唐寶 郭琳 李強(qiáng)

摘要：危險(xiǎn)廢棄物對環(huán)境具有極大的破壞性，嚴(yán)重威脅著人類的健康，因此需要對其進(jìn)行特殊處理，回轉(zhuǎn)窯是當(dāng)前處理危險(xiǎn)廢棄物最為有效的設(shè)備，能夠處理大多數(shù)的危險(xiǎn)廢棄物，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。隨著回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，一些問題也隨之暴露出來。本文分析了回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)運(yùn)行中的一些問題，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物處理;回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng);應(yīng)用研究

中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： Hazardous waste is extremely destructive to the environment and poses a serious threat to human health. Therefore， it needs special treatment. Rotary kiln is the most effective equipment for handling hazardous waste and can handle most hazardous waste. ， has a high and application value. As rotary kiln incineration systems become more widely used， some problems are exposed. This paper analyzes some problems in the operation of rotary kiln incineration system and proposes an optimized design scheme.

Key words： Hazardous waste treatment; Rotary kiln incineration system; Application research

危險(xiǎn)廢棄物種類繁多，大多具有毒性、易燃易爆、化學(xué)反應(yīng)等特性，對人體健康與環(huán)境造成極大的危害，因此需要采用科學(xué)合理的方法對其進(jìn)行處理。隨著我國各個(gè)行業(yè)發(fā)展，大量需要處理的危險(xiǎn)廢棄物堆積，采用回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)處理危險(xiǎn)廢棄物是最有效的方法，并且由于其適用范圍廣，操作簡單而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的危險(xiǎn)廢棄物處理工作中。當(dāng)前，回轉(zhuǎn)窯在使用時(shí)存在一定問題，針對這些問題找出解決措施、提升回轉(zhuǎn)窯危險(xiǎn)廢棄物處理能力勢在必行。

1 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)

1.1 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)概念

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)是指在內(nèi)部設(shè)置了耐火材料襯爐的焚燒爐。焚燒爐的材質(zhì)一般為鋼板制，形狀為圓筒?；剞D(zhuǎn)爐焚燒系統(tǒng)主要包括給料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、輔助燃燒系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、二燃室、余熱鍋爐、煙氣處理裝置與除渣系統(tǒng)等，根據(jù)不同分類可以分為順流爐與逆流爐、熔融爐與非熔融爐、帶耐火材料爐與不帶耐火材料爐。

1.2 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)工作原理

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)是通過回轉(zhuǎn)作用對危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行攪拌，使其能夠充分燃燒，并且根據(jù)廢棄物燃燒情況適當(dāng)添加輔助燃料?；剞D(zhuǎn)窯在運(yùn)行時(shí)將廢棄物從燃燒爐高端推入，在回轉(zhuǎn)窯以及重力作用下在爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生灰渣與氣體，對灰渣的處理要根據(jù)其元素含量另處理，對于燃燒產(chǎn)生的氣體則進(jìn)入二燃室混合空氣進(jìn)行燃燒，除去氣體中的有毒物質(zhì)，最后的廢氣從二燃室排入余熱鍋爐與煙氣處理裝置。

1.3 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的技術(shù)要求

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)為了確保將危險(xiǎn)廢棄物完全焚燒，對焚燒工作有一定的技術(shù)要求，在回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)工作時(shí)，危險(xiǎn)廢棄物的燃燒效率要高于99.9%，焚毀去除率要大于99.9%，殘?jiān)臒嶙茰p率要低于5%。除此之外，還要保持焚燒爐處于負(fù)壓狀態(tài)，保證對有害氣體的有效控制，在煙氣處理裝置位置應(yīng)增設(shè)尾氣凈化系統(tǒng)，在適當(dāng)位置加設(shè)應(yīng)急設(shè)備，保證煙氣排放符合規(guī)范。

2 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的問題

2.1 回轉(zhuǎn)窯頭罩問題

回轉(zhuǎn)窯頭罩是回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料口的罩體，其主要作用包括兩方面：一是向回轉(zhuǎn)窯內(nèi)輸送物料，包括危險(xiǎn)廢棄物、空氣與輔助燃料等;二是起阻隔作用，將回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料口罩住，隔開回轉(zhuǎn)窯與給料系統(tǒng)，同時(shí)避免煙氣泄露。

2.2 回轉(zhuǎn)窯問題

回轉(zhuǎn)窯是回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的核心，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐通過減速機(jī)驅(qū)動，物料在回轉(zhuǎn)窯中通過旋轉(zhuǎn)從窯頭輸送到窯尾，在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)歷烘干、熱解、焚燒、燃盡等階段，最后將灰渣從窯尾排出。回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行中常出現(xiàn)尾端澆注料脫落問題與殘?jiān)鼰嶙茰p率過高問題，一方面降低了回轉(zhuǎn)窯焚燒處理量，另一方面熱灼減率過高導(dǎo)致灰渣需要再次焚燒，增加了工作量。

2.3 結(jié)焦問題

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)中的結(jié)焦問題主要表現(xiàn)在兩方面：一方面是低熔點(diǎn)的鹽類在焚燒爐內(nèi)結(jié)焦，主要是由于在焚燒爐內(nèi)危險(xiǎn)廢物中各種元素在高溫下分解并重新組合，形成低熔點(diǎn)的粘度較大的鹽類，導(dǎo)致其粘結(jié)其他物質(zhì)，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)焦;另一方面是窯尾的密封處有縫隙，導(dǎo)致冷空氣進(jìn)入或者是除渣機(jī)水分蒸發(fā)，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯內(nèi)局部溫度下降，形成結(jié)焦。

2.4 安全問題

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在焚燒危險(xiǎn)廢棄物時(shí)存在安全問題，主要是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)危險(xiǎn)廢物的爆燃或者突然停電造成煙氣處理裝置停止工作，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力突然增加，損壞設(shè)備，有害煙氣泄露，嚴(yán)重時(shí)可能會發(fā)生爆炸，對回轉(zhuǎn)窯的安全工作造成巨大威脅。

3 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)問題解決措施

回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在危險(xiǎn)廢棄物的處理中發(fā)揮著重要的作用，隨著當(dāng)前危險(xiǎn)廢棄物種類與數(shù)量的增加，回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢棄物的壓力也隨之增加，當(dāng)前各種問題阻礙了回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對這些問題進(jìn)行分析，并提出針對性的解決措施，是提升回轉(zhuǎn)窯焚燒效率的關(guān)鍵。

3.1 回轉(zhuǎn)窯頭罩冷卻水套損壞問題的解決措施

回轉(zhuǎn)窯頭罩冷卻水套的主要作用是對給料裝置的冷卻，一方面可以防止其因熱量過高而損壞，另一方面可以避免給料裝置過熱出現(xiàn)黏附物料，導(dǎo)致進(jìn)料不暢。冷卻水從推頭下方進(jìn)入冷卻水套，再從推頭上方的出水口排出，經(jīng)由冷卻水泵冷卻后再次進(jìn)入循環(huán)。冷卻水套破損的主要有三方面的原因：第一，冷卻水硬度過高，含有過高的鹽分與堿化物，在冷卻水套中受高溫結(jié)成水垢，影響到冷卻效果。水垢的厚度不均勻?qū)е戮植空羝霈F(xiàn)，汽蝕冷卻水套;第二，在于回轉(zhuǎn)窯中的煙氣含有較多水分與酸性氣體如HCL等，二者相融合，在冷卻水套上形成水滴，腐蝕水套表面;第三，由于停電或者人工操作不當(dāng)導(dǎo)致冷卻水泵停止工作或者閥門關(guān)閉，冷卻水套被燒壞。

針對上述問題，除了要做好人工教育培訓(xùn)以及停電等突發(fā)事故的處理之外，還可以將水冷措施改為風(fēng)冷措施，通過風(fēng)冷裝置來冷卻給料裝置，將風(fēng)冷裝置的內(nèi)部開口通向回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部，冷卻風(fēng)在加熱后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯成為助燃風(fēng)，不僅冷卻了給料裝置，還預(yù)熱了助燃風(fēng)，節(jié)省了輔助燃料，一舉兩得。

3.2 回轉(zhuǎn)窯問題的解決措施

回轉(zhuǎn)窯尾端的澆注料脫落的原因一般為受熱膨脹，回轉(zhuǎn)窯窯尾的護(hù)鐵結(jié)構(gòu)類似于“工”字，在高溫下膨脹率遠(yuǎn)大于澆注料，從而膨脹變形，擠壓澆注料，導(dǎo)致其脫落。針對這個(gè)問題可以去掉窯尾結(jié)構(gòu)中澆注料內(nèi)部的橫向環(huán)板，同時(shí)將縱向環(huán)板深入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的長度縮減一部分，也可以采用耐火的膨脹率小的材料作為窯尾的保護(hù)結(jié)構(gòu)，通過這兩種方法能夠有效降低澆注料脫落現(xiàn)象的發(fā)生;回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱灼減率過高主要原因有：焚燒溫度較低，回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷不足;回轉(zhuǎn)窯內(nèi)危險(xiǎn)廢物量過高或者是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)供風(fēng)不足;危險(xiǎn)廢棄物燃燒不夠充分。對這些問題進(jìn)行優(yōu)化可以采用以下措施：將體積較大的物料破碎為小塊物料分次進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯;設(shè)置輔助燃燒裝置，添加燃料或者采用揚(yáng)料模塊使廢棄物與空氣充分接觸，徹底燃燒;通過變頻控制降低回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，增加燃燒時(shí)間，使物料充分燃燒，降低熱灼減率為5%以下。

3.3 結(jié)焦問題的解決措施

對于低熔點(diǎn)鹽類結(jié)焦問題，可以采用以下措施進(jìn)行防治：在給料時(shí)將鈉、鉀等成分較高的廢棄物與鹵素含量較高的廢棄物分開焚燒，將含鹽量較高的危險(xiǎn)廢棄物與溶點(diǎn)較高的物質(zhì)搭配進(jìn)行焚燒，同時(shí)合理控制爐內(nèi)焚燒溫度，并保持供風(fēng)，除此之外，還可以選擇防止掛壁的耐火內(nèi)襯;對爐內(nèi)已有的低熔點(diǎn)鹽類結(jié)焦可以采用適當(dāng)降低窯內(nèi)溫度的方法使其順利焚燒，進(jìn)入除渣系統(tǒng)后再提高爐內(nèi)溫度，對于灰渣遇冷凝固的結(jié)焦可以在回轉(zhuǎn)窯后端的板上安裝燃燒噴嘴使其熔化脫落，同時(shí)做好窯尾密封，防止冷空氣進(jìn)入。

3.4 回轉(zhuǎn)窯安全問題的解決措施

針對回轉(zhuǎn)窯的安全問題，可以采用連鎖控制的安全系統(tǒng)進(jìn)行防范，除此之外還可以通過機(jī)械設(shè)計(jì)法防范：

通過除渣系統(tǒng)水封槽進(jìn)行一級泄壓，除渣系統(tǒng)的水封槽在回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行中起著將窯內(nèi)煙氣與外界隔絕的密封作用。當(dāng)窯內(nèi)壓力高于安全設(shè)定值時(shí)，煙氣自動突破水封槽，保證焚燒系統(tǒng)的安全;

通過緊急排放煙囪進(jìn)行二級泄壓，這種方法是在二燃室頂端設(shè)計(jì)緊急排放煙囪，煙囪在處于封閉狀態(tài)，當(dāng)焚燒爐內(nèi)的壓力突破極限值時(shí)，內(nèi)部的高壓煙氣就能夠沖開煙囪排出，保護(hù)系統(tǒng)安全，出于環(huán)境考慮，煙囪排出口可以設(shè)置凈化裝置或者煙氣收集裝置，以便于煙氣凈化或者對其進(jìn)行二次處理。

4 結(jié)束語

隨著我國社會的飛速發(fā)展，危險(xiǎn)廢棄物的種類與數(shù)量正在不斷增加，造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，給人們的健康也帶來巨大危害。回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在處理危險(xiǎn)廢棄物時(shí)，具有廣泛的物料適應(yīng)性，同時(shí)操作簡便，是當(dāng)前處理危險(xiǎn)廢棄物的最佳方式，被廣泛地應(yīng)用于我國危險(xiǎn)廢棄物處理中。但當(dāng)前國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)仍然不夠完善，運(yùn)行成本較高，而且在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生了很多問題，應(yīng)用雖然廣泛，發(fā)展卻仍然緩慢。隨著我國社會的發(fā)展，危險(xiǎn)廢棄物的種類與數(shù)量必然會越來越多，因此需要對當(dāng)前回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，降低運(yùn)行成本，提升回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢棄物的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]薛元德.回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在危險(xiǎn)廢物處理中的應(yīng)用[J].化工管理，2017（3）：169.

[2]束欣冉，何輝.危險(xiǎn)廢物焚燒處置煙氣污染物控制工藝的研究及優(yōu)化[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，16（3）：104-109.

[3]閔海華，王興戩，劉淑玲.危險(xiǎn)廢物焚燒處置技術(shù)應(yīng)用研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2017，25（2）：68-70.

[4]劉國勇.危險(xiǎn)工業(yè)廢物焚燒處置工藝概述及焚燒配伍[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（21）：115-116.

收稿日期：2019-01-11

作者簡介：唐寶（1987-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)危險(xiǎn)廢物處置。