所以，应当尽量避免浓缩液过量回喷的情况。影响因素控制措施：第一种措施：确保浓缩液的雾化效果。假设没有很好的雾化效果，最终就没有办法均匀的燃烧垃圾。假设浓缩液没有被均匀燃烧而落到了炉排下的灰斗之中，而且粘附于其内壁，较轻的危害只是堵塞灰斗，可严重时会对炉排的正常运行情况于一次风的喷射产生影响。因此，需要应用过滤池过滤回喷的浓缩液，这是为了将里面的杂质减少到最低，防止喷枪被堵塞的情况，从而导致雾化效果不强。为了保证喷枪时刻处于正常运行的状态，还需要对喷枪定期进行检查与清洗［4］。第二种措施，将浓缩液的回喷量进行科学、合理、高效的控制。通常情况下，其回喷量是由焚烧炉的炉膛温度决定的。如果焚烧炉运行的状态是低负荷，导致内部氧化燃烧状态不好，就会让浓缩液的回喷量大大减少，严重的时候还会出现停止回喷的现象。通常当垃圾低位热值在 4 184 kJ/kg以下时，并不会有很大的火焰出现在炉膛里面，此时的浓缩液是处于不被喷回状态的。只有当低位热值不断往回提升，浓缩液才能出现回喷的情况，且随着温度的增加而提升回喷量，通常这两者的关系是线性关系，不过回喷量最高不会超过10%的垃圾处理量。

3渗沥液浓缩液回喷处理对垃圾焚烧过程影响的工程实践分析

3.1工程简介

上海江桥生活垃圾焚烧厂（以下简称：环城能源）设计规模为3×500T/d，主系统采用“炉排炉+余热锅炉+半干法烟气净化系统+渗滤液处理系统”的组合工艺。目前，由于垃圾分类，造成入炉垃圾热值升高，引起环城能源公司3条垃圾焚烧线的热负荷高于设计值，导致垃圾焚烧量下降。为了保证垃圾焚烧量，环城能源计划在垃圾焚烧炉内喷水降温。根据垃圾热值及焚烧炉的炉温计算，预计每台垃圾焚烧炉需要回喷52m3/d的水，三台炉一天需要回喷156m3/d的水。渗滤液回喷对机组的直接影响主要有两点：第一、降低炉膛内的火焰温度；第二、增加排烟损失。由于雾化后的水雾气流可增加火焰扰动及起催化作用，因此对燃尽率并不会产生不良影响。回喷水增加了烟气带走的热量，可提高焚烧炉的垃圾处理量。

3.2浓缩液回喷量对火焰温度及省煤器出口温度的影响

在该工艺处理中，焚烧炉与余热锅炉并非是分开的，而是被当成一个完整的系统。渗沥液是等到处理的原料，通过焚烧高温雾化处理后，这些渗沥液将会变成水蒸气被蒸发，此时就变成了系统出料。在渗沥液的组成物质里面，只有水的热值需要注意，其余的物质热值并不需要关注。因此，渗沥液回喷入炉的净输出热量主要是两部分的热量，一部分是变成水蒸气所带走的热量，一部分是作为进料带入的渗沥液的热量［5］。

计算公式如下：

Qout=m渗C水（100-t渗）+m渗Q水+m渗C蒸汽（h-h）

表1对火焰温度及省煤器出口温度的理论影响值

当人们的生活水平提升，垃圾热值也有所增加，我国的很多焚烧炉都有超温现象出现。为了让炉膛的温度有所降低，保持其运行的稳定，可以往焚烧炉中喷入适量的浓缩液。

3.3浓缩液回喷对NOx排放的影响

在该课题中，氨水被当作脱硝还原剂，在真实运行当中，为了将运营成本降低，投入SNCR且喷入浓缩液时，所排放的NOx浓度通常在150mg/m3左右，之所以会出现这样的情况有如下几点：一是燃烧温度与浓缩液回喷有关系，后者会让前者的温度降低，导致NOx的生产量降低。王亥等［5］通过研究发现，如果氧浓度处于6%、8%和10%状态时，当焚烧炉出口的温度逐渐提升时，所排放的NOx浓度也会相应提升。当浓缩液被喷入焚烧炉时，炉膛的温度会因此下降，此时NOx原始排放浓度就会相应降低。二是SNCR喷射点温度会被控制，这是为了确保SNCR拥有一定的脱硝效率。方平等

［6］通过研究发现，与尿素比较起来，氨水拥有更好的脱硝效果，而且当温度范围在800～950℃时，其化学反应是最优的。一旦反应温度达到了950℃以上，NH3就会被氧化成NO，此时的去除效率就会大大降低，有时候还会有负去除率出现。所以，喷入浓缩液的量应当是处于科学合理状态的，当SNCR喷射点的温度在最优的反应温度期间时，其脱硝效率也会得以提升。三是因为浓缩液里面含有大量的氨氮浓度，里面存在的氨会和NOx反应。王志强［7］通过研究发现，当焚烧炉的处理规模是日焚烧量为400t时，渗沥液回喷量是2.5t/h时，NOx排放浓度会降低到15%；渗沥液回喷量是4t/h时，NOx排放浓度会降低到36%。

4应用效果

对部分中小型城市来说，由于气候原因，当地的降雨量普遍较大，况且前期焚烧炉并不存在完善的收运系统，所以入炉的垃圾热值或许会比该课题研究的工艺最低入炉垃圾热值低，所以需要对这些垃圾热值真实检测，经过分析来控制浓缩液回喷量，这是为了确保系统可以稳定、高效、合理的运行。

5结语

采用本课题研究的工艺处理能让浓缩液实现无害化处理，而且能让焚烧炉的运行效率得以提升，不过如果浓缩液中含有大量盐类物质，或许会让受热面管壁出现高温腐蚀的情况。此时应合理控制浓缩液的雾化效果、回喷量等。

参考文献

［1］ 张懿. 城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术综述［J］. 重庆环境科学，2000，22（5）：63-65，78.

［2］ 郑赞永. 垃圾焚烧厂渗滤液处理技术研究进展［J］. 资源节约与环保，2014（7）：139-145.

［3］ 邓旭亮，荣丽丽，张春燕，等. 膜滤浓缩液处理技术研究进展［J］. 工业水处理，2011，31（6）：10-13.

［4］ 梁俏飞，李红玲，曾钿. 垃圾焚烧飞灰与渗滤液浓缩液综合处理试验研究［J］. 中国化工贸易，2013（7）：439.

［5］王亥，郭铁生，冯树元，等.流化床垃圾焚烧炉中NOx的排放特性试验研究［J］.工业锅炉，2005（1）：17-26.

［6］方平，唐子君，唐志雄，等.尿素-SNCR法脱除污泥与煤混烧烟气中NOx试验研究［J］.环境科学与技术，2014，37（3）：104-131.

［7］王志强.垃圾焚烧厂渗沥液回喷处理技术的实炉应用［J］.绿色科技，2017（12）：61-63.