危險(xiǎn)廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)

摘要：危險(xiǎn)廢物的安全處置一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。介紹了回轉(zhuǎn)窯的燃燒系統(tǒng)。典型的危險(xiǎn)廢物處理過(guò)程，通過(guò)工程實(shí)例表明，快速冷卻塔、干式反應(yīng)器、布袋除塵、洗滌塔組合工藝燃燒煙氣，可實(shí)現(xiàn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。焚燒可以有效地破壞廢物中的有毒、有害和有機(jī)廢物，是實(shí)現(xiàn)減少危險(xiǎn)廢物和無(wú)害的非�？�、比較有效的技術(shù)。焚化處理適用于危險(xiǎn)廢物，不適合回收其有用的成分，具有一定的熱值。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國(guó)外用于危險(xiǎn)廢物焚燒技術(shù)的處理已相當(dāng)成熟，可用于工業(yè)危險(xiǎn)廢物焚燒爐的處理:回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、液體噴射焚燒爐、熱解焚燒爐、流化床焚燒爐、多層焚燒爐及其他類型的爐。其中，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是用于焚燒工業(yè)危險(xiǎn)廢物的主流爐。關(guān)于我國(guó)危險(xiǎn)廢物處置的具體情況，政府鼓勵(lì)地方優(yōu)先采用基于回轉(zhuǎn)窯的焚燒技術(shù)。

前言:近年來(lái)，水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)風(fēng)起云涌，眾多傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)企業(yè)紛紛涉足固體廢物處置。為規(guī)范水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治，國(guó)家制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策：HJ662—2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、GB30485—2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、《水泥工業(yè)污染防治技術(shù)政策》（環(huán)境保護(hù)部公告2013年第31號(hào)）、《水泥行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》（發(fā)展改革委公告2014年第3號(hào)）、GB30760—2014《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治技術(shù)政策》（2017年環(huán)保部出臺(tái)）。政策鼓勵(lì)研發(fā)的新技術(shù)有：協(xié)同處置固體廢物的水泥窯在生產(chǎn)過(guò)程中的污染物減排技術(shù)；提高協(xié)同處置固體廢物量的水泥窯高效利用技術(shù)，如大投加量固廢離線燃燒系統(tǒng)；協(xié)同處置固體廢物的高效預(yù)處理技術(shù)，如高質(zhì)量垃圾衍生燃料（RDF）制備技術(shù)等。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾是生活垃圾處理先進(jìn)方法之一。不同的工藝其二噁英生成幾率和產(chǎn)生量不同，不同的工藝的垃圾入爐水分、產(chǎn)生焚化氣（或熱解氣）熱值、點(diǎn)火啟動(dòng)方式、熱載體入爐溫度、渣冷卻方式、熱利用效率等也不同。正確分析各種工藝優(yōu)缺點(diǎn)有利于提高水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)水平，促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展。

1、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

示意圖1

 

1.1基本原理

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，又稱回轉(zhuǎn)窯，是從水泥回轉(zhuǎn)窯演變而來(lái)的。主體是一種可旋轉(zhuǎn)的水平圓柱殼體，殼體由鋼板制成，襯耐火材料。管子的軸線和水位的保護(hù)。有一定的傾斜度，固體和半固體廢物從高端(頭部)通過(guò)進(jìn)料機(jī)進(jìn)入窯內(nèi)，隨著缸體的旋轉(zhuǎn)緩慢地向尾部移動(dòng)。窯體旋轉(zhuǎn)使物料在燃燒和燃燒空氣的過(guò)程中充分接觸，完成干燥、燃燒、燃燒、氣缸體的整個(gè)過(guò)程，進(jìn)入燃燒室和燃料渣的特性，由飛機(jī)的灰和渣排放。根據(jù)爐氣和固體流動(dòng)方向的不同，或回轉(zhuǎn)窯中熱源(燃燒器)的位置，回轉(zhuǎn)窯可分為上游和下游兩種形式，在回轉(zhuǎn)窯的前進(jìn)方向上進(jìn)行保存。煙道氣體流量相同，也稱為逆流。回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)適合于進(jìn)料和預(yù)處理，可增加煙氣的時(shí)間，在危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。逆流回轉(zhuǎn)窯更適用于含水率高或熱值低的危險(xiǎn)廢物(如污泥)。

1.2典型工藝

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐具有廣泛的材料適用性，可同時(shí)處理固體、液體和氣體的危險(xiǎn)廢物�；剞D(zhuǎn)窯是一個(gè)中空的鋼瓶，有輕微傾斜的內(nèi)襯和耐火磚，通常很長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)預(yù)處理和兼容性的各類危險(xiǎn)廢物通過(guò)不同喂養(yǎng)方式進(jìn)入燃燒系統(tǒng),在自身重力和回轉(zhuǎn)窯的連續(xù)旋轉(zhuǎn),浪費(fèi)的推動(dòng)力下?tīng)t體翻轉(zhuǎn)和助燃空氣充分接觸,完成干燥(水蒸發(fā))、氣化和燃燒過(guò)程,后殘留的預(yù)熱器成渣,渣通過(guò)水封機(jī)連續(xù)放電。

2、關(guān)鍵設(shè)備分析探討

2.1立式焚化爐

示意圖2

 

立式焚化爐是基于傳統(tǒng)立式爐開(kāi)發(fā)的適合垃圾焚化的爐型。立式焚化爐以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，處理量適中的特點(diǎn)在水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝中得到應(yīng)用。其采用上部進(jìn)料、下部出料、上部出氣、下部（或腰部）供氧燃燒的運(yùn)行方式，是基本的傳統(tǒng)煅燒爐型之一。立式焚化爐的主要功能是燃燒或焚化。生活垃圾燃燒或焚化后的有機(jī)物灰渣隨焚化氣直接進(jìn)入水泥窯系統(tǒng)，無(wú)機(jī)渣的體積小于原垃圾體積的5%。無(wú)機(jī)渣中固體物為金屬、陶瓷片、磚瓦片、玻璃等，金屬物分揀回收；分揀剩余無(wú)機(jī)渣作為水泥原料使用；有機(jī)物燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔�、粉塵和含有熱值的焚化氣送至水泥窯的預(yù)分解爐供熱和降解二噁英。

2.2回轉(zhuǎn)熱解爐

回轉(zhuǎn)熱解爐是基于回轉(zhuǎn)窯共性技術(shù)的油砂油頁(yè)巖煉油行業(yè)的ATP爐和噶勒特爐基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的垃圾熱解爐型。不同于常規(guī)用于煅燒的回轉(zhuǎn)窯，熱解爐是將升溫至較高溫度（650℃左右）的固體熱載體與常溫垃圾在熱解爐進(jìn)料端混合將熱量傳遞給垃圾，使垃圾在無(wú)氧或少氧的狀態(tài)下達(dá)到熱解溫度（400~450℃），生成二噁英含量很少的熱解氣和渣。渣在窯頭（出料端）繼續(xù)加熱至較高溫度（650~750℃）后經(jīng)過(guò)爐內(nèi)篩分將部分高溫細(xì)渣再次送至窯頭進(jìn)料端與垃圾混合熱解。部分熱解氣作為燃料為熱解爐供熱；多余的熱解氣作為燃料送至水泥窯預(yù)分解爐，并在預(yù)分解爐中降解。熱解爐供熱端的熱解氣燃燒后產(chǎn)生含氧量較少的高溫?zé)煔猓?00℃以上）從窯頭到窯尾的流動(dòng)過(guò)程中也將熱量傳遞給垃圾，同樣達(dá)到熱解的功效。垃圾熱解的途徑基于上述的固體熱載體法和高溫?zé)煔饨佑|法。在整個(gè)熱解過(guò)程中，垃圾與氧氣接觸的幾率小，因而二噁英產(chǎn)生量也少。

2.3烘干機(jī)

垃圾烘干機(jī)的熱源來(lái)自篦冷機(jī)的部分或全部高溫廢氣（約250℃）。無(wú)論是篦式烘干機(jī)還是回轉(zhuǎn)烘干機(jī)，烘干機(jī)內(nèi)垃圾平均溫度都在150℃左右。烘干氣用于篦冷機(jī)作為冷卻氣體終進(jìn)入窯中，使烘干氣余熱得到合理利用。

3、關(guān)鍵工藝分析探討

3.1爐型與二噁英生成

熱解爐與立式焚化爐功能的區(qū)別是熱解與焚燒。雖然終產(chǎn)生的無(wú)機(jī)渣基本相同，但熱解與燃燒機(jī)理有著本質(zhì)區(qū)別。前者是將有機(jī)物在無(wú)氧或缺氧狀態(tài)下加熱，使高分子碳?xì)滏溋呀鉃榈头肿犹細(xì)浠�合物為主的燃�(xì)狻⒅械确肿拥娜加鸵约疤己诨旌衔锏幕瘜W(xué)分解過(guò)程，后者是碳?xì)浠�合物在有氧或富氧條件下的氧化放熱反應(yīng)，生成CO2和H2O。焚燒法易產(chǎn)生大量二噁英和呋喃，而二噁英是目前世界上具有非常毒性的有機(jī)物之一。燃燒的氧化反應(yīng)和塑料制品中的氯是二噁英生成的環(huán)境條件，800℃以上高溫雖能分解大部分二噁英，但燃燒中重金屬的熱態(tài)活躍原子又成為二噁英還原的觸媒，在300~500℃的溫度環(huán)境下重新生成二噁英。垃圾熱解是在無(wú)氧或缺氧環(huán)境下對(duì)垃圾進(jìn)行高溫加熱使其熱裂解的過(guò)程。垃圾熱解不僅杜絕了氧化反應(yīng)生成條件，而且減少二噁英前體物的生成，從根本上抑制二噁英的產(chǎn)生。由于垃圾中的重金屬?zèng)]有高溫氧化的條件，不易生成促進(jìn)二噁英生成的催化劑，因而可以說(shuō)從源頭杜絕二噁英的生成。

3.2用氧量

CO2的生成量立式焚化爐協(xié)同處置工藝的垃圾在焚化前未經(jīng)烘干脫水，含水量為20%左右（夏季含水量更高），甚至需要在垃圾中摻和適量的煤炭才能焚化。因此不預(yù)烘干處理垃圾的CO2生成量高。同時(shí)由于垃圾含水量高導(dǎo)致焚化氣熱值較低，焚化氣熱值低于3500kJ/Nm3對(duì)分解爐的穩(wěn)定性有一定的影響。

結(jié)語(yǔ):近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)危險(xiǎn)廢物的監(jiān)管力度加大。大型回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)將在危險(xiǎn)廢物處理中得到更廣泛的應(yīng)用。


供稿 | 余朋輝

審核 | 楊建軍 馬姍姍

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