危險廢物焚燒運行常見問題及對策研究

王 宇

（湛江市粵綠環保科技有限公司，廣東 湛江 524033）

引言

危險廢物焚燒是指危險廢物在焚燒爐中，在800～1 200℃的高溫下與氧氣接觸發生的復雜燃燒過程，這個過程將危險廢物轉化為煙氣和灰渣排出，實現危險廢物無害化、減量化、資源化處置，并可以回收高溫煙氣的余熱用于發電或者供應蒸汽、熱水，是目前最有效的處置危險廢物的方法[1]。目前用于危險廢物焚燒的主要爐型有回轉窯、爐排爐、流化床及廢液焚燒爐等。其中回轉窯焚燒爐的物料適應性強，設備運行維護簡便，環保排放穩定，是目前危險廢物焚燒的主流爐型[2]。

由于前端產廢單位危險廢物分類包裝不規范、危險廢物成分復雜、行業部分項目建設標準低、從業人員水平參差不齊等因素，導致目前大多數危廢焚燒項目運行不穩定，連續運行時間短，設備問題頻發。本文分析了回轉窯運行過程中常見的耐火材料脫落、結焦、急冷塔掛壁、煙道堵塞、出灰口搭橋、水冷夾套系統漏水、灰渣系統故障以及堵死等故障的原因并提出解決辦法。

1 耐火材料脫落或損毀導致的回轉窯停爐

1.1 耐材損毀方式

回轉窯耐材損壞主要包括化學侵蝕性損壞以及物理機械磨損損壞。

1.1.1 化學侵蝕性損壞

化學侵蝕性損壞主要是高溫氧化造成的，化學反應式為S→SO3+SO2，在800～1 300℃下，（SO3+SO2）+SiO2及Al2O3→低熔點共聚物，低熔點共聚物腐蝕耐材，導致耐材結合強度喪失，在物料運動摩擦下形成表面脫落。

1.1.2 物理機械磨損損壞

機械磨損主要有兩方面，一方面是耐火材料在轉動間的扭矩力摩擦，另一方面是物料（例如鐵片）旋轉的物理機械磨損。

回轉窯損毀主要以熱剝落、機械磨損和化學侵蝕為主，窯頭進料端以熱剝落和機械磨損為主；干燥段均勻磨損；高溫區以化學侵蝕、機械磨損為主。

1.2 耐材損毀原因

1.2.1 施工質量問題

設備供應商在耐材的設計、過程質量控制方面存在缺失（如異型磚的使用、伸縮縫的處理、保溫磚的施工控制等），且焚燒項目業主單位缺少必要的現場監造導致施工質量缺乏保障。

1.2.2 物料問題

焚燒物料含水率高，加大耐火磚熱震效應，對耐火磚造成極大損傷；過量投加破碎后的鐵皮，磨損耐材；物料腐蝕性較大，侵蝕磚縫等，造成耐火磚表面侵蝕剝離。

1.2.3 運行問題

焚燒爐工況控制不平穩，啟停爐時未按照溫度曲線進行升溫、降溫或設備運行過程中溫度波動較大，導致耐火材料開裂，磚體脫落。

1.3 運行項目耐材脫落防范措施

1.3.1 加強運行過程中的巡視和監控

監控重點：（1）加強對回轉窯表層溫度變化的觀察和監控；（2）加強對出渣機落渣異常狀況的觀察。

1.3.2 溫度控制

運行過程中，相關人員應嚴格按照溫度曲線進行啟停爐操作和運行過程的工況控制，避免急升溫或急降溫以及大幅溫度波動。

1.3.3 物料配伍

相關措施包括嚴格控制物料入爐指標和含水率，避免侵蝕性和熱震性對耐材的破壞，同時控制鐵皮的入爐量，避免耐火材料急速磨損脫落。

1.3.4 停爐檢查評估

每次停爐，相關人員必須入窯檢查耐火材料磨損、松動、侵蝕情況，測定內徑，計算磨損程度，檢查伸縮縫縫隙等，按需進行局部修補；評估耐火材料剩余性能，統籌計劃大修時間，保證下一運行周期內的穩定運行。

1.4 耐材更換項目耐材脫落防范措施

1.4.1 耐材選擇

相關人員應根據危廢焚燒項目經營范圍內產廢單位的廢物特性，制定入爐標準，針對性選擇耐火材料類型。針對物料含水率高、進料端耐材熱剝落嚴重的，可使用抗熱震性好的莫來石質、剛玉莫來石質耐材；針對窯頭廢液處理量大、窯頭通過霧化噴槍處理廢液、受設備影響的，如果霧化效果不好，該區域會出現剝落損毀，莫來石質、剛玉莫來石質耐材較適用。運行時，應增加霧化設備檢查頻次，同時廢液處理量不宜超過30%；針對鐵皮等硬料處理量大的，如鐵桶等物料硬度大，物料在窯內反復旋轉造成進料區機械磨損嚴重，可選用強度高、耐磨性好的剛玉碳化硅質耐材；針對含鹽量高、物料處理量大，含鉀鹽、鈉鹽、低熔點鹽的物料及易形成熔渣、滲透侵蝕耐材的，可選用鉻鋯剛玉質耐材；針對含氟量高、物料處理量大的，在Al2O3-SiO2系統的耐火材料中，SiO2含量越高則抵抗含氟廢物侵蝕能力越低，因此采用Al2O3含量超過80%的致密高鋁磚耐氟性更好[3]。

1.4.2 施工過程控制

回轉窯耐材施工質量是影響耐材使用壽命的關鍵因素，施工過程中應注意：（1）嚴格把關耐火材料施工技術方案，明確過程控制、驗收要求等內容；（2）在施工過程中，由專人跟進砌筑過程，對耐材外觀、砌筑伸縮縫間距、拔釘鋪設密度等實施專人工程監管。

2 回轉窯結焦導致的停爐

2.1 結焦現狀

目前危廢焚燒項目回轉窯內部結焦，突出表現在窯尾結圈，爐渣無法正常排出，嚴重的必須停爐降溫后進入清焦；熔融爐渣落在爐排上，如無法及時排出或粘結在爐排側壁上，則會逐步擴大，無法正常從出渣機排出，必須采用人工清焦，導致產能受限；生產排渣時，不定時出現較大渣塊（結焦結合物料中的鐵皮、鐵桶），在落入出渣機前卡在下料通道處，導致后續爐渣無法排出，突發情況會導致爐排上積滿爐渣甚至轉變為整體結焦，必須停爐進行人工清焦，導致產能受限；二燃室出口煙道過長且部分項目存在格柵式水冷管結構，運行一段時間后易積灰結焦，必須降溫停爐清理[4]。

2.2 結焦原因

導致危廢焚燒項目運行結焦的原因包括物料、工藝控制等因素，生產中主要體現在以下方面：（1）焚燒物料中醫療廢物、玻璃體較多，易導致窯尾結焦；（2）焚燒物料中樹脂類、塑料類易燃輕拋貨偏多；（3）庫存物料配伍不佳，物料灰熔點低；（4）現場巡查力度不足。

2.3 結焦防范措施

2.3.1 物料配伍

相關措施包括控制入爐物料鹽分在3%以下，提高入爐物料的灰熔點。

2.3.2 工況控制

相關措施包括調整焚燒工況，保證窯尾溫度相對穩定，避免窯尾溫度降幅過大；合理控制燃燒段、燃盡段位置，通過窯體紅外溫度判定，調整轉窯轉速，控制燃盡段在距離窯尾0.5～1 m處；窯尾燃燒器不使用時及時退出，避免過量供氧，使可燃氣體在窯尾充分燃燒，釋放大量熱量，造成窯尾溫度過高，同時避免因燃燒機冷卻風風壓造成回轉窯焚燒下料粘附在二燃室側壁，以及阻隔窯尾廢液噴槍噴射路徑，造成液滴滴落附著在二燃室側壁；出現回轉窯物料結圈，應定期減緩或暫停投料，提高窯尾溫度，及時將窯尾的掛焦熔下，保證灰渣及時排出。

2.3.3 增設觀察孔/高溫攝像頭

相關措施包括在窯尾、爐排開設觀察孔、清焦孔/高溫攝像頭/可移動式監控視頻，便于觀察窯尾及爐排的結焦、落渣情況，以便及時發現處理；觀察孔觀察效果較差時，增加冷卻風吹掃。

2.3.4 加強巡視

加強運行過程中的現場巡查，具體措施包括（1）加強窯尾觀察孔/高溫攝像頭巡視頻次；（2）加強檢查出渣機落渣口下料情況；（3）加強檢查爐排積灰、積渣情況。以上檢查可定為0.5 h/次或1～2 h/次，具體可根據項目結焦情況確定頻次。

2.3.5 清焦保障

相關措施包括（1）在易結焦處開設清焦孔、觀察孔（轉窯窯尾、二燃室），在線進行清灰、清焦；（2）增加高效清焦設備，推薦增加手持式鑿巖機、鋼絲網兜等設備，遇強度高焦塊，可借助工程機械力量擊碎。

3 急冷塔掛壁、煙道堵塞、出灰口搭橋

研究和實踐表明，300～400 ℃是二噁英在煙氣中低溫再生成的活躍溫度段，因此為避免危險廢物焚燒后產生的高溫煙氣重新合成二噁英，需要采用煙氣急冷塔迅速越過300～400 ℃。降溫后的煙氣中含有酸性氣體（如HCL、HF、SOx、NOx），因此常采用濕式洗滌塔，利用堿液與煙氣的良好接觸洗去煙氣中的酸性氣體，此過程脫酸效率常大于99%，但同時會產生大量高鹽廢水。實踐中為最大限度實現節能環保的目的，一般將濕式洗滌塔的高鹽廢水通過雙流體噴槍回噴到急冷塔，在實現煙氣迅速降溫的同時消耗高鹽廢水，高鹽廢水中的鹽在急冷塔底部析出成為飛灰。急冷塔在運行過程中主要存在以下問題：由于高鹽廢水采用雙流體噴槍霧化后回噴急冷塔，受霧化效果影響，廢鹽不僅在急冷塔底部析出，而且在急冷塔內壁析出。如在運行過程中未及時發現，其短時間內會在急冷塔內壁形成厚達數十厘米至數米的致密鹽層，出現掛壁的情況，致使急冷塔有效空間大大減小，影響急冷塔降溫效果，嚴重時甚至導致焚燒裝置停爐。

急冷塔出灰方式一般有兩種，一種為螺旋出灰，一種為插板閥出灰，由于急冷塔出口煙道位于錐口底部，如未能及時發現并出灰，極易造成該處煙道堵塞。插板閥式一般定時出灰，內部積灰情況不易察覺；螺旋出灰易出現搭橋，同樣會造成積灰堵塞煙道問題。

3.1 急冷塔掛壁的預防及清除

3.1.1 預防

3.1.1.1 設計預防

在急冷運行過程中，噴槍布置位置、角度、噴射半徑等直接決定了霧化顆粒區域的重疊情況，大面積的重疊區域會導致霧化顆粒變大，延長蒸發時間，同時造成急冷塔濕壁或濕底現象，而在濕壁與濕底的過程中，雜鹽晶體顆粒會隨著水分的蒸發快速析出長大，導致掛壁速率加快，因此合理設計噴槍角度、噴射半徑及急冷塔半徑至關重要。

3.1.1.2 噴槍的定期檢查和維護

回噴高鹽廢水，急冷噴槍會隨著運行時間增長而出現磨損或堵塞，造成霧化效果乃至急冷工況變差，提升掛壁概率。因此需要定期維護及更換噴槍，實踐中推薦使用哈氏合金材質噴槍。

3.1.1.3 運行期間急冷噴槍工藝參數調節

相關人員應根據實際運行經驗及設計參數，監控及調節急冷泵出口壓力、閥開度，以及壓縮空氣壓力，及時監控和調節水壓、水量、壓縮空氣壓力參數，可以保障霧化效果。

3.1.2 清除—壓縮空氣吹掃

相關措施包括在急冷塔不同層高處增開觀察門，運行中每班定時用壓縮空氣進行吹掃。

3.2 下灰口改造

將急冷塔出灰口上提（根據焚燒爐實際情況確定提升高度）（見圖1），擴大出灰口口徑，保留插板閥，狀態設置為常開，下接一個法蘭和平口連接板，灰斗邊沿采用柔性密封膠處理，灰斗和插板閥連接板采用平面接觸，依靠螺旋升降桿提升并增加兩者接觸壓力，可實現密封和快速拆卸。由于灰斗和急冷塔形成一個整體密封腔室，加大了錐斗儲存容積，有效解決了該處煙道堵灰問題。更換灰斗時，可利用插板閥進行密封切換。

圖1 下灰口改造示意圖

同類的出灰都可借鑒此種密封出灰方式（如鍋爐出灰等），需要內襯噸袋的可掛在灰斗內側。

4 進料溜槽水冷夾套系統漏水

回轉窯進料溜槽的水冷夾套主要對溜槽進行冷卻降溫，進料通道本體外圍形成一個封閉的冷卻水腔。由于焊接質量和介質高溫的腐蝕影響，焊縫會出現漏水的情況，冷卻水流入回轉窯內容易造成耐火泥、耐火磚熱震炸裂，須對水冷夾套的焊縫進行及時補焊。水冷環漏水導致焚燒爐間歇性停產，影響生產的連續性和穩定性。

在實際生產中可采用以下方案：（1）采用加強焊接法：在原焊縫處加焊一個2～3公分的加強板，把原焊縫包進加強板內，保證原焊縫與冷卻水隔離，杜絕氧化腐蝕。（2）涂刷環氧樹脂法：在鐵板觸水面涂刷環氧樹脂，有效隔離冷卻水和鐵板。（3）簡單臨時處理法：利用塑鋼泥將漏點或焊縫進行封堵或涂層遮蓋，可實現快速補漏。（4）安裝工藝處理法：安裝水冷夾套時，須把焊縫放在上部，可有效降低漏水頻率，同時也有利于補焊作業操作。

5 灰渣系統故障以及堵死

5.1 出渣機

5.1.1 現狀影響

目前回轉窯焚燒爐主要采用刮板出渣機出渣，刮板出渣機運行過程中的主要問題有：鏈條頻繁脫軌并且尾部落渣嚴重；由于出渣機偏小，爐排至出渣機落渣口設置格柵，大塊物料和爐渣需要人工頻繁清理；刮渣機運行過程中鏈條脫軌，影響系統的正常出渣以及投料負荷；出渣機尾部落渣嚴重，影響現場工作環境，如落渣兜接不好散落地面，極易隨風吹散或鞋底攜帶，造成其他位置的二次污染；由于清理不及時或短時間大量焦塊擁堵，落渣口極易發生堵死現象，導致需要降溫疏通或停爐檢修，嚴重制約生產連續性，增加運行能耗。

5.1.2 建議方案

相關措施包括：優化出渣機設計選型，增加出渣機運行過程的維護保養，根據出渣機鏈條狀態，定期調整刮渣機鏈條松緊度，建議增加自動漲緊裝置；選用傳統尾部設計角度70°左右的出渣機，加大寬度和深度，并使用外循環回鏈方式；內部落渣處做兩側鏈條斜護板，起到對鏈條的保護作用，避免大塊落渣扎到鏈條；采用驅動穩定性好的叉形驅動輪+環鏈類型的出渣機，可降低鏈條脫落概率。鏈條、驅動輪、刮板磨損，可以采取提高材質的耐磨性能等措施，同時做好備品備件庫存，加強設備巡檢，及時更換和維護，同時優化鏈條漲緊機構，增加自動調節漲緊機構，可使鏈板在受力時自動調整鏈板張力，避免鏈板卡阻或受力過大導致扭曲變形和斷裂。

5.2 爐排

5.2.1 現狀影響

為確保焚燒爐渣熱灼減率滿足國家標準要求，目前部分回轉窯在窯尾設計有爐排輔助燃燒，爐排在運行過程中的主要問題有：爐排機械限位故障率高、信號不穩定，爐排常出現不動作的問題，導致爐排積料無法排出，輕則需降溫疏通、重則需停爐清理；物料熔融時直接在爐排及爐排水冷壁上冷凝結焦，不易排出，小焦塊搭橋逐步長大為大焦塊結焦堵塞，需停爐降溫清理；爐排片受煙氣及含鹽物料侵蝕、塊狀渣塊沖擊，易發生變形、斷裂、脫落等現象；爐排至出渣機落渣口較近，大塊物料或短時較多爐渣無法順暢落下，造成頻繁開爐門清理；爐排片脫落容易造成爐排卡死，直接導致停爐，維修周期一般在10天以上。

5.2.2 建議方案

相關措施包括：在對限位開關位置增加密封保護，減少對限位開關的腐蝕、污堵，避免損壞或誤報，改為類似進料裝置的光電式接近開關；提升爐排片材質或將表面材質提升為抗磨、抗腐蝕材質；增加雙級推到位限位，在一級限位故障時有二級限位保護；增加爐排高溫攝像頭，實時觀察爐排結焦和大渣塊情況，或取消爐排，改為直接落渣至水冷出渣機結構；取消爐排水冷壁，改為耐火澆注料形式，避免水冷壁漏水故障。

6 結語

隨著經濟社會的發展，各行各業產廢單位產生的危險廢物種類日益繁多，成分愈發復雜，這對危廢處置單位提出了更高要求。危險廢物焚燒運行管理涉及范圍廣，需要相關人員從工藝設計、項目建設、運行管理等方面進行統籌考慮，通過市場、技術、生產三位一體的精細化管理，有效提升焚燒整體運行水平，實現危險廢物無害化、減量化、資源化處置。本研究對回轉窯運行過程中常見故障的原因、預防措施、建議及改善方案等進行了總結，為危險廢物焚燒類似項目改善運行工況提供借鑒和參考，有利于危廢焚燒處置企業提高生產運行管理水平，并提升企業的經濟效益和社會效益。