危險廢棄物焚燒裝置優(yōu)化配置與應用

李會如，陶瑛，孫學成，任鞠萍

1 引言

目前我國主要采用回轉窯焚燒系統(tǒng)來處理危險廢棄物，焚燒后，廢棄物中的有毒物質應徹底焚毀，煙氣中的有毒有機物在高溫下燃盡后應滿足排放要求。危險廢棄物處置采用回轉窯爐熱解及二級燃燒室焚燒法，用多種入料方式處理復雜廢棄物，高溫焚燒能使有害物質充分分解，實現無害化、減量化。

2 工作原理

危險廢棄物焚燒裝置由回轉窯、二級燃燒室及控制系統(tǒng)組成。廢棄物從回轉窯筒體高端的下料管喂入窯筒體內，傾斜的窯筒體緩慢地回轉，使物料產生一個既沿著圓周方向翻滾，又沿著軸向從高端向低端移動的復合運動，停留時間約60min。回轉窯的煅燒溫度范圍為800～900℃，確保危險廢棄物被徹底焚燒成高溫煙氣和灰渣。灰渣從筒體低端卸料，通過風冷系統(tǒng)冷卻后排出。高溫煙氣中未燃盡的可燃氣體從窯尾進入二級燃燒室再次燃燒，燃燒溫度范圍為1 100～1 200℃，高溫煙氣進入二級燃燒室的停留時間在2.5s以上，能徹底分解有害氣體，確保入焚燒系統(tǒng)的危險廢棄物充分徹底地燃燒完全。

監(jiān)測回轉窯和二級燃燒室室內溫度、壓力及含氧量，適時調整供風系統(tǒng)，確保焚燒爐穩(wěn)定運行，必要時可啟動助燃系統(tǒng)補燃。

3 結構優(yōu)化

3.1 入料部分

根據廢棄物來源及理化特性的不同，采取不同的入料方法。

對于固態(tài)廢棄物的預處理，主要方法包括均形和調質兩個方面。為了保證入爐廢棄物的粒徑、熱值、pH值相對穩(wěn)定，根據廢棄物的特點，采用熱熔或破碎的方法統(tǒng)一入窯物料的粒徑；對于酸性廢棄物，加入石灰進行pH值調節(jié)；根據廢棄物熱值的不同，經過計算，確定各種廢棄物的處理比例，確保熱值維持在一定區(qū)間內，以利于回轉窯焚燒效果的穩(wěn)定。為了防止入料廢棄物中所含熱熔物質入窯，造成下料溜子粘堵，入料溜子必須采取冷卻措施。一般的焚燒裝置多采用水冷式冷卻，缺點是消耗水資源，箱體易腐蝕。如果發(fā)生漏水必須停窯維修，且水冷箱體在入料罩耐火材料內部，維修比較困難。本裝置采用風冷式冷卻法，能夠有效避免上述問題。

按窯的旋轉方向，液態(tài)廢棄物入窯位置應在固態(tài)物料的上方，通過高效霧化設備噴入窯體進料端。液體在耐火材料內部會隨溫度升高而迅速膨脹，從而導致耐火材料被破壞，因此，需要避免液態(tài)廢棄物進入耐火材料內部，同時還應避免液態(tài)廢棄物對耐火材料表面的腐蝕。

入料溜子、廢液及天然氣入口位置見圖1。

圖1 回轉窯入料裝置

通過對廢棄物熱值分析計算可知，通常條件下，利用廢棄物自身的熱值就能夠對其進行焚燒。在初始點火時，可利用燃燒器的天然氣燃料進行點火，在特殊條件下，也可利用燃燒器的天然氣進行補燃，達到焚燒要求。廢液燃燒器可以將具有熱值的廢液注入窯中焚燒處理，具有熱值的廢液也可以起到補燃作用。可根據實際條件，在燃燒器和廢液燃燒器間自由切換，實現廢液的處理和補燃效果。

3.2 密封裝置

回轉窯密封裝置采用雙層薄鋼片結構，如圖2所示，薄鋼片的柔度更能適應筒體的偏擺竄動。在兩層鋼片間填夾陶瓷纖維氈，內層鋼片摩擦部位焊有耐磨層，提高了密封效果，延長了使用壽命。

3.3 二級燃燒室

圖2 回轉窯雙層密封結構

圖3 二級燃燒室煙氣入口

二級燃燒室增加了一個裂解爐煙氣入口，如圖3所示。裂解爐煙氣入口安裝在下筒體，安裝高度與回轉窯窯尾入口齊平，從平面上看，與回轉窯窯尾入口成垂直方向。這樣既可處理回轉窯焚燒的高溫煙氣，也可處理裂解爐焚燒的高溫煙氣。二級燃燒室可同時應用于兩個焚燒系統(tǒng)，節(jié)約了設備成本和運行成本。二級燃燒室筒體中間設有縮口，能使回轉窯和裂解爐的兩種煙氣混合均勻。

二級燃燒室設有余熱二次風供風管路，二次風對煙氣氣流進行擾動，從而延長煙氣停留時間，同時對煙氣燃燒進行補氧。二級燃燒室流體的速度、溫度分析如圖4、圖5所示。

分析結果表明，通過增加縮口和二次風的擾動，上部筒體的氣流速度較低，延長了煙氣的停留時間；上部筒體內的溫度分布比較均勻，避免了出現局部過熱的情況。

二級燃燒室底部設有風冷排渣裝置，可及時將灰渣排出，防止積灰。同時，冷卻風也能對二級燃燒室進行補氧。風冷排渣裝置由兩部分組成，上部的一排齒輥將大塊灰渣打碎，防止大塊灰渣下落時對下部設備造成大的沖擊，同時使灰渣均勻；下部布置有冷風管道，冷風持續(xù)吹入，對高溫灰渣進行快速冷卻。

3.4 監(jiān)控裝置

圖4 二級燃燒室速度分布圖

在回轉窯的喂料端，安裝有料位計和溫度計。當檢測到料位堆積到一定高度，同時達到一定溫度時，才可喂入廢液。這樣可防止廢液過早喂入而直接落在耐火材料上，腐蝕耐火材料，損壞耐火材料和窯筒體。

在二級燃燒室的煙氣入口和煙氣出口處，均安裝有壓力測量計、溫度測量計和氧氣含量測量計。壓力測量計隨時監(jiān)測筒體內部的壓力，確保壓力為負值，防止高溫煙氣外泄。當監(jiān)測壓力超過設定值時，監(jiān)測系統(tǒng)報警，這時需及時對二級燃燒室進行檢修，排除隱患。溫度測量計隨時監(jiān)測煙氣入口和出口處的溫度，當溫度低于設定值時，啟動補燃燃燒器，使溫度快速上升；當溫度高于設定值時，減少二次風量，以減少氧氣補給。氧氣含量測量計隨時監(jiān)測煙氣入口和出口處的氧氣含量，以保證氧氣含量在設定區(qū)間，使高溫煙氣保持在較好的燃燒狀態(tài)。當氧氣含量值過高或過低時，調整二次風量，以減少或增加氧氣的補給。

二級燃燒室底部安裝了料位計，隨時監(jiān)測底部的積灰情況。

3.5 耐火材料的選用

圖5 二級燃燒室溫度分布圖

圖6 回轉窯耐火材料施工

回轉窯內采用19mm隔熱高強板+280mm鉻鋯剛玉磚，如圖6所示。二級燃燒室采用隔熱材料+耐火材料+鉻鋯剛玉磚的組合，這樣可使窯和二級燃燒室的外部溫度保持在175℃以上，防止酸性氣體侵蝕筒體。剛玉磚具有高機械強度、抗腐蝕性、抗磨損性表面粗糙度，優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性。回轉窯焚燒爐焚燒時，會產生氯化氫等腐蝕性氣體，這些綜合性煙氣在150℃以下和350℃以上時腐蝕較嚴重。為避免相關腐蝕，保證設備的使用壽命，殼體設計表面溫度為200℃，隨周圍環(huán)境條件的波動，殼體表面溫度在175℃～235℃之間波動。同時考慮到安全及節(jié)能環(huán)保因素，二級燃燒室增加了外保溫，外保溫表面溫度保持在50℃左右。

如圖7所示，二級燃燒室底部貼有陶瓷片，防止灰渣粘結在耐火材料上，造成積灰，同時也便于清理灰渣。

4 結語

根據危險廢棄物物料的特性，選擇不同的入料方式，通過改進二級燃燒室的結構，使得回轉窯燃燒后的煙氣，在二級燃燒室內與二次燃燒空氣混合，達到煙氣的完全燃燒。增加的監(jiān)控裝置，能夠實現對危險廢棄物焚燒裝置的實時監(jiān)控。重新選擇的耐火材料，使得回轉窯和二級燃燒室的外部溫度保持在175℃以上，以防止酸性氣體侵蝕筒體。改進后的危險廢棄物焚燒裝置，窯內廢棄物焚燒效果好，實現了尾氣的安全達標排放，具有較好的推廣價值。

圖7 二級燃燒室耐火材料施工

廣西源盛大型礦渣輥磨成功運行

近日，中材（天津）粉體技術裝備有限公司承擔的廣西源盛TRMS60.3礦渣粉磨項目順利達標達產，各項性能指標均達到了國內和國際先進水平。

該項目位于廣西省防城港市港口區(qū)公車工業(yè)園區(qū)內，毗鄰廣西盛隆冶金有限公司，配套處理鋼廠排放的礦渣和鋼渣，實現了廢渣就近處理和零排放，屬于綠色環(huán)保項目。該廠已經投產了三條礦粉生產線，分別為兩條年產120萬噸和一條年產80萬噸礦粉線，均由天津院設計，主機設備采用粉體公司提供的輥磨，磨機型號為TRMS45.2和TRMS60.3。隨著今年10月三線TRMS60.3磨機的順利達標達產，礦粉生產能力已經達到330萬噸/年，該公司成為國內最大的單一礦粉生產企業(yè)。

該項目應用了粉磨、選粉、耐磨、收塵和遠程監(jiān)控等多項最新技術，主要特點有：可靈活生產高比表面積（>470m2/kg）和普通比表面積（>420m2/kg）的礦粉；可以協同處理鋼渣、鎳渣等難磨物料，摻加量10%～20%；通過最優(yōu)化的工藝設計和設備參數，系統(tǒng)電耗32～33kWh/t（礦渣80%，鋼渣10%，鎳渣5%，污泥5%），遠優(yōu)于行業(yè)平均水平（約38kWh/t），處于國內領先水平；采用新一代高效選粉機，選粉和粉磨效率更高，磨機阻力更低（3000～3500Pa）；陶瓷耐磨輥套襯板的使用，大大延長粉磨鋼渣等磨蝕性物料輥套和襯板的壽命，約為堆焊材質的3～4倍；輥磨運行平穩(wěn)，振動小，水平振動和垂直振動小于1mm/s；應用輥磨遠程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)，實現對輥磨關鍵設備（減速機，磨輥軸承等）的遠程實時監(jiān)控，為正常生產和維護保駕護航。