危險(xiǎn)廢棄物焚燒裝置優(yōu)化配置與應(yīng)用

李會(huì)如，陶瑛，孫學(xué)成，任鞠萍

1 引言

目前我國主要采用回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)來處理危險(xiǎn)廢棄物，焚燒后，廢棄物中的有毒物質(zhì)應(yīng)徹底焚毀，煙氣中的有毒有機(jī)物在高溫下燃盡后應(yīng)滿足排放要求。危險(xiǎn)廢棄物處置采用回轉(zhuǎn)窯爐熱解及二級(jí)燃燒室焚燒法，用多種入料方式處理復(fù)雜廢棄物，高溫焚燒能使有害物質(zhì)充分分解，實(shí)現(xiàn)無害化、減量化。

2 工作原理

危險(xiǎn)廢棄物焚燒裝置由回轉(zhuǎn)窯、二級(jí)燃燒室及控制系統(tǒng)組成。廢棄物從回轉(zhuǎn)窯筒體高端的下料管喂入窯筒體內(nèi)，傾斜的窯筒體緩慢地回轉(zhuǎn)，使物料產(chǎn)生一個(gè)既沿著圓周方向翻滾，又沿著軸向從高端向低端移動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，停留時(shí)間約60min?；剞D(zhuǎn)窯的煅燒溫度范圍為800～900℃，確保危險(xiǎn)廢棄物被徹底焚燒成高溫?zé)煔夂突以??；以鼜耐搀w低端卸料，通過風(fēng)冷系統(tǒng)冷卻后排出。高溫?zé)煔庵形慈急M的可燃?xì)怏w從窯尾進(jìn)入二級(jí)燃燒室再次燃燒，燃燒溫度范圍為1 100～1 200℃，高溫?zé)煔膺M(jìn)入二級(jí)燃燒室的停留時(shí)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(xiǎn)廢棄物充分徹底地燃燒完全。

監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)窯和二級(jí)燃燒室室內(nèi)溫度、壓力及含氧量，適時(shí)調(diào)整供風(fēng)系統(tǒng)，確保焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，必要時(shí)可啟動(dòng)助燃系統(tǒng)補(bǔ)燃。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 入料部分

根據(jù)廢棄物來源及理化特性的不同，采取不同的入料方法。

對(duì)于固態(tài)廢棄物的預(yù)處理，主要方法包括均形和調(diào)質(zhì)兩個(gè)方面。為了保證入爐廢棄物的粒徑、熱值、pH值相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)廢棄物的特點(diǎn)，采用熱熔或破碎的方法統(tǒng)一入窯物料的粒徑；對(duì)于酸性廢棄物，加入石灰進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)；根據(jù)廢棄物熱值的不同，經(jīng)過計(jì)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(nèi)，以利于回轉(zhuǎn)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(zhì)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(diǎn)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(nèi)部，維修比較困難。本裝置采用風(fēng)冷式冷卻法，能夠有效避免上述問題。

按窯的旋轉(zhuǎn)方向，液態(tài)廢棄物入窯位置應(yīng)在固態(tài)物料的上方，通過高效霧化設(shè)備噴入窯體進(jìn)料端。液體在耐火材料內(nèi)部會(huì)隨溫度升高而迅速膨脹，從而導(dǎo)致耐火材料被破壞，因此，需要避免液態(tài)廢棄物進(jìn)入耐火材料內(nèi)部，同時(shí)還應(yīng)避免液態(tài)廢棄物對(duì)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(zhuǎn)窯入料裝置

通過對(duì)廢棄物熱值分析計(jì)算可知，通常條件下，利用廢棄物自身的熱值就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行焚燒。在初始點(diǎn)火時(shí)，可利用燃燒器的天然氣燃料進(jìn)行點(diǎn)火，在特殊條件下，也可利用燃燒器的天然氣進(jìn)行補(bǔ)燃，達(dá)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(bǔ)燃作用。可根據(jù)實(shí)際條件，在燃燒器和廢液燃燒器間自由切換，實(shí)現(xiàn)廢液的處理和補(bǔ)燃效果。

3.2 密封裝置

回轉(zhuǎn)窯密封裝置采用雙層薄鋼片結(jié)構(gòu)，如圖2所示，薄鋼片的柔度更能適應(yīng)筒體的偏擺竄動(dòng)。在兩層鋼片間填?yuàn)A陶瓷纖維氈，內(nèi)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(jí)燃燒室

圖2 回轉(zhuǎn)窯雙層密封結(jié)構(gòu)

圖3 二級(jí)燃燒室煙氣入口

二級(jí)燃燒室增加了一個(gè)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(zhuǎn)窯窯尾入口齊平，從平面上看，與回轉(zhuǎn)窯窯尾入口成垂直方向。這樣既可處理回轉(zhuǎn)窯焚燒的高溫?zé)煔?，也可處理裂解爐焚燒的高溫?zé)煔?。二?jí)燃燒室可同時(shí)應(yīng)用于兩個(gè)焚燒系統(tǒng)，節(jié)約了設(shè)備成本和運(yùn)行成本。二級(jí)燃燒室筒體中間設(shè)有縮口，能使回轉(zhuǎn)窯和裂解爐的兩種煙氣混合均勻。

二級(jí)燃燒室設(shè)有余熱二次風(fēng)供風(fēng)管路，二次風(fēng)對(duì)煙氣氣流進(jìn)行擾動(dòng)，從而延長煙氣停留時(shí)間，同時(shí)對(duì)煙氣燃燒進(jìn)行補(bǔ)氧。二級(jí)燃燒室流體的速度、溫度分析如圖4、圖5所示。

分析結(jié)果表明，通過增加縮口和二次風(fēng)的擾動(dòng)，上部筒體的氣流速度較低，延長了煙氣的停留時(shí)間；上部筒體內(nèi)的溫度分布比較均勻，避免了出現(xiàn)局部過熱的情況。

二級(jí)燃燒室底部設(shè)有風(fēng)冷排渣裝置，可及時(shí)將灰渣排出，防止積灰。同時(shí)，冷卻風(fēng)也能對(duì)二級(jí)燃燒室進(jìn)行補(bǔ)氧。風(fēng)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(shí)對(duì)下部設(shè)備造成大的沖擊，同時(shí)使灰渣均勻；下部布置有冷風(fēng)管道，冷風(fēng)持續(xù)吹入，對(duì)高溫灰渣進(jìn)行快速冷卻。

3.4 監(jiān)控裝置

圖4 二級(jí)燃燒室速度分布圖

在回轉(zhuǎn)窯的喂料端，安裝有料位計(jì)和溫度計(jì)。當(dāng)檢測(cè)到料位堆積到一定高度，同時(shí)達(dá)到一定溫度時(shí)，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(jí)燃燒室的煙氣入口和煙氣出口處，均安裝有壓力測(cè)量計(jì)、溫度測(cè)量計(jì)和氧氣含量測(cè)量計(jì)。壓力測(cè)量計(jì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)筒體內(nèi)部的壓力，確保壓力為負(fù)值，防止高溫?zé)煔馔庑埂．?dāng)監(jiān)測(cè)壓力超過設(shè)定值時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警，這時(shí)需及時(shí)對(duì)二級(jí)燃燒室進(jìn)行檢修，排除隱患。溫度測(cè)量計(jì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣入口和出口處的溫度，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)補(bǔ)燃燃燒器，使溫度快速上升；當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，減少二次風(fēng)量，以減少氧氣補(bǔ)給。氧氣含量測(cè)量計(jì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣入口和出口處的氧氣含量，以保證氧氣含量在設(shè)定區(qū)間，使高溫?zé)煔獗３衷谳^好的燃燒狀態(tài)。當(dāng)氧氣含量值過高或過低時(shí)，調(diào)整二次風(fēng)量，以減少或增加氧氣的補(bǔ)給。

二級(jí)燃燒室底部安裝了料位計(jì)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)底部的積灰情況。

3.5 耐火材料的選用

圖5 二級(jí)燃燒室溫度分布圖

圖6 回轉(zhuǎn)窯耐火材料施工

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)采用19mm隔熱高強(qiáng)板+280mm鉻鋯剛玉磚，如圖6所示。二級(jí)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(jí)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(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕性、抗磨損性表面粗糙度，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐焚燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(shí)腐蝕較嚴(yán)重。為避免相關(guān)腐蝕，保證設(shè)備的使用壽命，殼體設(shè)計(jì)表面溫度為200℃，隨周圍環(huán)境條件的波動(dòng)，殼體表面溫度在175℃～235℃之間波動(dòng)。同時(shí)考慮到安全及節(jié)能環(huán)保因素，二級(jí)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(jí)燃燒室底部貼有陶瓷片，防止灰渣粘結(jié)在耐火材料上，造成積灰，同時(shí)也便于清理灰渣。

4 結(jié)語

根據(jù)危險(xiǎn)廢棄物物料的特性，選擇不同的入料方式，通過改進(jìn)二級(jí)燃燒室的結(jié)構(gòu)，使得回轉(zhuǎn)窯燃燒后的煙氣，在二級(jí)燃燒室內(nèi)與二次燃燒空氣混合，達(dá)到煙氣的完全燃燒。增加的監(jiān)控裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢棄物焚燒裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控。重新選擇的耐火材料，使得回轉(zhuǎn)窯和二級(jí)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(jìn)后的危險(xiǎn)廢棄物焚燒裝置，窯內(nèi)廢棄物焚燒效果好，實(shí)現(xiàn)了尾氣的安全達(dá)標(biāo)排放，具有較好的推廣價(jià)值。

圖7 二級(jí)燃燒室耐火材料施工

廣西源盛大型礦渣輥磨成功運(yùn)行

近日，中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司承擔(dān)的廣西源盛TRMS60.3礦渣粉磨項(xiàng)目順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)和國際先進(jìn)水平。

該項(xiàng)目位于廣西省防城港市港口區(qū)公車工業(yè)園區(qū)內(nèi)，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(shí)現(xiàn)了廢渣就近處理和零排放，屬于綠色環(huán)保項(xiàng)目。該廠已經(jīng)投產(chǎn)了三條礦粉生產(chǎn)線，分別為兩條年產(chǎn)120萬噸和一條年產(chǎn)80萬噸礦粉線，均由天津院設(shè)計(jì)，主機(jī)設(shè)備采用粉體公司提供的輥磨，磨機(jī)型號(hào)為TRMS45.2和TRMS60.3。隨著今年10月三線TRMS60.3磨機(jī)的順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，礦粉生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到330萬噸/年，該公司成為國內(nèi)最大的單一礦粉生產(chǎn)企業(yè)。

該項(xiàng)目應(yīng)用了粉磨、選粉、耐磨、收塵和遠(yuǎn)程監(jiān)控等多項(xiàng)最新技術(shù)，主要特點(diǎn)有：可靈活生產(chǎn)高比表面積（>470m2/kg）和普通比表面積（>420m2/kg）的礦粉；可以協(xié)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(shè)計(jì)和設(shè)備參數(shù)，系統(tǒng)電耗32～33kWh/t（礦渣80%，鋼渣10%，鎳渣5%，污泥5%），遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)平均水平（約38kWh/t），處于國內(nèi)領(lǐng)先水平；采用新一代高效選粉機(jī)，選粉和粉磨效率更高，磨機(jī)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(zhì)的3～4倍；輥磨運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小，水平振動(dòng)和垂直振動(dòng)小于1mm/s；應(yīng)用輥磨遠(yuǎn)程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輥磨關(guān)鍵設(shè)備（減速機(jī)，磨輥軸承等）的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，為正常生產(chǎn)和維護(hù)保駕護(hù)航。