危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝研究

文_李岱宏 新中天環(huán)保工程（重慶）有限公司

危險廢物是列入國家危險廢物名錄或根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險性的廢物，它具有腐蝕性、可燃性、反應(yīng)性、傳染性、毒性的物質(zhì)，滿足上述屬性中任何一項條件的物質(zhì)都可以稱為危險廢物。我國危險廢物的治理參考《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》相關(guān)的條例，其中規(guī)定對符合危險廢物屬性的物質(zhì)必須做焚燒處理，以實現(xiàn)危險廢物的減量化和減害化目標(biāo)。傳統(tǒng)的危險廢物焚燒處理工藝焚燒不徹底，危險物的無害化處理程度不高，經(jīng)過焚燒后依然會產(chǎn)生較多的有害物質(zhì)難以處理。回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝是在傳統(tǒng)的危險廢物焚燒系統(tǒng)中增加了回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)及其裝置，借助回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)實現(xiàn)對危險廢物干濕分類的處理，從而提高了危險廢物處理的效率。研究回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝對提高危險廢物的資源利用率有著重要的意義。

1 危險廢物處理現(xiàn)狀

目前，我國大部分的危險廢物綜合利用率只有50.5%，僅有24.3%的危險廢物做到了安全處置，而23.4%的危險廢物處在待處理狀態(tài)，1.8%的危險廢物通過各種方式排放到自然環(huán)境中，對環(huán)境造成危害。這反應(yīng)出我國危險廢物綜合處理程度不高及綜合利用率低的問題，造成危險廢物利用率低下的主要原因與處理技術(shù)落后緊密相關(guān)。

2 回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝

危險廢物焚燒處理工藝是一種借助高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)來實現(xiàn)對危險廢物減量化、資源化和無害化目的的處理方法。由于高溫?zé)崽幚磉^程中發(fā)生強烈的氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)過程會生產(chǎn)大量的廢棄物，對大氣環(huán)境造成二次污染。如何降低這種二次污染污的量是改進(jìn)危險廢物焚燒處理工藝技術(shù)的關(guān)鍵。回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝技術(shù)指在焚燒系統(tǒng)中增加回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對固體進(jìn)料與液體進(jìn)料的分類化管理。固體進(jìn)料通過料坑抓斗、提升機進(jìn)料，液體進(jìn)料通過噸桶直接泵送或者廢液儲罐進(jìn)料。固體、液體根據(jù)設(shè)計要求，進(jìn)行合理的配伍后在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行焚燒，焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入到二燃室進(jìn)行二次燃燒，對焚燒系統(tǒng)加設(shè)余熱回收裝置，將危險廢物焚燒產(chǎn)生的熱量通過回收系統(tǒng)回收后送入余熱鍋爐，焚燒煙氣從余熱鍋爐經(jīng)過時，在余熱鍋爐內(nèi)發(fā)生過熱交換，從而實現(xiàn)對焚燒煙氣的除塵及降溫作用，而余熱鍋爐內(nèi)熱交換產(chǎn)生的蒸汽熱，一部分供焚燒系統(tǒng)自身工藝使用，剩余部分可用作廠區(qū)內(nèi)生活使用。

整個系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對危險廢物的高效化燃燒，還實現(xiàn)了對熱量的收集及煙氣系統(tǒng)的再處理，既解決了危險廢物資源利用率低的問題，又減少了大氣污染物的排放量。因此，回轉(zhuǎn)窯焚燒處理系統(tǒng)及其工藝的應(yīng)用對危險廢物焚燒處理的綠色化建設(shè)與發(fā)展有著重要的意義。

2.1 工藝流程

回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料系統(tǒng)見圖1 所示，根據(jù)集料系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝流程參考如下：危險廢物與處理→進(jìn)料裝置進(jìn)料→回轉(zhuǎn)窯→二燃室燃燒→余熱鍋爐熱交換→急冷塔降溫→干式反應(yīng)塔脫酸→布袋除塵器除塵→洗滌塔煙氣脫酸→加熱器煙氣再加熱→引風(fēng)機引風(fēng)→煙囪排煙。

圖1 典型工藝流程溫度控制示意圖

2.2 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主要由回轉(zhuǎn)窯、二燃室、除渣裝置和輔助燃燒系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)等構(gòu)成。焚燒工藝流程為：垃圾進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯→水分蒸發(fā)→燃燒開始。要求回轉(zhuǎn)窯的溫度足以點燃所有的廢棄物。回轉(zhuǎn)窯由耐火性較強的鋼材制成，為筒體結(jié)構(gòu)，燃燒過程中回轉(zhuǎn)窯處于沿軸轉(zhuǎn)動狀態(tài)物料，隨四壁翻滾，使廢棄物緩慢地遠(yuǎn)離燃燒器前部的火焰，加速了危險廢物的混合，增加了廢棄物接觸氧化環(huán)境燃燒環(huán)境的面積，從而提高廢棄物的燃燒程度。為了提高燃燒效率，回轉(zhuǎn)窯還配有專門的燃燒器來助燃，確保廢棄物的充分燃燒。在系統(tǒng)運行時，回轉(zhuǎn)窯始終保持負(fù)壓狀態(tài)。回轉(zhuǎn)窯設(shè)計溫度1100℃，在運行時溫度一般控制在850 ～1100℃之間。正常操作溫度大約870℃，實際運行中可通過窯頭的燃燒器及加入的燃料情況進(jìn)行針對性的調(diào)節(jié)。回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速設(shè)計為0.06 ～1r/min，L/D 比值在2 ～10 之間，傾斜度為1°～2°，停留時間為30min ～2h；焚燒能力容積熱負(fù)荷為（42 ～104.5）×104kJ/（m3·h），容積質(zhì)量負(fù)荷為35 ～60kg/（m3·h）。這種設(shè)計可以使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部氣體的流速設(shè)計為3m/s以下，實現(xiàn)對煙氣中煙塵顆粒的控制。燃燒過程中需要助燃的空氣由獨立的二次風(fēng)提供，并設(shè)有調(diào)節(jié)氣閥來根據(jù)廢棄物焚燒工藝調(diào)節(jié)供氣量。在回轉(zhuǎn)窯的尾部位置安裝氧含量測量傳感器，來監(jiān)測助燃空氣的供給量，確保回轉(zhuǎn)窯的含氧量適中保持在廢棄物完全燃燒所需要氧氣量的125%。氧含量傳感器能夠?qū)⒈O(jiān)測到的信息傳輸給控制中心，在監(jiān)測到氧含量不足時加大供氣。在整個焚燒工藝中，會產(chǎn)生多余的空氣。供給廢棄物完全燃燒剩余的空氣通過吸收廢棄物燃燒所釋放的熱量來冷卻回轉(zhuǎn)窯。要求在實際操作中焚燒工藝燃燒產(chǎn)生的熱量應(yīng)多于維持燃燒所需要的熱量，確保廢棄物始終處于充分燃燒狀態(tài)，可有效地節(jié)約輔助燃料。

二燃室主要目的是促燃及分離焚燒爐中的煙塵。二燃室安裝兩只對稱布置的燃燒器，一方面是用于提供額外的熱量，使二燃室內(nèi)部始終保持在一個較高的溫度，另一方面是加強對煙氣的擾動，實現(xiàn)充分燃燒目的。二燃室的設(shè)計溫度為1315℃，操作時正常溫度設(shè)置為1100℃，煙氣處理的停留時間應(yīng)大于2s，確保二燃室內(nèi)的有機物能夠得到充分的分解與燃化。此外，二次廢液設(shè)計為從貯存筒直接泵入廢液噴嘴。在回轉(zhuǎn)了安裝2 支廢液噴嘴，在二燃室的上安裝1 支廢液噴嘴，來燃燒多余的廢液。通過二燃室內(nèi)煙氣流速及以上特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計，來控制二燃室出來的煙氣中的灰塵顆粒的夾帶量。滿足以上所有條件，可去除煙氣中含有的99.99%的有害物質(zhì)，提高煙氣處理的效率。

該套焚燒工藝系統(tǒng)對回轉(zhuǎn)窯、二燃室的密封功能要求極高。為了確保回轉(zhuǎn)窯和二燃室在運行過程中的安全性及各項參數(shù)得到有效控制，設(shè)計有監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對焚燒工藝系統(tǒng)的運行工況及參數(shù)進(jìn)行自動監(jiān)控及調(diào)控。在監(jiān)控到回轉(zhuǎn)窯、二燃室密封失效或其他異常工況和參數(shù)異常或故障時，系統(tǒng)將自動發(fā)出報警。整套焚燒工藝系統(tǒng)在焚燒過程中通過助燃來幫助廢棄物充分燃燒控制煙氣中的灰塵顆粒，在煙氣排放的末端，將灰塵顆粒分離出來，最終落入二燃室底部的灰渣收集及處理系統(tǒng)。

2.3 余熱利用系統(tǒng)

二燃室再次燃燒后會產(chǎn)生很多的熱量，只需要在二燃室之后設(shè)置一套余熱利用系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)對危險廢物燃燒處理過程中熱量的收集利用。余熱利用系統(tǒng)的主要裝置為余熱鍋爐，利用余熱鍋爐熱量交換的環(huán)節(jié)對高溫?zé)煔庾鼋禍靥幚恚瑢囟冉档偷?00 ～550℃，以便進(jìn)入后續(xù)煙氣凈化系統(tǒng)。

2.4 煙氣凈化系統(tǒng)

高溫?zé)煔饨?jīng)由余熱鍋爐后溫度可降低到500℃。為了抑制二惡英的再合成，需在余熱鍋爐后端設(shè)置急冷塔，急冷塔裝置上方設(shè)置有雙流體噴頭，借助壓縮空氣的力量將噴頭內(nèi)的水進(jìn)行霧化，霧化后的水與高溫?zé)煔庀嘤觯稍?s 內(nèi)迅速使高溫?zé)煔鉁囟葟?00℃降低到200℃。冷卻后的煙氣進(jìn)入干法脫酸塔，利用活性炭和消石灰去除煙氣中的重金屬及殘余的二噁英。

然后進(jìn)入布袋除塵器，通過PEFE+PTFE 覆膜的濾料，能使得煙塵排放達(dá)到國家規(guī)范要求。剩余的煙氣再進(jìn)入兩級濕法塔。濕法塔能有效地去除煙氣中的酸性污染物。最終煙氣通過煙囪達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié)語

危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝具有較好的適應(yīng)性，且回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的管理靈活、操作便捷，回轉(zhuǎn)窯對危險廢物的焚燒更加徹底，能夠處理成分復(fù)雜、劇毒的危險廢物。在采用回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝時，由于焚燒產(chǎn)生的煙氣含有一定程度的有害成分，因此需要在煙氣處理系統(tǒng)的尾部增加煙氣處理裝置，來提高對有害煙氣的處理程度，從而確保排放煙氣符合國家規(guī)定的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，來促進(jìn)危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝的綠色化發(fā)展。