危险废物焚烧运行常见问题及对策研究

王 宇

（湛江市粤绿环保科技有限公司，广东 湛江 524033）

引言

危险废物焚烧是指危险废物在焚烧炉中，在800～1 200℃的高温下与氧气接触发生的复杂燃烧过程，这个过程将危险废物转化为烟气和灰渣排出，实现危险废物无害化、减量化、资源化处置，并可以回收高温烟气的余热用于发电或者供应蒸汽、热水，是目前最有效的处置危险废物的方法[1]。目前用于危险废物焚烧的主要炉型有回转窑、炉排炉、流化床及废液焚烧炉等。其中回转窑焚烧炉的物料适应性强，设备运行维护简便，环保排放稳定，是目前危险废物焚烧的主流炉型[2]。

由于前端产废单位危险废物分类包装不规范、危险废物成分复杂、行业部分项目建设标准低、从业人员水平参差不齐等因素，导致目前大多数危废焚烧项目运行不稳定，连续运行时间短，设备问题频发。本文分析了回转窑运行过程中常见的耐火材料脱落、结焦、急冷塔挂壁、烟道堵塞、出灰口搭桥、水冷夹套系统漏水、灰渣系统故障以及堵死等故障的原因并提出解决办法。

1 耐火材料脱落或损毁导致的回转窑停炉

1.1 耐材损毁方式

回转窑耐材损坏主要包括化学侵蚀性损坏以及物理机械磨损损坏。

1.1.1 化学侵蚀性损坏

化学侵蚀性损坏主要是高温氧化造成的，化学反应式为S→SO3+SO2，在800～1 300℃下，（SO3+SO2）+SiO2及Al2O3→低熔点共聚物，低熔点共聚物腐蚀耐材，导致耐材结合强度丧失，在物料运动摩擦下形成表面脱落。

1.1.2 物理机械磨损损坏

机械磨损主要有两方面，一方面是耐火材料在转动间的扭矩力摩擦，另一方面是物料（例如铁片）旋转的物理机械磨损。

回转窑损毁主要以热剥落、机械磨损和化学侵蚀为主，窑头进料端以热剥落和机械磨损为主；干燥段均匀磨损；高温区以化学侵蚀、机械磨损为主。

1.2 耐材损毁原因

1.2.1 施工质量问题

设备供应商在耐材的设计、过程质量控制方面存在缺失（如异型砖的使用、伸缩缝的处理、保温砖的施工控制等），且焚烧项目业主单位缺少必要的现场监造导致施工质量缺乏保障。

1.2.2 物料问题

焚烧物料含水率高，加大耐火砖热震效应，对耐火砖造成极大损伤；过量投加破碎后的铁皮，磨损耐材；物料腐蚀性较大，侵蚀砖缝等，造成耐火砖表面侵蚀剥离。

1.2.3 运行问题

焚烧炉工况控制不平稳，启停炉时未按照温度曲线进行升温、降温或设备运行过程中温度波动较大，导致耐火材料开裂，砖体脱落。

1.3 运行项目耐材脱落防范措施

1.3.1 加强运行过程中的巡视和监控

监控重点：（1）加强对回转窑表层温度变化的观察和监控；（2）加强对出渣机落渣异常状况的观察。

1.3.2 温度控制

运行过程中，相关人员应严格按照温度曲线进行启停炉操作和运行过程的工况控制，避免急升温或急降温以及大幅温度波动。

1.3.3 物料配伍

相关措施包括严格控制物料入炉指标和含水率，避免侵蚀性和热震性对耐材的破坏，同时控制铁皮的入炉量，避免耐火材料急速磨损脱落。

1.3.4 停炉检查评估

每次停炉，相关人员必须入窑检查耐火材料磨损、松动、侵蚀情况，测定内径，计算磨损程度，检查伸缩缝缝隙等，按需进行局部修补；评估耐火材料剩余性能，统筹计划大修时间，保证下一运行周期内的稳定运行。

1.4 耐材更换项目耐材脱落防范措施

1.4.1 耐材选择

相关人员应根据危废焚烧项目经营范围内产废单位的废物特性，制定入炉标准，针对性选择耐火材料类型。针对物料含水率高、进料端耐材热剥落严重的，可使用抗热震性好的莫来石质、刚玉莫来石质耐材；针对窑头废液处理量大、窑头通过雾化喷枪处理废液、受设备影响的，如果雾化效果不好，该区域会出现剥落损毁，莫来石质、刚玉莫来石质耐材较适用。运行时，应增加雾化设备检查频次，同时废液处理量不宜超过30%；针对铁皮等硬料处理量大的，如铁桶等物料硬度大，物料在窑内反复旋转造成进料区机械磨损严重，可选用强度高、耐磨性好的刚玉碳化硅质耐材；针对含盐量高、物料处理量大，含钾盐、钠盐、低熔点盐的物料及易形成熔渣、渗透侵蚀耐材的，可选用铬锆刚玉质耐材；针对含氟量高、物料处理量大的，在Al2O3-SiO2系统的耐火材料中，SiO2含量越高则抵抗含氟废物侵蚀能力越低，因此采用Al2O3含量超过80%的致密高铝砖耐氟性更好[3]。

1.4.2 施工过程控制

回转窑耐材施工质量是影响耐材使用寿命的关键因素，施工过程中应注意：（1）严格把关耐火材料施工技术方案，明确过程控制、验收要求等内容；（2）在施工过程中，由专人跟进砌筑过程，对耐材外观、砌筑伸缩缝间距、拔钉铺设密度等实施专人工程监管。

2 回转窑结焦导致的停炉

2.1 结焦现状

目前危废焚烧项目回转窑内部结焦，突出表现在窑尾结圈，炉渣无法正常排出，严重的必须停炉降温后进入清焦；熔融炉渣落在炉排上，如无法及时排出或粘结在炉排侧壁上，则会逐步扩大，无法正常从出渣机排出，必须采用人工清焦，导致产能受限；生产排渣时，不定时出现较大渣块（结焦结合物料中的铁皮、铁桶），在落入出渣机前卡在下料通道处，导致后续炉渣无法排出，突发情况会导致炉排上积满炉渣甚至转变为整体结焦，必须停炉进行人工清焦，导致产能受限；二燃室出口烟道过长且部分项目存在格栅式水冷管结构，运行一段时间后易积灰结焦，必须降温停炉清理[4]。

2.2 结焦原因

导致危废焚烧项目运行结焦的原因包括物料、工艺控制等因素，生产中主要体现在以下方面：（1）焚烧物料中医疗废物、玻璃体较多，易导致窑尾结焦；（2）焚烧物料中树脂类、塑料类易燃轻抛货偏多；（3）库存物料配伍不佳，物料灰熔点低；（4）现场巡查力度不足。

2.3 结焦防范措施

2.3.1 物料配伍

相关措施包括控制入炉物料盐分在3%以下，提高入炉物料的灰熔点。

2.3.2 工况控制

相关措施包括调整焚烧工况，保证窑尾温度相对稳定，避免窑尾温度降幅过大；合理控制燃烧段、燃尽段位置，通过窑体红外温度判定，调整转窑转速，控制燃尽段在距离窑尾0.5～1 m处；窑尾燃烧器不使用时及时退出，避免过量供氧，使可燃气体在窑尾充分燃烧，释放大量热量，造成窑尾温度过高，同时避免因燃烧机冷却风风压造成回转窑焚烧下料粘附在二燃室侧壁，以及阻隔窑尾废液喷枪喷射路径，造成液滴滴落附着在二燃室侧壁；出现回转窑物料结圈，应定期减缓或暂停投料，提高窑尾温度，及时将窑尾的挂焦熔下，保证灰渣及时排出。

2.3.3 增设观察孔/高温摄像头

相关措施包括在窑尾、炉排开设观察孔、清焦孔/高温摄像头/可移动式监控视频，便于观察窑尾及炉排的结焦、落渣情况，以便及时发现处理；观察孔观察效果较差时，增加冷却风吹扫。

2.3.4 加强巡视

加强运行过程中的现场巡查，具体措施包括（1）加强窑尾观察孔/高温摄像头巡视频次；（2）加强检查出渣机落渣口下料情况；（3）加强检查炉排积灰、积渣情况。以上检查可定为0.5 h/次或1～2 h/次，具体可根据项目结焦情况确定频次。

2.3.5 清焦保障

相关措施包括（1）在易结焦处开设清焦孔、观察孔（转窑窑尾、二燃室），在线进行清灰、清焦；（2）增加高效清焦设备，推荐增加手持式凿岩机、钢丝网兜等设备，遇强度高焦块，可借助工程机械力量击碎。

3 急冷塔挂壁、烟道堵塞、出灰口搭桥

研究和实践表明，300～400 ℃是二噁英在烟气中低温再生成的活跃温度段，因此为避免危险废物焚烧后产生的高温烟气重新合成二噁英，需要采用烟气急冷塔迅速越过300～400 ℃。降温后的烟气中含有酸性气体（如HCL、HF、SOx、NOx），因此常采用湿式洗涤塔，利用碱液与烟气的良好接触洗去烟气中的酸性气体，此过程脱酸效率常大于99%，但同时会产生大量高盐废水。实践中为最大限度实现节能环保的目的，一般将湿式洗涤塔的高盐废水通过双流体喷枪回喷到急冷塔，在实现烟气迅速降温的同时消耗高盐废水，高盐废水中的盐在急冷塔底部析出成为飞灰。急冷塔在运行过程中主要存在以下问题：由于高盐废水采用双流体喷枪雾化后回喷急冷塔，受雾化效果影响，废盐不仅在急冷塔底部析出，而且在急冷塔内壁析出。如在运行过程中未及时发现，其短时间内会在急冷塔内壁形成厚达数十厘米至数米的致密盐层，出现挂壁的情况，致使急冷塔有效空间大大减小，影响急冷塔降温效果，严重时甚至导致焚烧装置停炉。

急冷塔出灰方式一般有两种，一种为螺旋出灰，一种为插板阀出灰，由于急冷塔出口烟道位于锥口底部，如未能及时发现并出灰，极易造成该处烟道堵塞。插板阀式一般定时出灰，内部积灰情况不易察觉；螺旋出灰易出现搭桥，同样会造成积灰堵塞烟道问题。

3.1 急冷塔挂壁的预防及清除

3.1.1 预防

3.1.1.1 设计预防

在急冷运行过程中，喷枪布置位置、角度、喷射半径等直接决定了雾化颗粒区域的重叠情况，大面积的重叠区域会导致雾化颗粒变大，延长蒸发时间，同时造成急冷塔湿壁或湿底现象，而在湿壁与湿底的过程中，杂盐晶体颗粒会随着水分的蒸发快速析出长大，导致挂壁速率加快，因此合理设计喷枪角度、喷射半径及急冷塔半径至关重要。

3.1.1.2 喷枪的定期检查和维护

回喷高盐废水，急冷喷枪会随着运行时间增长而出现磨损或堵塞，造成雾化效果乃至急冷工况变差，提升挂壁概率。因此需要定期维护及更换喷枪，实践中推荐使用哈氏合金材质喷枪。

3.1.1.3 运行期间急冷喷枪工艺参数调节

相关人员应根据实际运行经验及设计参数，监控及调节急冷泵出口压力、阀开度，以及压缩空气压力，及时监控和调节水压、水量、压缩空气压力参数，可以保障雾化效果。

3.1.2 清除—压缩空气吹扫

相关措施包括在急冷塔不同层高处增开观察门，运行中每班定时用压缩空气进行吹扫。

3.2 下灰口改造

将急冷塔出灰口上提（根据焚烧炉实际情况确定提升高度）（见图1），扩大出灰口口径，保留插板阀，状态设置为常开，下接一个法兰和平口连接板，灰斗边沿采用柔性密封胶处理，灰斗和插板阀连接板采用平面接触，依靠螺旋升降杆提升并增加两者接触压力，可实现密封和快速拆卸。由于灰斗和急冷塔形成一个整体密封腔室，加大了锥斗储存容积，有效解决了该处烟道堵灰问题。更换灰斗时，可利用插板阀进行密封切换。

图1 下灰口改造示意图

同类的出灰都可借鉴此种密封出灰方式（如锅炉出灰等），需要内衬吨袋的可挂在灰斗内侧。

4 进料溜槽水冷夹套系统漏水

回转窑进料溜槽的水冷夹套主要对溜槽进行冷却降温，进料通道本体外围形成一个封闭的冷却水腔。由于焊接质量和介质高温的腐蚀影响，焊缝会出现漏水的情况，冷却水流入回转窑内容易造成耐火泥、耐火砖热震炸裂，须对水冷夹套的焊缝进行及时补焊。水冷环漏水导致焚烧炉间歇性停产，影响生产的连续性和稳定性。

在实际生产中可采用以下方案：（1）采用加强焊接法：在原焊缝处加焊一个2～3公分的加强板，把原焊缝包进加强板内，保证原焊缝与冷却水隔离，杜绝氧化腐蚀。（2）涂刷环氧树脂法：在铁板触水面涂刷环氧树脂，有效隔离冷却水和铁板。（3）简单临时处理法：利用塑钢泥将漏点或焊缝进行封堵或涂层遮盖，可实现快速补漏。（4）安装工艺处理法：安装水冷夹套时，须把焊缝放在上部，可有效降低漏水频率，同时也有利于补焊作业操作。

5 灰渣系统故障以及堵死

5.1 出渣机

5.1.1 现状影响

目前回转窑焚烧炉主要采用刮板出渣机出渣，刮板出渣机运行过程中的主要问题有：链条频繁脱轨并且尾部落渣严重；由于出渣机偏小，炉排至出渣机落渣口设置格栅，大块物料和炉渣需要人工频繁清理；刮渣机运行过程中链条脱轨，影响系统的正常出渣以及投料负荷；出渣机尾部落渣严重，影响现场工作环境，如落渣兜接不好散落地面，极易随风吹散或鞋底携带，造成其他位置的二次污染；由于清理不及时或短时间大量焦块拥堵，落渣口极易发生堵死现象，导致需要降温疏通或停炉检修，严重制约生产连续性，增加运行能耗。

5.1.2 建议方案

相关措施包括：优化出渣机设计选型，增加出渣机运行过程的维护保养，根据出渣机链条状态，定期调整刮渣机链条松紧度，建议增加自动涨紧装置；选用传统尾部设计角度70°左右的出渣机，加大宽度和深度，并使用外循环回链方式；内部落渣处做两侧链条斜护板，起到对链条的保护作用，避免大块落渣扎到链条；采用驱动稳定性好的叉形驱动轮+环链类型的出渣机，可降低链条脱落概率。链条、驱动轮、刮板磨损，可以采取提高材质的耐磨性能等措施，同时做好备品备件库存，加强设备巡检，及时更换和维护，同时优化链条涨紧机构，增加自动调节涨紧机构，可使链板在受力时自动调整链板张力，避免链板卡阻或受力过大导致扭曲变形和断裂。

5.2 炉排

5.2.1 现状影响

为确保焚烧炉渣热灼减率满足国家标准要求，目前部分回转窑在窑尾设计有炉排辅助燃烧，炉排在运行过程中的主要问题有：炉排机械限位故障率高、信号不稳定，炉排常出现不动作的问题，导致炉排积料无法排出，轻则需降温疏通、重则需停炉清理；物料熔融时直接在炉排及炉排水冷壁上冷凝结焦，不易排出，小焦块搭桥逐步长大为大焦块结焦堵塞，需停炉降温清理；炉排片受烟气及含盐物料侵蚀、块状渣块冲击，易发生变形、断裂、脱落等现象；炉排至出渣机落渣口较近，大块物料或短时较多炉渣无法顺畅落下，造成频繁开炉门清理；炉排片脱落容易造成炉排卡死，直接导致停炉，维修周期一般在10天以上。

5.2.2 建议方案

相关措施包括：在对限位开关位置增加密封保护，减少对限位开关的腐蚀、污堵，避免损坏或误报，改为类似进料装置的光电式接近开关；提升炉排片材质或将表面材质提升为抗磨、抗腐蚀材质；增加双级推到位限位，在一级限位故障时有二级限位保护；增加炉排高温摄像头，实时观察炉排结焦和大渣块情况，或取消炉排，改为直接落渣至水冷出渣机结构；取消炉排水冷壁，改为耐火浇注料形式，避免水冷壁漏水故障。

6 结语

随着经济社会的发展，各行各业产废单位产生的危险废物种类日益繁多，成分愈发复杂，这对危废处置单位提出了更高要求。危险废物焚烧运行管理涉及范围广，需要相关人员从工艺设计、项目建设、运行管理等方面进行统筹考虑，通过市场、技术、生产三位一体的精细化管理，有效提升焚烧整体运行水平，实现危险废物无害化、减量化、资源化处置。本研究对回转窑运行过程中常见故障的原因、预防措施、建议及改善方案等进行了总结，为危险废物焚烧类似项目改善运行工况提供借鉴和参考，有利于危废焚烧处置企业提高生产运行管理水平，并提升企业的经济效益和社会效益。