浅谈回转窑焚烧炉在危险废物处置中的应用

浅谈回转窑焚烧炉在危险废物处置中的应用

罗秋华

深圳市环保科技集团股份有限公司518000

摘要：目前，利用回转窑焚烧炉处理危险废物具有工艺简单、设备结构紧凑的特点，回转窑焚烧炉采用分级燃烧技术处理危险废物，具有操作简单、燃烧效率高、尾气排放低、无二次污染等特点，可实现废物减量化和无害化处理，回转窑焚烧炉具有安全性高、适应性强、耐腐蚀性好、处理能力大、设备投资低、运行成本低等优点，回转窑焚烧危险废物后，不仅可以消除或减少二次污染，而且可以回收资源，净化环境。基于此，本文对回转窑焚烧炉在危险废物处理中的应用进行了深入探讨。

关键词：回转窑焚烧炉；危险废物处置；应用；

1.回转窑焚烧炉基本介绍

1.1定义及分类

所谓回转窑焚烧炉，是指在炉体中增设衬炉的焚烧炉，炉体材料为钢板，炉体形状为圆柱形，炉衬具有良好的耐火效果，它主要有三种形式，第一种是熔化炉和非熔化炉，前者的焚烧温度约为1250℃，支持同时处理聚合物化合物和有机物质，后者的燃烧温度约为1105℃；第二种类型根据回转窑内气体和固体的流动方向分为顺流炉和逆流炉，前者指的是与废物流动方向相同的流动方向，后者指的是和废物流动方向相反的流动方向，废水温差显著，水蒸发可在短时间内完成；第三种是带有耐火材料或非耐火材料的回转窑焚烧炉。

1.2应用优势及系统组成

回转窑焚烧炉在回转作用的影响下有效地搅拌废物，它可以根据危险废物的变化提供相应的燃烧操作，同时，可以起到良好的隔热效果，支持长期停留，最终达到理想的焚烧目标。

该系统主要包括供气系统、回转窑、辅助燃烧系统、二次燃烧室、余热锅炉、烟气净化系统、除渣装置等，并且被合理地定位在支撑装置上，受旋转的影响，各种废物可以被均匀地掺杂，逐渐分离并燃烧殆尽，回转窑的适宜温度为840～910℃，主要由燃烧器调节，有两种常见的燃料，第一种是气体燃料，第二种是液体燃料。

在回转窑的实际设计中，坡度、长度和转速应协调一致，同时，应合理设置停留时间，其中最佳坡度约为1.5°，最佳停留时间为0.5～2h，在设计二次燃烧室时，主要目标是高效燃烧，烟尘也应有序分离，在实际设计中，温度应控制在1100℃左右，烟气停滞时间不应小于2s，满足这一条件的烟气处理工作可以真正实现有害成分的去除，此外，应在适当位置增加紧急烟气排放烟囱，当设备运行故障时，应及时启动应急设备。

优势：（1）运行成本低，回转窑焚烧是一种节能环保的技术，能促进经济发展和社会进步，焚烧炉可以实现连续、稳定和高效的燃烧，因此在废物处理过程中无需增加设备和人员支出，此外，回转窑采用独特的回转结构，可以实现转轮的大回转轨迹，危险废物在窑内焚烧，焚烧更充分，通过设置一定的角度，焚烧后的残渣将在旋转过程中排出，回转窑具有灵活性高、运行可靠、维护简单、经济高效的特点；其次废气处理效率高：通过负压运行，回转窑排放的废气无泄漏，在整个焚烧过程中对废气进行无害化处理，达到达标排放；最后回转窑焚烧炉焚烧后会产生高温烟气，通过设置余热锅炉回收高温烟气余热，增加蒸汽产量，节约成本。

（2）工艺流程简便，传统的回转炉结构比较复杂，操作人员需要熟悉和掌握整个系统的操作流程，由于大多数危险废物具有腐蚀性，因此在操作过程中会对设备造成一定的腐蚀，为了确保焚烧炉的安全稳定运行，需要设计有效的维护机制和监控机制，一般来说，企业应配备具有一定安全技术性能的维修机构，对设备进行定期检查和维护，以确保设备正常运行和稳定的运行时间，回转窑焚烧是一种适应性强、安全可靠的特殊燃烧方式，可适应各种复杂、恶劣的工作环境和易燃、易爆、有毒的危险废物，回转窑焚烧设备由高强度耐磨合金制成的回转窑组件组成，耐磨性强，不易损坏，耐腐蚀性好；回转窑燃烧炉主要由炉体、燃烧室、排灰口和控制系统组成，炉体由耐腐蚀材料制成，具有良好的耐腐蚀性；燃烧室由耐火材料制成，并配有可拆卸的衬板，以保护焚烧炉的主体；出灰口采用球形衬板，避免燃烧时产生垃圾；排灰口设有机械密封机构，防止垃圾溅入炉体。目前，我国已建成并投入使用了许多回转窑焚烧炉。

2.危险废物处置基本要求

2.1基本类别及危害

在实际处理危险废物的过程中，采用焚烧法进行有针对性的处理，该方法具有成本低、燃烧效率高、资源合理利用、能完全分解有害物质等优点，常见的危险废物有三种主要类型，即液体、固体和半固体，在处理不同形式的材料时，应遵循相关原则，合理设置年度处理能力和处理计划。

2.2技术要求

技术要求：出口干烟气含氧量为0%～6%；燃烧效率≥99.9%；焚烧去除率≥99.99%，焚烧残渣燃烧还原率<5%，使焚烧炉保持负压，可实现有害气体的全面控制，在适当位置增加尾气净化系统和应急处理设备，合理运用焚烧制度，坚持实行轮班制，合理规定轮班时间，规定焚烧炉的使用时间和使用寿命，严格遵守烟气排放要求，规范排放行为。

3.回转窑焚烧炉在危险废物处理中的应用

3.1炉排布置

回转窑是危险废物处理中最常用的处理方法，其炉排结构主要分为单炉排和双炉排，单炉排结构的优点是结构简单，方便检修维护，成本低，但耐火性差，无法满足处理规模下的焚烧温度要求，二次污染，容易发生危险的爆炸事故，双炉排是指两个炉排相互垂直并形成一条直线，其结构简单，但耐火性较差。主要优点是工艺简单，维护方便，耐火性高，易于实现稳定连续燃烧；缺点是消防安全性差，容易引发危险的爆炸事故；单炉排具有耐火等级高、耐火性强、炉排距大、燃烧时间长等优点。双炉排具有耐火性好、燃烧时间长的优点，也非常适合处理不同热值组分的危险废物。多炉排类型意味着同时使用多个炉排处理垃圾，其优点包括炉排间距大、耐火等级高、燃烧时间长、工艺简单、易于控制、易于维护和管理、耐火性好、占地面积小，它也非常适合处理生活垃圾和含有有机废物等有害物质的危险废物。双炉排在耐火性方面优于多炉排，但其缺点也很明显，如耐化学品性强、燃烧时间短、焚烧温度不能满足处理规模下的焚烧温度要求、燃料消耗大等。

3.2控制系统

控制系统为智能系统，包括两部分：（1）焚烧炉内所有电气设备和机械设备的监控；（2） 应对产生的烟气、飞灰、材料、水分等进行处理。控制系统分为主系统和辅助系统，主系统包括回转窑系统、废气和液体供给系统、炉内供给系统、点火和燃烧系统以及炉外烟气处理系统；辅助系统主要由固体进料系统、残渣收集和公用系统组成，其中燃烧系统包括回转窑和燃烧室的主燃烧器、废液喷枪和组合燃烧器。从炉体、燃烧室和回转窑的角度来看，燃烧区主要包括燃烧室出口处的空气预热器、回转窑处的风机出口（多端口）、回转窑和炉膛底部风道处的风扇出口、焚烧炉尾部的废物排放通道、，燃烧室中的喷嘴流量和喷嘴出口处的温度等，为了提高烟气温度，控制回转窑火焰传播速度等指标要求，除设置出风口外，通常设置多个出风口，控制系统由主控制系统、副控制装置和其他辅助控制设备（如温度控制柜、压力表等）组成。

3.3燃烧系统设计

燃烧系统的主要功能是为回转窑提供热交换条件和热能，并保持回转窑的一定工作温度，为了保证回转窑的安全稳定运行，其燃烧室一般采用炉体或回转窑内盖，以保证燃料燃烧过程在焚烧过程中不会造成窑内腐蚀，同时，由于其燃烧温度较高，可在炉内设置高温燃烧室，以确保烟气具有足够的温度继续燃烧。在燃烧室设计中，炉膛加热管可根据现场实际情况分段加热和部分冷却：废气通过加热器直接加热到一定温度，达到火焰高度（约700℃），同时，由于一些热能的辐射和温度的升高，也需要进行局部加热以达到火焰高度（约600℃），部分燃烧温度会引起窑内腐蚀，设计中采用烟气冷却方式，以确保热能利用率，当回转窑通常设计为多炉排时，需要设置空气预热器、火焰加热器和排烟风机等燃烧系统，以确保回转窑燃烧过程的稳定运行。

3.4烟气排放

烟气处理是回转窑焚烧炉的重要组成部分，燃烧过程是烟气中氮氧化物的主要来源，它不仅具有高毒性，还会产生一氧化碳。氮氧化物将与烟气中的氧气直接反应，生成有毒的二噁英，二噁英是一种致癌物，在酸性环境中会导致DNA、RNA链等断裂，使细胞癌变，因此，氮氧化物通常是控制气体浓度的最严格的指标之一，烟气脱硫是指去除烟气中的所有有机成分以满足回转窑焚烧要求的技术，根据脱硫的原理和目的，烟气可分为三个阶段：第一阶段为固体部分脱硫，旨在去除烟气中的氮、氧、硫等物质（去除率可达98%以上）；第二阶段是气体、蒸汽和除尘过程；第三阶段是净化废气并将其排放到大气中或将其用作资源。在实现这些目标的过程中，需要采取适当的技术措施来改善废气的质量，并在净化后将其排放到大气中，一般采取以下措施：增加废气处理系统的入口温度梯度，以减少污染物的产生；活性炭吸附+布袋除尘+注碱+吸收塔，焚烧过程中，高温烟气直接送至旋风除尘器除尘，脱硫后回收部分烟气，吸收烟气中高温高浓度的SO2、NOx等有机污染物，废气净化和高附加值有机原料回收。此外，灰收集和运输系统主要用于收集焚烧炉渣、余热锅炉、急冷塔、脱酸塔、袋式除尘器等产生的飞灰，来自回转窑的残渣从窑尾和二次燃烧室进入水封刮板排渣机，水淬后，残渣由刮板式排渣机刮出，然后运出填埋场，循环池中酸碱中和形成的盐最终将进入刮板，并将熔渣一起刮出至叶片式干燥机，余热锅炉与排灰阀相连，急冷塔和脱酸塔与螺旋式排灰器相连，布袋除尘器与排灰阀门相连，飞灰被收集和处理。

结束语

随着城市的发展，每天产生的垃圾量仍然很高，在这些废物中，许多可能对环境造成严重污染，例如医疗废物和重金属生产产生的废物，如果这些废物不能及时处理，将对周围环境产生严重影响，有些甚至会产生不可逆转的影响，随着相关经验和教训的积累，回转窑焚烧炉已逐步推广应用，是目前最成熟的危险废物处理方法。

参考文献

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