危險廢物回轉窯焚燒處理工藝探討

摘要：危險廢物具有很多危險特性，同時危險廢物的種類多、性質復雜、處理困難、危害大，所以必須加以嚴格控制。焚燒是最有效的危險廢物處理方法，而回轉窯是危險廢物處理中最有效的設備。文章介紹了回轉窯焚燒處理危險廢物的應用，并對危險廢物焚燒處理產生的煙氣凈化工藝進行了探討，為危險廢物焚燒廠建設單位、設計單位等提供參考。

關鍵詞：危險廢物；回轉窯；焚燒；處理工藝；煙氣凈化

中圖分類號：X327 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）31-0071-03

1 概述

危險廢物具有毒性、易燃易爆性、腐蝕性、反應性、感染性、放射性等危險特性。同時危險廢物的種類多、性質復雜、處理困難、危害大，所以必須加以嚴格控制。根據危險廢物處理處置的國際通用原則，需針對各種類型危險廢物的特性采用綜合的處理處置方法，從安全性、經濟性、技術可行性的角度出發，實現對危險廢物無害化、減量化、資源化的處理，而焚燒無疑是一種比較可靠、經濟和安全有效的手段。

根據2004年6月出臺的《危險廢物和醫療廢物處置設施建設項目復核大綱》對爐型的選擇要求：“危險廢物焚燒爐型應優先采用對廢物種類適應性強的回轉窯焚燒爐。醫療廢物焚燒爐型選擇時，單臺處理能力在10t/d以上的焚燒爐應優先采用回轉窯焚燒爐，鼓勵采用連續熱解焚燒爐。”從中可以看出，回轉窯焚燒爐是鼓勵用于危險廢物的焚燒處理。

回轉窯焚燒技術是目前危險廢物焚燒技術中最主流的技術，應用最多的爐型，是一種適應性很強，能焚燒多種固體、半固體、液體、氣體廢物的多用途焚燒爐。

2 危險廢物回轉窯焚燒工藝

2.1 工藝流程

危險廢物回轉窯焚燒工藝系統主要包括進料系統、回轉窯焚燒系統、余熱利用系統、煙氣凈化系統、輔助系統（燃料、藥劑制備、軟化水制備、壓縮空氣、灰渣收集、煙風系統等）。2.2 回轉窯焚燒系統

回轉窯焚燒系統由回轉窯、二燃室、除渣裝置和輔助燃燒系統、空氣供給系統等組成。

2.2.1 回轉窯?；剞D窯的筒體由鋼板卷制而成，筒體內砌筑耐火材料，且與水平線成規定的斜度，通過輪帶支承在各擋支承裝置上。由于筒體的傾斜和緩慢的回轉作用，物料既沿圓周方向翻滾，又沿軸向（從高端向低端）移動，使廢物均勻混合，并完成對物料的干燥、揮發分析出、燃燒直至燃盡的過程?；剞D窯對廢物變化適應性強，可以安全、高效地處理各種類的危險廢物，尤其適應于燃燒含較高水分的特種廢物（如

污泥）。

對于一般性危險廢物來講，回轉窯溫度控制在850℃～900℃之間，溫度的控制是由布置在窯頭的燃燒器的燃料量加以調節的，通常采用液體燃料或氣體燃料。

通?；剞D窯采用順流式、非熔渣式回轉窯，即窯尾處的灰渣為焦結狀態而非熔融流動狀態。這樣設計的優點是可以使灰渣容易排出，保護耐火材料，延長回轉窯使用壽命，節約運行成本。

回轉窯長度、轉速及傾斜度必須互相配合，以達到停留時間的需求。一般來說，物料在窯體內停留的時間越長，所需要的轉速就越低，而L/D比值就越高?；剞D窯的轉速通常為0.5～3r/min，L/D比值在2～10之間，傾斜度約為1°～2°，停留時間為30min～2h；焚燒能力容積熱負荷為（42～104.5）×104kJ/（m3·h），容積質量負荷為35～60kg/（m3·h）。

2.2.2 二燃室。設置二燃室的目的是使從回轉窯出來的未完全燃燒的顆粒物在此進一步燃盡，二燃室的第二個功能是分離焚燒爐煙氣中的灰塵。二燃室通常設計成由鋼板和耐火材料組成的圓柱筒體。根據規范要求，二燃室的溫度控制在1100℃左右，煙氣在二燃室停留時間必須大于2s，在此條件下，煙氣中的二惡英和其他有害成分的99.99%以上將被分解掉。

在二燃室頂部布置有煙氣緊急排放煙囪，當設備故障時，煙氣由此緊急對外排放。

2.3 余熱利用系統

在二燃室和急冷塔之間設置余熱鍋爐來回收煙氣能量，危險廢物燃燒產生的高溫煙氣是一種熱源，對其加以回收利用可降低整個系統的運行成本，提高經濟效益，同時可減輕尾氣處理的負荷。高溫煙氣把鍋爐中的水加熱成蒸汽，蒸汽可以供應焚燒系統自用，也可供應生產需求。

目前使用比較多的余熱鍋爐為膜式水冷壁結構。

煙氣由二燃室經過煙道進入余熱鍋爐大空間的輻射換熱室，煙速降低，煙氣中夾帶的較大顆粒的煙塵能夠得以沉降，減輕了對流管排的磨損和焚燒爐原始排塵濃度，減輕了對除塵器的壓力。避開了HCl氣體對對流受熱面高溫腐蝕的最敏感溫度區間，由于水冷壁管內工質溫度相對對流管內工質溫度來得高，壁溫能高出40℃左右，HCl腐蝕相對減輕。余熱利用系統主要包括由余熱鍋爐和除氧器、軟化水設備、給水泵等組成。

2.4 煙氣凈化系統

煙氣凈化系統主要包括急冷塔、干法脫酸、活性碳吸附、布袋除塵器、濕式洗滌塔和煙氣加熱器。

2.4.1 急冷塔。根據2005年5月24日實行的《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》，為避免二惡英在低溫時的再次合成，要求在1s內將煙氣從500℃降至200℃。

高溫煙氣經過余熱鍋爐溫度降至500℃，經煙道從上方進入急冷塔。急冷塔上設置的雙流體噴頭，在壓縮空氣的作用下，在噴頭的內部，壓縮空氣與水經過若干次的打擊，水被霧化成0.1mm左右的水滴，被霧化后的水滴與高溫煙氣充分換熱，在短時間內迅速蒸發，帶走熱量。使得煙氣溫度在瞬間（0.8s）被降至200℃。由于煙氣在200℃～500℃之間停留時間小于1s，因此防止了二惡英的再合成。

由于雙流體噴霧系統采用雙流體噴頭，使得水的霧化顆粒非常細小，液滴總蒸發表面積增加數倍，蒸發時間更短，確保100%蒸發，保證不濕底。雙流體噴頭還具有優異的抗堵性能，使用維護量小，噴頭耐腐蝕，使用壽命長等優點。

煙氣在急冷的過程中，既達到了降溫的目的，也起到了部分除塵的作用。脫除的少量飛灰通過急冷塔底部星型閥排出。急冷塔出口煙氣溫度與噴淋水量形成控制回路，根據溫度的變化實現水量的自動調節。

2.4.2 干法脫酸。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有石灰粉脫酸反應塔，石灰粉通過羅茨風機吹送。煙氣經過急冷塔后進入后續的煙氣管道中，在此處加入的石灰粉與煙氣中的酸性氣體進行充分混合，去除大部分的酸性氣體。完全反應后的飛灰及部分反應的石灰隨煙氣一起進入布袋除塵器，石灰粉和飛灰在布袋除塵器內被吸附在濾袋的表面，在此與煙氣中的酸性組分繼續反應，提高了脫酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有活性炭噴射反應器，定量地向煙氣中添加活性炭粉末。由于活性炭具有極大的比表面積，因此，即使是少量的活性炭，只要與煙氣混合均勻且接觸時間足夠長，就可以達到高吸附凈化效率。活性炭與煙氣混合一般是通過強烈的湍流實現的，而足夠長的接觸時間就必須以后續的袋式除塵器為保證，也就是說，活性炭噴射吸附應與袋式除塵器配套，活性炭的位置應在袋式除塵器前的煙氣管道上。這樣，活性炭在管道中與煙氣混合后吸附一定量的污染物，但并未達到飽和，隨后再與煙氣一起進入后續的袋式除塵器，停留在濾袋上，緩慢地通過濾袋的煙氣充分接觸，最終達到對煙氣中重金屬和二惡英的吸附凈化。

2.4.4 布袋除塵。危險廢物焚燒系統的除塵設備中，袋式除塵器相比其他除塵設備更具優勢，袋式除塵器不僅作為除塵設備也作為去除煙氣中其他有害物質的反應裝置，是尾氣處理的最關鍵設備。所以合理選擇和設計袋式除塵器的過濾風速、濾袋材料、清灰方式和控制技術等都將影響煙氣中粉塵、酸性氣體、二惡英類、重金屬（特別是Hg）含量。

除塵器主要由箱體、灰斗、進風均流管、支架濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置等組成。含塵煙氣從除塵器的進風均流管進入各分室灰斗，并在灰斗導流裝置的導流下，大顆粒的粉塵被分離，直接落入灰斗，而較細粉塵均勻地進入中部箱體而吸附在濾袋的外表面上，干凈氣體透過濾袋進入上箱體，并經各離線閥和排風管排出。隨著過濾工況的進行，濾袋上的粉塵越積越多，當設備阻力達到限定的阻力值（一般設定為1500Pa）時，由清灰控制裝置按差壓設定值或清灰時間設定自動關閉一室離線閥后，按設定程序打開電控脈部，進行停風噴吹，利用壓縮空氣瞬間噴吹使濾袋內壓力聚增，將濾袋上的粉塵進行抖落至灰斗中，由排灰機構排出。

2.4.5 洗滌塔。煙氣經過干法脫酸并經過袋式除塵器除塵后進入濕法脫酸塔，通過填充式洗滌塔和洗滌液（NaOH溶液）進行吸收中和（利用填充物增加接觸表面積），堿洗去除酸性氣體，達到深度脫酸目的。在各類脫酸處理設備中，濕式洗滌塔的脫酸效率無疑是最高的，可以達到99%以上。

洗滌塔的填料是洗滌塔內氣-液兩相接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質效果，其性能的優劣是決定洗滌塔操作性能的主要因素。填料應具有比面積大、空隙率大、對氣流阻力及壓損較小、吸附能力強等特點。

堿洗后需再進一步除霧，以去除酸堿反應中可能產生的微小顆粒，同時減少煙氣中的水滴。

2.4.6 煙氣加熱器。煙氣加熱器是利用余熱鍋爐產生的蒸汽加熱煙氣，從而提高煙氣排放溫度，使排放溫度高于煙氣露點，防止后續的引風機和煙囪由于煙氣結露而被腐蝕，防止出現煙囪冒白煙的現象。

通過以上工藝對危險廢物回轉窯焚燒處理后產生的煙氣進行處理后，煙氣排放指標一般都能達到或優于《危險廢物焚燒污染控制標準（GB18484-2001）》。

3 結語

回轉窯焚燒處理危險廢物具有適應性廣、運行可靠、管理操作方便、焚燒徹底等優點，得到廣泛的應用。由于危險廢物種類較多、成分復雜，焚燒煙氣中的有害成分很難用單獨一種方法去除，所以合理選用煙氣處理工藝才能使煙氣達標排放。

參考文獻

[1] 朱江，蔣旭光，劉剛，嚴建華，池涌.回轉窯處理危險廢棄物技術探討[J].環境工程，2004，（10）.

[2] 周苗生，湯國偉.危險廢物回轉窯焚燒系統的工藝設計[J].環境污染與防治，2001，（12）.

[3] 陳敬軍.危險廢物回轉窯焚燒爐的工藝設計[J].有色冶金設計與研究，2007，（3）.

作者簡介：游銘金（1967-），男，上海博士高環保設備工程有限公司工程師，研究方向：工業固廢、市政污泥、石化行業含油污泥、危險廢物焚燒處理。

煙氣在急冷的過程中，既達到了降溫的目的，也起到了部分除塵的作用。脫除的少量飛灰通過急冷塔底部星型閥排出。急冷塔出口煙氣溫度與噴淋水量形成控制回路，根據溫度的變化實現水量的自動調節。

2.4.2 干法脫酸。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有石灰粉脫酸反應塔，石灰粉通過羅茨風機吹送。煙氣經過急冷塔后進入后續的煙氣管道中，在此處加入的石灰粉與煙氣中的酸性氣體進行充分混合，去除大部分的酸性氣體。完全反應后的飛灰及部分反應的石灰隨煙氣一起進入布袋除塵器，石灰粉和飛灰在布袋除塵器內被吸附在濾袋的表面，在此與煙氣中的酸性組分繼續反應，提高了脫酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有活性炭噴射反應器，定量地向煙氣中添加活性炭粉末。由于活性炭具有極大的比表面積，因此，即使是少量的活性炭，只要與煙氣混合均勻且接觸時間足夠長，就可以達到高吸附凈化效率?；钚蕴颗c煙氣混合一般是通過強烈的湍流實現的，而足夠長的接觸時間就必須以后續的袋式除塵器為保證，也就是說，活性炭噴射吸附應與袋式除塵器配套，活性炭的位置應在袋式除塵器前的煙氣管道上。這樣，活性炭在管道中與煙氣混合后吸附一定量的污染物，但并未達到飽和，隨后再與煙氣一起進入后續的袋式除塵器，停留在濾袋上，緩慢地通過濾袋的煙氣充分接觸，最終達到對煙氣中重金屬和二惡英的吸附凈化。

2.4.4 布袋除塵。危險廢物焚燒系統的除塵設備中，袋式除塵器相比其他除塵設備更具優勢，袋式除塵器不僅作為除塵設備也作為去除煙氣中其他有害物質的反應裝置，是尾氣處理的最關鍵設備。所以合理選擇和設計袋式除塵器的過濾風速、濾袋材料、清灰方式和控制技術等都將影響煙氣中粉塵、酸性氣體、二惡英類、重金屬（特別是Hg）含量。

除塵器主要由箱體、灰斗、進風均流管、支架濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置等組成。含塵煙氣從除塵器的進風均流管進入各分室灰斗，并在灰斗導流裝置的導流下，大顆粒的粉塵被分離，直接落入灰斗，而較細粉塵均勻地進入中部箱體而吸附在濾袋的外表面上，干凈氣體透過濾袋進入上箱體，并經各離線閥和排風管排出。隨著過濾工況的進行，濾袋上的粉塵越積越多，當設備阻力達到限定的阻力值（一般設定為1500Pa）時，由清灰控制裝置按差壓設定值或清灰時間設定自動關閉一室離線閥后，按設定程序打開電控脈部，進行停風噴吹，利用壓縮空氣瞬間噴吹使濾袋內壓力聚增，將濾袋上的粉塵進行抖落至灰斗中，由排灰機構排出。

2.4.5 洗滌塔。煙氣經過干法脫酸并經過袋式除塵器除塵后進入濕法脫酸塔，通過填充式洗滌塔和洗滌液（NaOH溶液）進行吸收中和（利用填充物增加接觸表面積），堿洗去除酸性氣體，達到深度脫酸目的。在各類脫酸處理設備中，濕式洗滌塔的脫酸效率無疑是最高的，可以達到99%以上。

洗滌塔的填料是洗滌塔內氣-液兩相接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質效果，其性能的優劣是決定洗滌塔操作性能的主要因素。填料應具有比面積大、空隙率大、對氣流阻力及壓損較小、吸附能力強等特點。

堿洗后需再進一步除霧，以去除酸堿反應中可能產生的微小顆粒，同時減少煙氣中的水滴。

2.4.6 煙氣加熱器。煙氣加熱器是利用余熱鍋爐產生的蒸汽加熱煙氣，從而提高煙氣排放溫度，使排放溫度高于煙氣露點，防止后續的引風機和煙囪由于煙氣結露而被腐蝕，防止出現煙囪冒白煙的現象。

通過以上工藝對危險廢物回轉窯焚燒處理后產生的煙氣進行處理后，煙氣排放指標一般都能達到或優于《危險廢物焚燒污染控制標準（GB18484-2001）》。

3 結語

回轉窯焚燒處理危險廢物具有適應性廣、運行可靠、管理操作方便、焚燒徹底等優點，得到廣泛的應用。由于危險廢物種類較多、成分復雜，焚燒煙氣中的有害成分很難用單獨一種方法去除，所以合理選用煙氣處理工藝才能使煙氣達標排放。

參考文獻

[1] 朱江，蔣旭光，劉剛，嚴建華，池涌.回轉窯處理危險廢棄物技術探討[J].環境工程，2004，（10）.

[2] 周苗生，湯國偉.危險廢物回轉窯焚燒系統的工藝設計[J].環境污染與防治，2001，（12）.

[3] 陳敬軍.危險廢物回轉窯焚燒爐的工藝設計[J].有色冶金設計與研究，2007，（3）.

作者簡介：游銘金（1967-），男，上海博士高環保設備工程有限公司工程師，研究方向：工業固廢、市政污泥、石化行業含油污泥、危險廢物焚燒處理。

煙氣在急冷的過程中，既達到了降溫的目的，也起到了部分除塵的作用。脫除的少量飛灰通過急冷塔底部星型閥排出。急冷塔出口煙氣溫度與噴淋水量形成控制回路，根據溫度的變化實現水量的自動調節。

2.4.2 干法脫酸。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有石灰粉脫酸反應塔，石灰粉通過羅茨風機吹送。煙氣經過急冷塔后進入后續的煙氣管道中，在此處加入的石灰粉與煙氣中的酸性氣體進行充分混合，去除大部分的酸性氣體。完全反應后的飛灰及部分反應的石灰隨煙氣一起進入布袋除塵器，石灰粉和飛灰在布袋除塵器內被吸附在濾袋的表面，在此與煙氣中的酸性組分繼續反應，提高了脫酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除塵器之前的煙氣管路上設有活性炭噴射反應器，定量地向煙氣中添加活性炭粉末。由于活性炭具有極大的比表面積，因此，即使是少量的活性炭，只要與煙氣混合均勻且接觸時間足夠長，就可以達到高吸附凈化效率?；钚蕴颗c煙氣混合一般是通過強烈的湍流實現的，而足夠長的接觸時間就必須以后續的袋式除塵器為保證，也就是說，活性炭噴射吸附應與袋式除塵器配套，活性炭的位置應在袋式除塵器前的煙氣管道上。這樣，活性炭在管道中與煙氣混合后吸附一定量的污染物，但并未達到飽和，隨后再與煙氣一起進入后續的袋式除塵器，停留在濾袋上，緩慢地通過濾袋的煙氣充分接觸，最終達到對煙氣中重金屬和二惡英的吸附凈化。

2.4.4 布袋除塵。危險廢物焚燒系統的除塵設備中，袋式除塵器相比其他除塵設備更具優勢，袋式除塵器不僅作為除塵設備也作為去除煙氣中其他有害物質的反應裝置，是尾氣處理的最關鍵設備。所以合理選擇和設計袋式除塵器的過濾風速、濾袋材料、清灰方式和控制技術等都將影響煙氣中粉塵、酸性氣體、二惡英類、重金屬（特別是Hg）含量。

除塵器主要由箱體、灰斗、進風均流管、支架濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置等組成。含塵煙氣從除塵器的進風均流管進入各分室灰斗，并在灰斗導流裝置的導流下，大顆粒的粉塵被分離，直接落入灰斗，而較細粉塵均勻地進入中部箱體而吸附在濾袋的外表面上，干凈氣體透過濾袋進入上箱體，并經各離線閥和排風管排出。隨著過濾工況的進行，濾袋上的粉塵越積越多，當設備阻力達到限定的阻力值（一般設定為1500Pa）時，由清灰控制裝置按差壓設定值或清灰時間設定自動關閉一室離線閥后，按設定程序打開電控脈部，進行停風噴吹，利用壓縮空氣瞬間噴吹使濾袋內壓力聚增，將濾袋上的粉塵進行抖落至灰斗中，由排灰機構排出。

2.4.5 洗滌塔。煙氣經過干法脫酸并經過袋式除塵器除塵后進入濕法脫酸塔，通過填充式洗滌塔和洗滌液（NaOH溶液）進行吸收中和（利用填充物增加接觸表面積），堿洗去除酸性氣體，達到深度脫酸目的。在各類脫酸處理設備中，濕式洗滌塔的脫酸效率無疑是最高的，可以達到99%以上。

洗滌塔的填料是洗滌塔內氣-液兩相接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質效果，其性能的優劣是決定洗滌塔操作性能的主要因素。填料應具有比面積大、空隙率大、對氣流阻力及壓損較小、吸附能力強等特點。

堿洗后需再進一步除霧，以去除酸堿反應中可能產生的微小顆粒，同時減少煙氣中的水滴。

2.4.6 煙氣加熱器。煙氣加熱器是利用余熱鍋爐產生的蒸汽加熱煙氣，從而提高煙氣排放溫度，使排放溫度高于煙氣露點，防止后續的引風機和煙囪由于煙氣結露而被腐蝕，防止出現煙囪冒白煙的現象。

通過以上工藝對危險廢物回轉窯焚燒處理后產生的煙氣進行處理后，煙氣排放指標一般都能達到或優于《危險廢物焚燒污染控制標準（GB18484-2001）》。

3 結語

回轉窯焚燒處理危險廢物具有適應性廣、運行可靠、管理操作方便、焚燒徹底等優點，得到廣泛的應用。由于危險廢物種類較多、成分復雜，焚燒煙氣中的有害成分很難用單獨一種方法去除，所以合理選用煙氣處理工藝才能使煙氣達標排放。

參考文獻

[1] 朱江，蔣旭光，劉剛，嚴建華，池涌.回轉窯處理危險廢棄物技術探討[J].環境工程，2004，（10）.

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[3] 陳敬軍.危險廢物回轉窯焚燒爐的工藝設計[J].有色冶金設計與研究，2007，（3）.

作者簡介：游銘金（1967-），男，上海博士高環保設備工程有限公司工程師，研究方向：工業固廢、市政污泥、石化行業含油污泥、危險廢物焚燒處理。