危险废物处理中回转窑焚烧系统的应用研究

唐宝 郭琳 李强

摘要：危险废弃物对环境具有极大的破坏性，严重威胁着人类的健康，因此需要对其进行特殊处理，回转窑是当前处理危险废弃物最为有效的设备，能够处理大多数的危险废弃物，具有较高的应用价值。随着回转窑焚烧系统应用越来越广泛，一些问题也随之暴露出来。本文分析了回转窑焚烧系统运行中的一些问题，提出了优化设计方案。

关键词：危险废物处理;回转窑焚烧系统;应用研究

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：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

危險废弃物种类繁多，大多具有毒性、易燃易爆、化学反应等特性，对人体健康与环境造成极大的危害，因此需要采用科学合理的方法对其进行处理。随着我国各个行业发展，大量需要处理的危险废弃物堆积，采用回转窑焚烧系统处理危险废弃物是最有效的方法，并且由于其适用范围广，操作简单而被广泛应用于各个领域的危险废弃物处理工作中。当前，回转窑在使用时存在一定问题，针对这些问题找出解决措施、提升回转窑危险废弃物处理能力势在必行。

1 回转窑焚烧系统

1.1 回转窑焚烧系统概念

回转窑焚烧系统是指在内部设置了耐火材料衬炉的焚烧炉。焚烧炉的材质一般为钢板制，形状为圆筒。回转炉焚烧系统主要包括给料系统、回转窑、辅助燃烧系统、空气供给系统、二燃室、余热锅炉、烟气处理装置与除渣系统等，根据不同分类可以分为顺流炉与逆流炉、熔融炉与非熔融炉、带耐火材料炉与不带耐火材料炉。

1.2 回转窑焚烧系统工作原理

回转窑焚烧系统是通过回转作用对危险废弃物进行搅拌，使其能够充分燃烧，并且根据废弃物燃烧情况适当添加辅助燃料。回转窑在运行时将废弃物从燃烧炉高端推入，在回转窑以及重力作用下在炉内燃烧，产生灰渣与气体，对灰渣的处理要根据其元素含量另处理，对于燃烧产生的气体则进入二燃室混合空气进行燃烧，除去气体中的有毒物质，最后的废气从二燃室排入余热锅炉与烟气处理装置。

1.3 回转窑焚烧系统的技术要求

回转窑焚烧系统在运行时为了确保将危险废弃物完全焚烧，对焚烧工作有一定的技术要求，在回转窑焚烧系统工作时，危险废弃物的燃烧效率要高于99.9%，焚毁去除率要大于99.9%，残渣的热灼减率要低于5%。除此之外，还要保持焚烧炉处于负压状态，保证对有害气体的有效控制，在烟气处理装置位置应增设尾气净化系统，在适当位置加设应急设备，保证烟气排放符合规范。

2 回转窑焚烧系统的问题

2.1 回转窑头罩问题

回转窑头罩是回转窑进料口的罩体，其主要作用包括两方面：一是向回转窑内输送物料，包括危险废弃物、空气与辅助燃料等;二是起阻隔作用，将回转窑进料口罩住，隔开回转窑与给料系统，同时避免烟气泄露。

2.2 回转窑问题

回转窑是回转窑焚烧系统的核心，回转窑焚烧炉通过减速机驱动，物料在回转窑中通过旋转从窑头输送到窑尾，在回转窑中经历烘干、热解、焚烧、燃尽等阶段，最后将灰渣从窑尾排出。回转窑在运行中常出现尾端浇注料脱落问题与残渣热灼减率过高问题，一方面降低了回转窑焚烧处理量，另一方面热灼减率过高导致灰渣需要再次焚烧，增加了工作量。

2.3 结焦问题

回转窑焚烧系统中的结焦问题主要表现在两方面：一方面是低熔点的盐类在焚烧炉内结焦，主要是由于在焚烧炉内危险废物中各种元素在高温下分解并重新组合，形成低熔点的粘度较大的盐类，导致其粘结其他物质，在回转窑内结焦;另一方面是窑尾的密封处有缝隙，导致冷空气进入或者是除渣机水分蒸发，导致回转窑内局部温度下降，形成结焦。

2.4 安全问题

回转窑焚烧系统在焚烧危险废弃物时存在安全问题，主要是回转窑内危险废物的爆燃或者突然停电造成烟气处理装置停止工作，导致回转窑内压力突然增加，损坏设备，有害烟气泄露，严重时可能会发生爆炸，对回转窑的安全工作造成巨大威胁。

3 回转窑焚烧系统问题解决措施

回转窑焚烧系统在危险废弃物的处理中发挥着重要的作用，随着当前危险废弃物种类与数量的增加，回转窑处理危险废弃物的压力也随之增加，当前各种问题阻碍了回转窑焚烧系统的正常运行，对这些问题进行分析，并提出针对性的解决措施，是提升回转窑焚烧效率的关键。

3.1 回转窑头罩冷却水套损坏问题的解决措施

回转窑头罩冷却水套的主要作用是对给料装置的冷却，一方面可以防止其因热量过高而损坏，另一方面可以避免给料装置过热出现黏附物料，导致进料不畅。冷却水从推头下方进入冷却水套，再从推头上方的出水口排出，经由冷却水泵冷却后再次进入循环。冷却水套破损的主要有三方面的原因：第一，冷却水硬度过高，含有过高的盐分与碱化物，在冷却水套中受高温结成水垢，影响到冷却效果。水垢的厚度不均匀导致局部蒸汽出现，汽蚀冷却水套;第二，在于回转窑中的烟气含有较多水分与酸性气体如HCL等，二者相融合，在冷却水套上形成水滴，腐蚀水套表面;第三，由于停电或者人工操作不当导致冷却水泵停止工作或者阀门关闭，冷却水套被烧坏。

针对上述问题，除了要做好人工教育培训以及停电等突发事故的处理之外，还可以将水冷措施改为风冷措施，通过风冷装置来冷却给料装置，将风冷装置的内部开口通向回转窑内部，冷却风在加热后进入回转窑成为助燃风，不仅冷却了给料装置，还预热了助燃风，节省了辅助燃料，一举两得。

3.2 回转窑问题的解决措施

回转窑尾端的浇注料脱落的原因一般为受热膨胀，回转窑窑尾的护铁结构类似于“工”字，在高温下膨胀率远大于浇注料，从而膨胀变形，挤压浇注料，导致其脱落。针对这个问题可以去掉窑尾结构中浇注料内部的横向环板，同时将纵向环板深入回转窑内部的长度缩减一部分，也可以采用耐火的膨胀率小的材料作为窑尾的保护结构，通过这两种方法能够有效降低浇注料脱落现象的发生;回转窑内热灼减率过高主要原因有：焚烧温度较低，回转窑热负荷不足;回转窑内危险废物量过高或者是回转窑内供风不足;危险废弃物燃烧不够充分。对这些问题进行优化可以采用以下措施：将体积较大的物料破碎为小块物料分次进入回转窑;设置辅助燃烧装置，添加燃料或者采用扬料模块使废弃物与空气充分接触，彻底燃烧;通过变频控制降低回转窑转速，增加燃烧时间，使物料充分燃烧，降低热灼减率为5%以下。

3.3 结焦问题的解决措施

对于低熔点盐类结焦问题，可以采用以下措施进行防治：在给料时将钠、钾等成分较高的废弃物与卤素含量较高的废弃物分开焚烧，将含盐量较高的危险废弃物与溶点较高的物质搭配进行焚烧，同时合理控制炉内焚烧温度，并保持供风，除此之外，还可以选择防止挂壁的耐火内衬;对炉内已有的低熔点盐类结焦可以采用适当降低窑内温度的方法使其顺利焚烧，进入除渣系统后再提高炉内温度，对于灰渣遇冷凝固的结焦可以在回转窑后端的板上安装燃烧喷嘴使其熔化脱落，同时做好窑尾密封，防止冷空气进入。

3.4 回转窑安全问题的解决措施

针对回转窑的安全问题，可以采用连锁控制的安全系统进行防范，除此之外还可以通过机械设计法防范：

通过除渣系统水封槽进行一级泄压，除渣系统的水封槽在回转窑焚烧系统的运行中起着将窑内烟气与外界隔绝的密封作用。当窑内压力高于安全设定值时，烟气自动突破水封槽，保证焚烧系统的安全;

通过紧急排放烟囱进行二级泄压，这种方法是在二燃室顶端设计紧急排放烟囱，烟囱在处于封闭状态，当焚烧炉内的压力突破极限值时，内部的高压烟气就能够冲开烟囱排出，保护系统安全，出于环境考虑，烟囱排出口可以设置净化装置或者烟气收集装置，以便于烟气净化或者对其进行二次处理。

4 结束语

随着我国社会的飞速發展，危险废弃物的种类与数量正在不断增加，造成严重的环境问题，给人们的健康也带来巨大危害。回转窑焚烧系统在处理危险废弃物时，具有广泛的物料适应性，同时操作简便，是当前处理危险废弃物的最佳方式，被广泛地应用于我国危险废弃物处理中。但当前国内回转窑焚烧系统仍然不够完善，运行成本较高，而且在实际运行中产生了很多问题，应用虽然广泛，发展却仍然缓慢。随着我国社会的发展，危险废弃物的种类与数量必然会越来越多，因此需要对当前回转窑焚烧系统进行优化，降低运行成本，提升回转窑处理危险废弃物的效率。

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收稿日期：2019-01-11

作者简介：唐宝（1987-），男，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为工业危险废物处置。