回轉窯焚燒處理有機廢液

羅勁松，何 睿，楊兆標

（云南大地豐源環保有限公司，昆明 650000）

回轉窯焚燒處理有機廢液

羅勁松，何 睿，楊兆標

（云南大地豐源環保有限公司，昆明 650000）

分析了回轉窯處理有機廢液的技術要點，探究預處理方式、進料設備的選擇、霧化效果、熱值及廢液進料量對焚燒系統的影響，著重研究了有機廢液熱值對焚燒運行參數和油耗的影響。

回轉窯；危險廢物；有機溶液；焚燒

隨著現代工業的發展，工業危險廢物產量與日俱增，有機廢液的產量也在逐漸增加，給環境、安全帶來了很大的威脅。目前，列入國家危險廢物名錄中的有機廢液主要涉及 HW06有機溶劑廢物、HW41廢鹵化有機溶劑、HW42廢有機溶劑三大類別。有機廢液具有以下特點：

1）成分復雜，危險性大。有機廢液多含有芳香族化合物和雜環化合物，并且大多含有硫、氯、磷等物質，揮發性強、閃點低，安全風險極大。

2）腐蝕性強。危險廢物中的有機廢液多呈酸性，對設備和人體會造成腐蝕性傷害。

3）雜質多，熱值不均。由于危險廢物管理意識薄弱，多數有機廢液均為多種廢液的混合物，顆粒物較多，易分層，熱值差異較大。

4）異味大，刺激性強。大部分有機廢液均有刺鼻惡臭，部分還會導致流淚、頭暈等癥狀。

鑒于以上特點，如何安全、高效、科學、環保的處理有機廢液已成為危險廢物處置行業急需解決的技術難題。

1 有機廢液的處理方法

目前，有機廢液的處理方法主要有生物處理法、濕式氧化法和焚燒法等。焚燒法是一種簡單、高效的有機廢液處理方法，在焚燒有害物質的同時可以回收余熱，具有投資省，能耗低、去除徹底、操作簡單等優點。

有機廢液的焚燒一般采用工業爐進行。常見的爐型有液體噴射焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐。其中，回轉窯焚燒爐由于物性適應性好、燃燒穩定而被廣泛應用于商業化的危險廢物處理系統。我公司焚燒系統由廢物預處理系統、進料系統、回轉窯、二燃室、余熱鍋爐、急冷塔、循環流化床、布袋除塵器、堿洗塔和煙囪組成。危險廢物焚燒系統主要運行參數：回轉窯轉速 n＝0.15～1.5 r/min（固體廢物窯內停留時間50～80 min）、窯尾溫度850～950℃、二燃室溫度1 100～1 200℃、煙氣停留時間大于2s、煙氣中氧體積分數6% ～10%。

2 有機廢液回轉窯焚燒處理技術要點

2.1 預處理

有機廢液入焚燒爐前，大多需要進行預處理，預處理手段主要有過濾、混合、蒸發濃縮。

過濾：去除廢液中的顆粒物，防止廢液進料管道堵塞，顆粒物在霧化器噴頭碳化堵塞，一般采用小于0.425 mm（40目）的濾網，三級過濾；

混合：搭配高低熱值的有機廢液，廢液之間相似相容，不得生產絮狀物或沉淀，不得發生放熱反應；

蒸發濃縮：對于含水率較高的有機廢液可采取此辦法，充分利用焚燒系統產生的蒸汽余熱。

2.2 進料設備的選擇

廢液泵和霧化噴嘴的選型是影響有機廢液進料的主要因素。

由于有機廢液成分復雜，大多黏度較大（大于650 mm2/s），可選擇轉子泵或隔膜泵。但廢液中含有細小顆粒物，如過濾不完全，非常容易造成轉子磨損，經工程實踐，建議選擇隔膜泵。針對廢液腐蝕性強的特點，材料以聚四氟乙烯材質較為耐用。

有機廢液霧化效果越好，焚燒效果越佳。空氣霧化噴嘴與精細霧化噴嘴霧化效果較好。但在危險廢物焚燒過程中，有機廢液黏度變化較大，使用高壓空氣霧化噴嘴可根據廢液黏度調節空氣與廢液的比例實現霧化效果調節，適應性較精細霧化噴嘴強。

2.3 霧化效果的影響

廢液霧化角度的影響：根據廢液在回轉窯內的焚燒情況，霧化角度以 60°到 120°之間為宜，90°較佳。霧化角度過小，火焰過于集中，造成窯內局部高溫，霧化角度過大，容易濕壁，特別是低熱值廢液，霧化液滴撞到回轉窯內壁，使壁表溫度驟降，冷熱不均，容易造成耐火磚和耐火材料脫落。

廢液霧化噴霧投射距離的影響：我公司危險廢物焚燒回轉窯窯體長度為10.5 m，廢液從窯頭噴入，可通過調節空氣與廢液的比例來調節投射距離。為探究投射距離對爐溫的影響，我公司選取某制藥廠有機廢液進行實驗，該廢液熱值為14.650 kJ/g，實驗結果見表1。

表1 有機廢液噴霧投射距離對爐溫的影響Table.1 Effect of the spray projection distance of the organic waste liquid on the furnace temperature

由表1可見，在回轉窯燃燒器噴油量恒定情況下，同種有機廢液，投射距離過短，容易造成窯頭超溫，投射距離過長，導致窯尾超溫，甚至出現卡窯現象。廢液在窯體前終端開始燃燒，霧化噴霧投射距離以3～4m范圍內最佳。

2.4 廢液熱值的影響

2.4.1 廢液熱值對焚燒運行參數的影響

以回轉窯窯尾溫度、煙氣中氧體積分數、CO排放量為研究因子，在廢液流速為6 L/min，煙氣氧體積分數為12%，窯尾溫度為850℃、回轉窯燃燒器噴油量為4 L/min的情況下，每間隔5 min取一次監測數據，以1 h為時限，求平均值，觀察不同熱值的有機廢液對焚燒參數的影響，實驗數據見表2。

表2 有機廢液熱值對焚燒運行參數的影響Table.2 Effect of the calorific value of organic waste on incineration operating parameters

表2表明，在同等條件下，隨著廢液熱值的增加，焚燒耗氧量增加，煙氣含氧量逐漸降低；CO排放量呈上升趨勢，窯尾溫度逐漸升高。廢液熱值在19.00～30.00 kJ/g范圍內，爐況比較正常，連續焚燒過程中，廢液熱值在25～30 kJ/g范圍內，爐況較為理想，含氧量、窯尾溫度、CO排放值均能達到技術要求。

2.4.2 廢液熱值對油耗的影響

在危險廢物處置行業中，有機廢液不僅可進行提純后綜合利用，還是很好的燃料替代品，尤其是成分單一，熱值較高，毒害性物質較低的有機廢液。為降低能耗，我公司選擇某香精香料公司的精蒸餾殘液與0號柴油做檢測對比并進行燃料替代驗證試驗。結果見表3。

表3 精蒸餾殘液與0號柴油檢測對比結果Table.3 Comparison detection results of fine distillation residue and the No.0 diesel oil

表3數據表明，精蒸餾殘液熱值略低于柴油，運動黏度約為柴油的兩倍，pH值呈酸性，密度大于柴油，水分較柴油偏高。可推斷，精蒸餾殘液霧化效果稍差，對進料泵的黏度、耐腐要求稍高，供給熱量略低，但仍具有代替0號柴油作為燃料油使用的可能性。

在確保回轉窯窯尾溫度維持在900℃左右的條件下，逐漸降低0號柴油噴入量、增加精蒸餾殘液噴入量，觀察精蒸餾殘液是否能夠持續燃燒，窯尾溫度是否維持穩定。結果見表4。

表4 精蒸餾殘液代替0號柴油試驗結果Table.4 Test results of fine distillation residue in place of No.0 diesel oil

表4數據表明，當回轉窯燃燒器關閉后，停止柴油輸送，精蒸餾殘液仍能依靠爐溫自持燃燒，窯尾溫度雖略有下降，但能夠達到850℃以上。因此，該精蒸餾殘液基本能夠替代燃料油使用，但有時存在溫度不穩定，進料不暢等現象，需要加強預處理工作。

2.5 含毒害物質廢液進料量對尾氣排放的影響

在危險廢物焚燒前需對毒害性指標進行分析，有機廢液中氯、硫為最常見的毒害性指標，在處置過程中會產生HCl、SO2等污染物。為探究毒害元素單位時間進料量對尾氣排放的影響，在試驗過程中設為手動控制，燃油噴入量恒定，固定石灰粉的下料頻率，固定堿洗塔循環堿液的流量，采集尾氣在線監測數據。試驗物料為某植物研究所用于植物提取后的有機廢液，熱值為23.73 kJ/g，硫質量分數為0.005%，氯質量分數為7.14%。試驗結果見圖1。

如圖1所示，含氯有機廢液進料量與尾氣中HCl的排放值成正相關。當廢液進料量超過3.5 L/min的時候，HCl的排放值接近《危險廢物焚燒污染控制標準》中的排放限值70 mg/m3。按我公司危險廢物焚燒系統設計處置能力30 t/d，廢液處置量占比30%推算，當有機廢液氯質量分數≤4%時，HCl的排放值基本能夠達標排放，增加石灰粉和堿液循環量也能夠控制酸性物質排放量，但處置成本也將隨之增加。

圖1 含氯有機廢液進料量對尾氣排放的影響Fig.1 Effect of chlorinated organic waste feed amount on exhaust emissions

在有機廢液焚燒過程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物質的進料量需嚴格控制，進料量過大容易造成設備、耐火材料、保溫材料腐蝕，還會導致超標排放，造成環境污染。

3 結論

本文通過對回轉窯有機廢液焚燒處理技術的分析、研究，結合危險廢物處理處置項目的工程實踐，理論聯系實際，得出以下結論：

1）對于有機廢液的高溫焚燒，預處理技術是高效處置的基礎。

2）有機廢液進料泵和霧化噴嘴的選型是影響廢液進料的主要因素，廢液穩定焚燒受霧化角度和霧化噴霧投射距離影響。

3）廢液熱值在25～30 kJ/g范圍內，爐況較為理想，含氧量、窯尾溫度、CO排放值均能達到技術要求；熱值在37 kJ/g左右且性質較為穩定的有機廢液基本能夠替代焚燒燃料油。

4）為確保設備安全和處置達標，在有機廢液焚燒過程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物質的進料量需嚴格控制。

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Discussion Rotary Kiln Incineration of Organic Waste Technology

LUO Jin-song，HE Rui，YANG Zhao-biao
（Yunnan Dadi Fengyuan Environmental Protection Co.，LTD，Kunming 650000，China）

The technical points of kiln treatment of organic waste was analyzed，Effect of the pre treatment，choice of feeding equipment，atomization effect，calorific value of the waste feed rate on incineration system were explored，the influence of the organic waste calorific value on the burning operating parameters and fuel consumption were studied.

rotary kiln；hazardous waste；organic waste liquid；incineration

X78

A

1004-275X（2015）04-0052-03

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.04.015

收稿：2015-06-17

羅勁松（1984-），男，主要從事危險廢物處理技術研究。