摘要：危險廢物的處置一直是人們關(guān)注的問題。介紹了回轉(zhuǎn)窯的燃燒系統(tǒng)。典型的危險廢物處理過程，通過工程實例表明，快速冷卻塔、干式反應(yīng)器、布袋除塵、洗滌塔組合工藝燃燒煙氣，可實現(xiàn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。焚燒可以有效地破壞廢物中的有毒、有害和有機廢物，是實現(xiàn)減少危險廢物和無害的非常快、比較有效的技術(shù)。焚化處理適用于危險廢物，不適合回收其有用的成分，具有一定的熱值。經(jīng)過20多年的發(fā)展，國外用于危險廢物焚燒技術(shù)的處理已相當(dāng)成熟，可用于工業(yè)危險廢物焚燒爐的處理:回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、液體噴射焚燒爐、熱解焚燒爐、流化床焚燒爐、多層焚燒爐及其他類型的爐。其中，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是用于焚燒工業(yè)危險廢物的主流爐。關(guān)于我國危險廢物處置的具體情況，政府鼓勵地方優(yōu)先采用基于回轉(zhuǎn)窯的焚燒技術(shù)。

 

:近年來，水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)風(fēng)起云涌，眾多傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)企業(yè)紛紛涉足固體廢物處置。為規(guī)范水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治，制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策：HJ662—2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》、GB30485—2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、《水泥工業(yè)污染防治技術(shù)政策》（環(huán)境保護部公告2013年第31號）、《水泥行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)》（發(fā)展改革委公告2014年第3號）、GB30760—2014《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治技術(shù)政策》（2017年環(huán)保部出臺）。政策鼓勵研發(fā)的新技術(shù)有：協(xié)同處置固體廢物的水泥窯在生產(chǎn)過程中的污染物減排技術(shù)；提高協(xié)同處置固體廢物量的水泥窯利用技術(shù)，如大投加量固廢離線燃燒系統(tǒng)；協(xié)同處置固體廢物的預(yù)處理技術(shù)，如高質(zhì)量垃圾衍生燃料（RDF）制備技術(shù)等。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾是生活垃圾處理方法之一。不同的工藝其二噁英生成幾率和產(chǎn)生量不同，不同的工藝的垃圾入爐水分、產(chǎn)生焚化氣（或熱解氣）熱值、點火啟動方式、熱載體入爐溫度、渣冷卻方式、熱利用效率等也不同。正確分析各種工藝優(yōu)缺點有利于提高水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)水平，促進該技術(shù)的發(fā)展。

 

1、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

 

示意圖1
 

1.1基本原理

 

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，又稱回轉(zhuǎn)窯，是從水泥回轉(zhuǎn)窯演變而來的。主體是一種可旋轉(zhuǎn)的水平圓柱殼體，殼體由鋼板制成，襯耐火材料。管子的軸線和水位的保護。有一定的傾斜度，固體和半固體廢物從高端(頭部)通過進料機進入窯內(nèi)，隨著缸體的旋轉(zhuǎn)緩慢地向尾部移動。窯體旋轉(zhuǎn)使物料在燃燒和燃燒空氣的過程中充分接觸，完成干燥、燃燒、燃燒、氣缸體的整個過程，進入燃燒室和燃料渣的特性，由飛機的灰和渣排放。根據(jù)爐氣和固體流動方向的不同，或回轉(zhuǎn)窯中熱源(燃燒器)的位置，回轉(zhuǎn)窯可分為上游和下游兩種形式，在回轉(zhuǎn)窯的前進方向上進行保存。煙道氣體流量相同，也稱為逆流。回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計適合于進料和預(yù)處理，可增加煙氣的時間，在危險廢物焚燒系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。逆流回轉(zhuǎn)窯更適用于含水率高或熱值低的危險廢物(如污泥)。

 

1.2典型工藝

 

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐具有廣泛的材料適用性，可同時處理固體、液體和氣體的危險廢物。回轉(zhuǎn)窯是一個中空的鋼瓶，有輕微傾斜的內(nèi)襯和耐火磚，通常很長。經(jīng)過預(yù)處理和兼容性的各類危險廢物通過不同喂養(yǎng)方式進入燃燒系統(tǒng),在自身重力和回轉(zhuǎn)窯的連續(xù)旋轉(zhuǎn),浪費的推動力下爐體翻轉(zhuǎn)和助燃空氣充分接觸,完成干燥(水蒸發(fā))、氣化和燃燒過程,后殘留的預(yù)熱器成渣,渣通過水封機連續(xù)放電。

 

2、關(guān)鍵設(shè)備分析探討

 

2.1立式焚化爐

 

示意圖2
 

立式焚化爐是基于傳統(tǒng)立式爐開發(fā)的適合垃圾焚化的爐型。立式焚化爐以結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，處理量適中的特點在水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝中得到應(yīng)用。其采用上部進料、下部出料、上部出氣、下部（或腰部）供氧燃燒的運行方式，是基本的傳統(tǒng)煅燒爐型之一。立式焚化爐的主要功能是燃燒或焚化。生活垃圾燃燒或焚化后的有機物灰渣隨焚化氣直接進入水泥窯系統(tǒng)，無機渣的體積小于原垃圾體積的5%。無機渣中固體物為金屬、陶瓷片、磚瓦片、玻璃等，金屬物分揀回收；分揀剩余無機渣作為水泥原料使用；有機物燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔狻⒎蹓m和含有熱值的焚化氣送至水泥窯的預(yù)分解爐供熱和降解二噁英。

 

2.2回轉(zhuǎn)熱解爐

 

回轉(zhuǎn)熱解爐是基于回轉(zhuǎn)窯共性技術(shù)的油砂油頁巖煉油行業(yè)的ATP爐和噶勒特爐基礎(chǔ)上開發(fā)的垃圾熱解爐型。不同于常規(guī)用于煅燒的回轉(zhuǎn)窯，熱解爐是將升溫至較高溫度（650℃左右）的固體熱載體與常溫垃圾在熱解爐進料端混合將熱量傳遞給垃圾，使垃圾在無氧或少氧的狀態(tài)下達到熱解溫度（400~450℃），生成二噁英含量很少的熱解氣和渣。渣在窯頭（出料端）繼續(xù)加熱至較高溫度（650~750℃）后經(jīng)過爐內(nèi)篩分將部分高溫細渣再次送至窯頭進料端與垃圾混合熱解。部分熱解氣作為燃料為熱解爐供熱；多余的熱解氣作為燃料送至水泥窯預(yù)分解爐，并在預(yù)分解爐中降解。熱解爐供熱端的熱解氣燃燒后產(chǎn)生含氧量較少的高溫?zé)煔猓?00℃以上）從窯頭到窯尾的流動過程中也將熱量傳遞給垃圾，同樣達到熱解的功效。垃圾熱解的途徑基于上述的固體熱載體法和高溫?zé)煔饨佑|法。在整個熱解過程中，垃圾與氧氣接觸的幾率小，因而二噁英產(chǎn)生量也少。

 

2.3烘干機

 

垃圾烘干機的熱源來自篦冷機的部分或全部高溫廢氣（約250℃）。無論是篦式烘干機還是回轉(zhuǎn)烘干機，烘干機內(nèi)垃圾平均溫度都在150℃左右。烘干氣用于篦冷機作為冷卻氣體終進入窯中，使烘干氣余熱得到合理利用。

 

3、關(guān)鍵工藝分析探討

 

3.1爐型與二噁英生成

 

熱解爐與立式焚化爐功能的區(qū)別是熱解與焚燒。雖然終產(chǎn)生的無機渣基本相同，但熱解與燃燒機理有著本質(zhì)區(qū)別。前者是將有機物在無氧或缺氧狀態(tài)下加熱，使高分子碳氫鏈裂解為低分子碳氫化合物為主的燃氣、中等分子的燃油以及碳黑混合物的化學(xué)分解過程，后者是碳氫化合物在有氧或富氧條件下的氧化放熱反應(yīng)，生成CO2和H2O。焚燒法易產(chǎn)生大量二噁英和呋喃，而二噁英是目前世界上具有非常毒性的有機物之一。燃燒的氧化反應(yīng)和塑料制品中的氯是二噁英生成的環(huán)境條件，800℃以上高溫雖能分解大部分二噁英，但燃燒中重金屬的熱態(tài)活躍原子又成為二噁英還原的觸媒，在300~500℃的溫度環(huán)境下重新生成二噁英。垃圾熱解是在無氧或缺氧環(huán)境下對垃圾進行高溫加熱使其熱裂解的過程。垃圾熱解不僅杜絕了氧化反應(yīng)生成條件，而且減少二噁英前體物的生成，從根本上抑制二噁英的產(chǎn)生。由于垃圾中的重金屬沒有高溫氧化的條件，不易生成促進二噁英生成的催化劑，因而可以說從源頭杜絕二噁英的生成。

 

3.2用氧量

 

CO2的生成量立式焚化爐協(xié)同處置工藝的垃圾在焚化前未經(jīng)烘干脫水，含水量為20%左右（夏季含水量更高），甚至需要在垃圾中摻和適量的煤炭才能焚化。因此不預(yù)烘干處理垃圾的CO2生成量高。同時由于垃圾含水量高導(dǎo)致焚化氣熱值較低，焚化氣熱值低于3500kJ/Nm3對分解爐的穩(wěn)定性有一定的影響。

 

結(jié)語:近年來，隨著對危險廢物的監(jiān)管力度加大。大型回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)將在危險廢物處理中得到更廣泛的應(yīng)用。

 

 

供稿 | 余朋輝

 

審核 | 楊建軍 馬姍姍