危險廢物回轉窯焚燒及協同醫療廢物處置論述

陳亮廣

（廣州雅居樂固體廢物處理有限公司，廣東 廣州 510000）

焚燒是國內外處置危險廢物的主要技術，其在危險廢物處置技術中占比逐步提高。危險廢物經過焚燒處理后可減容80%～90%，減少了后續填埋處理的占地面積；危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性或感染性等特點，焚燒可以減少或者消除危險廢物的這些特性；焚燒產生的高溫煙氣經過余熱鍋爐換熱可以實現能量的回收利用。目前，國內危險廢物焚燒處置主要以回轉窯技術為主。

1 回轉窯焚燒系統

危險廢物焚燒處置系統由焚燒系統+余熱回收利用系統+煙氣處理系統+附屬設施等組成。焚燒系統包括回轉窯焚燒爐及上料系統、供風系統和助燃系統。

1.1 回轉窯焚燒爐

回轉窯焚燒爐：也稱回轉窯、回轉爐等。主體部分為可旋轉的臥式圓筒，根據焚燒處理量及灰渣熱灼減率＜5%的要求，回轉窯內廢物隨著筒體繞軸線的轉動從窯頭移向窯尾，因此窯頭一般略高于窯尾，其傾斜度約為5°。回轉窯運行時，固體、半固體廢物在窯頭助燃空氣的作用下，完成干燥、燃燒、燃燼的全過程，即物料運動方向與焚燒所產生的煙氣流動方向一致，液體廢物則可通過廢液噴槍噴入爐中[1]。燃燒生成的煙氣由尾部排出引入到二燃室。回轉窯的優點是可實現連續運轉，能夠適應各種類型及危險特性的固體、半固體和可燃液體等危險廢物，工藝技術可行性指標高并易于操作。

回轉窯尾下方設置往復式爐排（見圖1），主要用于破碎大塊垃圾及焚燒殘渣的燃燼，爐渣通過爐排的運動帶入下方的水封撈渣機，經收集后可委托第三方有資質的單位處置。

圖1 爐排示意圖

1.2 上料系統

①泵送系統：焚燒液態危廢，由轉子泵將液體從噸桶或儲存罐送入回轉窯內的廢液噴槍并噴入爐內焚燒。

②提升機（見圖2）：醫療廢物（HWO1）具有感染性，不能經由料坑暴露。為配合醫療廢物在回轉窯內的焚燒，需安裝醫療廢物自動提升和傾倒裝置。醫療廢物處理工藝的過程是：醫療廢物從臨時貯存冷庫被小推車推送至焚燒車間，由鏈條輸送系統輸送至提升機并提升至回轉窯集料斗，而后通過傾倒裝置將收集箱翻轉并傾倒出醫療廢物，醫療廢物經風冷溜槽進入回轉窯爐內。由于醫療廢物中有較多的針頭、玻璃瓶、塑料等成分，為防止醫療廢物焚燒后在爐壁上結膜，進料的其他危廢與醫療廢物的混合焚燒比例約為4:1。

圖2 醫療廢物提升機示意圖

③抓斗：焚燒爐料坑上方需配備一套橋式起重機連同液壓抓斗，用于將料坑內固態物料或半固態物料抓至焚燒爐頂的鏈板輸送機，經鏈板輸送機輸送至料斗上方經重力作用落入回轉窯頭，由底部推料機構將物料推至回轉窯內進行焚燒。

1.3 供風系統

一次風：一次風供風點在回轉窯前端，其主要作用為促進危險廢物的干燥和引燃；爐排風：爐排風由爐排下部進入，其主要作用是為由回轉窯尾落入爐排上的未燃燼的殘渣提供進一步燃燒的氧氣，同時也對爐排進行冷卻，避免過熱的焚燒殘渣對爐排設備造成損壞；二次風：二次風由二燃室回轉窯出口處偏上方投入，二次風具備足夠的風速和剛度，能有效地沖散二燃室內平行流煙氣，延長高溫煙氣在二燃室內燃燒的滯留時間，同時為可燃氣體在二燃室內繼續焚燒提供充分的氧氣，提高可燃氣體利用率與消除率，減少輔助燃料的消耗；冷卻風：供風部位為回轉窯尾部，其作用是保護回轉窯尾部耐火材料，確保焚燒系統的長期連續穩定運行。此外，為保證焚燒系統安全運行，回轉窯耐火材料需定期更換，一般需18個月更換一次。

1.4 助燃系統

焚燒爐在啟動、或進爐物料熱值偏低且無法自燃時、或焚燒系統二燃室溫度無法達到1 100 ℃以上時，需在窯頭或二燃室內通入天然氣或柴油作為輔助燃料，參照整體工況以及排氣中的含氧量來調節輔助燃料的用量，使危廢焚燒一直處于最佳狀態并滿足相關規范要求。一般情況下，焚燒爐冷態啟動為12～14 h，熱態啟動為2～3 h。因此，合理的入爐配伍方案以及連續穩定運行的焚燒系統能減少設備的啟停次數，從而減少輔助燃料的消耗量。

2 協同醫療廢物處置分析

醫療廢物在《國家危險廢物名錄》位列第一位。我國年產約150萬噸以上醫療廢物，年復合增速約5%。目前，新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）已成為全球突發性公共衛生事件，在這段時間內，我國的醫療廢物在短時間內迅速爆發增長[2]。

為應對新型冠狀病毒感染的肺炎疫情，防止新冠病毒通過醫療廢物傳播以及造成環境污染，生態環境部于2020年1月28日印發《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫療廢物應急處置管理與技術指南（試行）》，該指南提出了肺炎疫情醫療廢物應急處置技術路線：各地因地制宜，在確保處置效果的前提下，可以選擇可移動式醫療廢物處置設施、危險廢物焚燒設施、生活垃圾焚燒設施、工業爐窯等設施應急處置肺炎疫情醫療廢物，實行定點管理。國內相當一部分危廢焚燒處置廠應地方政府指示，例如，雅居樂環保集團旗下漳州市工業廢棄物處置利用中心，回轉窯每天焚燒75 t醫療廢物；疫情重災地的武漢鳳凰危險廢物處理處置利用中心，回轉窯每天焚燒100 t醫療廢物。

各省或將建立醫療廢物應急處置中心（主要為危險廢物協同醫療廢物焚燒應急處置中心）。這樣，每當突發疫情時或醫廢處置中心因設備故障、違規違法行為等進行整改或關停時，應急處置中心可以承擔起應急處置任務。因此，危險廢物協同醫療廢物回轉窯焚燒處置技術的研究和發展刻不容緩。

3 主要問題及解決措施

目前，國內外研究學者主要集中研究危險廢物回轉窯焚燒處置及醫療廢物熱解爐處置[3-4]，但對危險廢物協同醫療廢物回轉窯焚燒處置的研究較少[5]。現在應用的基礎研究、共性關鍵技術仍有待突破，主要體現在：

①醫療廢物熱值較高、含氯量較高、爐渣量較大[6]；此外，醫療廢物一般要求焚燒溫度在850 ℃以上，而危險廢物則要求焚燒溫度在1 100 ℃以上，因此醫療廢物熱化學轉化特性與危險廢物差異較大[7]，醫療廢物摻燒在1 100 ℃以上時勢必對危險廢物焚燒系統造成干擾，導致焚燒處理裝置運行效率及穩定性受限，且污染物（如HF和HCl、二噁英等）排放波動較大[8]。

②目前的配伍技術主要為線性加權配伍。醫療廢物摻燒危險廢物焚燒后，會產生復雜的交互反應，并不全是簡單的線性加權關系，如灰熔點、水分等，由此表現出更強的非線性關系，會給線性加權法造成很大的誤差，所以現有的焚燒配伍方法往往不準確。

針對以上問題，建議明確危險廢物協同醫療廢物焚燒處置過程交互反應機制，探明配伍過程中特性參數的非線性特征和加權計算方法。建立危險廢物與醫療廢物理化特性、焚燒熱化學與動力學機理函數的數據庫。

4 結論

危險廢物的安全處置一直是人們關注的問題，而危險廢物回轉窯焚燒處理技術正好解決了這個難題。回轉窯焚燒系統具有較好的適應性、管理靈活、操作便捷。研究回轉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，以此來促進危險廢物回轉窯焚燒處理工藝的綠色化發展。