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隨著國(guó)名經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)回轉(zhuǎn)窯垃圾和生活垃圾成倍增加，它們帶來的危害已成為不可忽視的生態(tài)環(huán)境問題。我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物集中處置設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后, 大部分危險(xiǎn)廢物處于低水平綜合利用、簡(jiǎn)單貯存或直接排放狀態(tài)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，,我國(guó)城市生活回轉(zhuǎn)窯垃圾已達(dá)115 億噸/ 年,人均日產(chǎn)量1～2kg/ 人·日,正以8 %～10 %的速度增長(zhǎng),占地約5 億m2 ,由于處理量< 50 % ,垃圾逐年累計(jì)增加。工業(yè)垃圾約為生活垃圾的10～11 倍，,到1995 年累計(jì)量已有6614 億噸。值得注意的是生活垃圾中的醫(yī)院垃圾,其增長(zhǎng)和累計(jì)增長(zhǎng)速度也是驚人的。本發(fā)明涉及用于將煤粉注入利用煤粉作為燃料以便產(chǎn)生優(yōu)異的水合水平的生石灰的回轉(zhuǎn)窯中的方法以及燃燒器。本發(fā)明煅燒被加入到回轉(zhuǎn)窯中的石灰石，并且使用煤粉作為向加入到該回轉(zhuǎn)窯中的石灰石供熱的熱源的燃料。本發(fā)明還提供了通過使用煤粉來生產(chǎn)生石灰的方法和設(shè)備。本發(fā)明可以利用粉末狀礦物燃料(在下文中是指煤粉)，該粉末狀礦物燃料是在焦炭加工和冷卻過程中產(chǎn)生的，并且被集塵器所收集，以便用于生產(chǎn)優(yōu)異的水合水平的生石灰，并同時(shí)降低了SOx(硫化物)和NOx(氮化物)的生成。

面對(duì)這一嚴(yán)峻形勢(shì), 我國(guó)對(duì)危險(xiǎn)廢物集中處置制定如下規(guī)劃目標(biāo): 2003 年, 建設(shè)一批前期基礎(chǔ)好具有示范作用的危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物集中處置工程。2004 年, 建設(shè)設(shè)區(qū)城市的醫(yī)療廢物集中處置工程和其他危險(xiǎn)廢物處置工程。2005 年, 全國(guó)所有地區(qū)(行署、自治州) 建成醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施, 邊遠(yuǎn)縣(旗) 因地制宜建設(shè)醫(yī)療廢物安全處置工程。根據(jù)這一規(guī)劃目標(biāo), 處理危險(xiǎn)廢物成為了目前普遍研究的問題。

采用焚燒法處理生活垃圾回轉(zhuǎn)窯是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛采用并行之有效的方法。實(shí)踐證明,焚燒法能夠最大限度實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾的減量化、無害化、資源化,而且具有占用土地資源最少的優(yōu)點(diǎn)。回轉(zhuǎn)窯是焚燒法中應(yīng)用最多的一種爐型，該爐型技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單靈活，廣泛用于焚燒各種類型固體、半固體和液體廢棄物，尤其適用于焚燒含水率較高、難處理工業(yè)廢棄物及危險(xiǎn)廢棄物，它以處理量大、有害成分破除率高和設(shè)備簡(jiǎn)單可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，而被各國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[[1]]。聯(lián)系我國(guó)當(dāng)前危險(xiǎn)廢物處置的具體情況, 政府鼓勵(lì)地方優(yōu)先采用回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)[2]。

1 回轉(zhuǎn)窯式危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)

1.1焚燒特性

(1)  焚燒爐溫度：≥1100℃；

(2)  煙氣停留時(shí)間：≥2s；

(3)  焚燒效率：≥99.9%；

(4)  焚毀去除率：≥99.99%

(5)  焚燒殘?jiān)�的熱灼減率：<5%。

1.2處理對(duì)象

回轉(zhuǎn)窯式焚燒系統(tǒng)能焚燒各種垃圾，包括醫(yī)院垃圾、危險(xiǎn)品、混合垃圾等;垃圾的狀態(tài)可以為固態(tài)，液態(tài)，半固態(tài),漿狀及氣態(tài)，我公司處理的的危險(xiǎn)廢物種類分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1   危險(xiǎn)廢物分類   單位：t/a

1.3焚燒法處理危險(xiǎn)廢物的回轉(zhuǎn)窯工藝流程

(1)基本工藝流程框圖

以某項(xiàng)目為例，工藝系統(tǒng)總體流程如圖1所示。

(2)廢物處理流程說明

1)運(yùn)輸貯存：危險(xiǎn)廢物利用專用容器及車輛集中收集運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，經(jīng)檢測(cè)、驗(yàn)證、計(jì)量后，需焚燒處理的危廢和經(jīng)過預(yù)處理后需焚燒的危廢用專用容器和車輛運(yùn)入暫存間內(nèi)，卸入儲(chǔ)料池和儲(chǔ)料罐內(nèi)。

2)  破碎預(yù)處理系統(tǒng)：主要處理不能直接焚燒的危險(xiǎn)廢物，對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行破碎（進(jìn)料粒度要求不大于200mm），使之滿足焚燒進(jìn)料的要求。

3)  廢物焚燒：采用旋轉(zhuǎn)窯型焚燒爐技術(shù)焚燒處理、經(jīng)過二燃室高溫處理后的煙氣則先經(jīng)余熱利用和降溫、凈化后達(dá)標(biāo)排放。產(chǎn)生的殘?jiān)�送填埋�?chǎng)直接填埋，飛灰經(jīng)穩(wěn)定固化填埋。

4)  醫(yī)廢收運(yùn)車輛和周轉(zhuǎn)箱消毒和清洗；每次運(yùn)送完畢，均在廠內(nèi)對(duì)運(yùn)車輛和周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行消毒、清洗。清洗污水收集入污水消毒處理設(shè)施。

5)  廢氣罐每次焚燒完成后，循環(huán)使用。

6)  飛灰處理：將余熱鍋爐、急冷脫酸、煙氣凈化產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過穩(wěn)定固化處理后，送填埋場(chǎng)填埋。

7)  焚燒殘?jiān)�：回轉(zhuǎn)窯焚燒殘?jiān)�送填埋�?chǎng)，經(jīng)鑒別合格后，進(jìn)行封閉填埋。二燃室、沉降室產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過高溫處理，經(jīng)鑒別合格后，進(jìn)行封閉填埋，降低運(yùn)行成本。

2回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及存在的問題

2.1技術(shù)特點(diǎn)

(1)對(duì)垃圾的適應(yīng)范圍廣

回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐可以分別接受固體及液體進(jìn)料; 可以處理各種不同形狀的固體、液體廢物; 可以處理熔點(diǎn)低的物質(zhì); 可以將桶裝或大型塊狀固體廢物直接送入窯內(nèi)處理; 通過自動(dòng)調(diào)節(jié)爐體的回轉(zhuǎn)速度, 進(jìn)風(fēng)量及進(jìn)料量來控制垃圾的燃燒情況, 因此對(duì)物理成分不同的垃圾具有很強(qiáng)的適應(yīng)性, 可以承受垃圾形態(tài)(粘度, 水分, 粒徑) 熱燃值、進(jìn)料量等條件變化的沖擊[2]。

(2)運(yùn)行可靠

由于回轉(zhuǎn)窯爐體與爐膛結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)計(jì)且內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件, 加上耐高溫材料的使用, 因此, 不存在磨損和高溫?fù)p壞零部件的問題, 可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。

(3)運(yùn)行和維修費(fèi)用底

由于設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠, 爐膛內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)機(jī)械, 因此制造及維修費(fèi)用較低, 與其它爐型相比運(yùn)動(dòng)功率小,噪音低且比較節(jié)能, 爐膛內(nèi)耐火磚爐襯定期維修約每年一次, 平時(shí)只需對(duì)爐外的動(dòng)力部分進(jìn)行日常維護(hù)便可。

(4)自動(dòng)化程度高

除自動(dòng)化程度很高的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)外, 還配有手動(dòng)控制做備份, 并配置監(jiān)視器, 可在控制室內(nèi)對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。在運(yùn)行過程中計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)推料器頻率, 以控制垃圾進(jìn)料量, 調(diào)節(jié)爐體轉(zhuǎn)速, 以控制垃圾在爐中的停留時(shí)間(0.5～1h ) , 調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量和燃燒器的啟閉, 以控制燃燒溫度。通過計(jì)算機(jī)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)控制, 達(dá)到良好的焚燒效果。自動(dòng)化程度高, 工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
2.2存在的問題

(1)煙氣中含塵量高

回轉(zhuǎn)窯式爐由于爐內(nèi)物料在爐體旋轉(zhuǎn)作用下不停翻滾與強(qiáng)湍流煙氣接觸, 在物料得到充分燃燒的同時(shí), 容易導(dǎo)致煙氣中粉塵含量偏高。

(2)熱效率低

為保證垃圾能夠充分燃燒, 系統(tǒng)對(duì)過�？諝庑枨罅扛�, 這時(shí)在負(fù)壓的作用下, 窯內(nèi)有大量的熱量將被帶走, 熱效率底。

(3)窯頭部位可能泄露窯內(nèi)煙氣

回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料口在窯頭部位, 在進(jìn)料過程進(jìn)料口可能泄露窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣, 如何避免這一問題, 關(guān)鍵是設(shè)計(jì)和運(yùn)行回轉(zhuǎn)窯及二次燃燒要控制在負(fù)壓約0. 5kPa, 以免有毒的未完全燃燒氣體逸出爐外, 由于負(fù)壓必需嚴(yán)格回轉(zhuǎn)窯的氣密度, 氣密度不佳易造成大量空氣的吸入, 這樣便難以維持爐內(nèi)適當(dāng)?shù)臏囟? 這是技術(shù)的關(guān)鍵。

(4)尾部易形成熔渣

由于醫(yī)療垃圾當(dāng)中的玻璃制品含量較高, 在回轉(zhuǎn)窯的高溫焚燒過程中, 玻璃易結(jié)成大塊熔渣, 堵塞窯尾的出灰口。解決這一問題，需要深入研究垃圾的結(jié)渣機(jī)理，制定合理的焚燒方案, 消除大塊熔渣的形成條件。

3回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的優(yōu)化

3.1危險(xiǎn)廢物焚燒結(jié)焦原理和防止措施

(1)危險(xiǎn)廢物焚燒結(jié)焦原理

由于危險(xiǎn)廢物成分復(fù)雜，含鹽和玻璃等低熔點(diǎn)的物質(zhì)，在焚燒過程中形成熔融和半熔融狀態(tài)。

危險(xiǎn)廢物焚燒內(nèi)壁面的積灰、結(jié)渣是一種普遍現(xiàn)象，在爐膛內(nèi)火焰中心處的溫度高，燃料中的灰分大多呈熔化狀態(tài)，結(jié)渣主要由熔化或部分熔化的顆粒碰撞在熔融的沉淀物形式出現(xiàn)在內(nèi)表面上。造成結(jié)渣的主要原因是灰份的成份及其熔點(diǎn)。廢物焚燒形成結(jié)渣由于灰層的形成和惰性氣體的比例增加、氧化劑穿透灰層進(jìn)入物料深部與可燃物進(jìn)行反應(yīng)也愈困難,整個(gè)反應(yīng)減弱。溫度比焚燒段有所下降，這就是燃盡階段的到來，直到整個(gè)剩余可燃質(zhì)燒盡[3]。

焚燒爐膛火中心溫度一般可達(dá)1000℃，燃料中的灰份大多呈熔化狀態(tài)，而四周壁附近煙溫較低，如果煙氣中攜帶的灰粒在接觸壁面時(shí)仍呈熔化或粘性狀態(tài)，則會(huì)逐漸粘附在管壁上形成緊密的灰渣層。焚燒爐結(jié)焦由許多復(fù)雜的因素引起，如爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)、爐型、燃燒器布置方式及結(jié)構(gòu)特性，廢物的尺寸等都將影響爐內(nèi)結(jié)焦?fàn)顩r。保證空氣和燃料的良好混合，避免在內(nèi)壁附近形成還原性氣氛，合理而良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況是防止鍋爐內(nèi)結(jié)的前提。

了解低熔鹽等生成的特點(diǎn)，對(duì)于控制低熔鹽粘結(jié)形成的結(jié)焦是十分重要。一般可以通過對(duì)廢物的元素分析來判定廢物的灰渣特性。在焚燒處理廢物的過程鹽類物質(zhì)由于和其它元素的化合分解成份會(huì)被改變，它們會(huì)和其他組份重新結(jié)合成新的組份。

一個(gè)典型的例子是堿性成分(鈉、鉀)和鹵化物(氯、氟)的結(jié)合。需要處理的廢物中大多都含有氯或氟，當(dāng)處理的其他廢物中含有鈉或鉀時(shí)，低熔鹽就會(huì)形成。典型的鈉鹽(NaCl)，單一成份的熔點(diǎn)是800℃。通過化學(xué)結(jié)合鈉和氯時(shí)它會(huì)變得非常粘稠，它會(huì)發(fā)生自身粘結(jié)并粘附其它物質(zhì)。一個(gè)大的塊狀物或長(zhǎng)圓狀物一旦形成，就會(huì)粘結(jié)更多的其它物質(zhì)。這些粘狀物在它完全被覆蓋前可能得不到充分的焚燒分解。它們落到灰渣處理系統(tǒng)，會(huì)發(fā)生阻塞。

灰渣的熔點(diǎn)還與其鹽類組份的比例有關(guān)。如氯化鈉和硫酸鈉組合物的熔點(diǎn)低于純鹽的熔點(diǎn)；當(dāng)兩者的比例接近60/40時(shí)為最低。

(2)回轉(zhuǎn)窯防焦和除焦

回轉(zhuǎn)窯的尾部結(jié)渣如下圖所示。防止結(jié)渣的措施是選用高效的密封材料。此類結(jié)渣的處理是利用安裝在回轉(zhuǎn)窯后端板上除焦燃燒噴嘴進(jìn)行熔化使其脫落。  

圖2  NaCl- Na2SO4系統(tǒng)熔點(diǎn)

1)  防止低熔鹽的結(jié)焦措施

主要辦法是控制廢物的進(jìn)料和控制焚燒爐的燃燒溫度。

進(jìn)料時(shí)將鈉鉀鹽分的廢物和鹵素含量高廢物安排在不同的時(shí)間段進(jìn)行焚燒。

對(duì)于含鹽量較高的廢物采取與其他廢物搭配，摻入溶點(diǎn)高的物質(zhì)如石灰等。

控制焚燒溫度，合理供風(fēng)。

選擇防掛壁的耐火磚。

密封采用國(guó)外技術(shù)，減少漏風(fēng)，防止煙溫降低而導(dǎo)致結(jié)焦。

2)  對(duì)已經(jīng)結(jié)焦的措施

如果觀察到窯內(nèi)出現(xiàn)低熔鹽結(jié)焦時(shí)，可以適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯燃燒溫度。待低熔鹽順利焚燒進(jìn)入出渣系統(tǒng)后將窯內(nèi)溫度調(diào)整到正常運(yùn)行溫度。

在窯尾設(shè)燃?xì)馊紵�器，�?duì)于已經(jīng)結(jié)焦的物質(zhì)采用高溫融化的方法使其熔化排除。

對(duì)于上述方式不能清除的結(jié)焦采用水炮或電鉆清除結(jié)焦。

3.2污染物控制工藝優(yōu)化
隨著對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)二?f英及其他污染物的排放濃度要求也越來越高，故應(yīng)該全面提高尾氣處理系統(tǒng)水平。

我公司對(duì)焚燒處置系統(tǒng)工藝路線進(jìn)行了優(yōu)化，整個(gè)處理系統(tǒng)按照歐盟2000/76/EC進(jìn)行設(shè)計(jì)，采取以下措施控制二?f英，重金屬等物質(zhì)，確保焚燒系統(tǒng)尾氣達(dá)標(biāo)排放。

(1)物料分類存放，科學(xué)配伍。廢物進(jìn)場(chǎng)經(jīng)檢驗(yàn)，驗(yàn)收，計(jì)量后，按照其物性分類存放,分別進(jìn)入固體存放區(qū)，半固體存放區(qū)，高熱值廢液罐，低熱值廢液罐，臨時(shí)廢液罐。廢物入爐前，需依其成份、熱值等參數(shù)進(jìn)行搭配，對(duì)于酸性物質(zhì)和重金屬類物質(zhì)應(yīng)控制單次進(jìn)料的數(shù)量，盡可能保障焚燒系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低焚燒殘?jiān)�的熱灼減率。

(2)余熱鍋爐設(shè)脫硝反應(yīng)室。在高溫環(huán)境及氧的作用下, 通過霧化泵將濃度為3-5%的尿素CO(NH2)2溶液提升進(jìn)入噴嘴，靠空氣壓力霧化噴入脫硝反應(yīng)室內(nèi),煙氣在噴嘴下方區(qū)域與霧化的尿素溶液充分混合,煙氣中NOX組分在O2的存在下與CO(NH2)2發(fā)生還原反應(yīng),于此同時(shí)尿素溶液水分全部被煙氣汽化，被煙氣帶走，在CO(NH2)2與NOX的比例在2：1時(shí)，NOX的還原效率在50%左右。多余的尿素轉(zhuǎn)化為氨，經(jīng)活性炭吸附，在低溫段進(jìn)一步與NOX發(fā)生還原反應(yīng)，可大大減少NOX的排放濃度。

(3)除酸采用干法和濕法兩級(jí)脫酸相結(jié)合，提高除酸效果。采用干法增濕脫酸，急冷塔出口煙道中設(shè)文丘里裝置，向內(nèi)加入脫硫劑石灰粉，在Ca/S為1-1.5時(shí)，能達(dá)到90-97%的脫酸效率。用濕法洗滌脫酸處理煙氣，進(jìn)一步提高處理效果，濕法洗滌作為干法脫酸的補(bǔ)充，確保煙污染物的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)由于焚燒物中含有氟利昂，該物質(zhì)焚燒后生成光氣，造成二次污染，采用堿液濕法洗滌，是吸收光氣的最有效方法。

采用活性碳吸附和布袋除塵器高效去除重金屬以及殘留的微量二?f英。煙氣管道上設(shè)置活性炭噴射裝置，活性炭具有極大的比表面積和極強(qiáng)的吸附能力，與煙氣充分混合，吸附煙氣中的污染物質(zhì)。布袋除塵器選用進(jìn)口PTFE濾料+PTFE腹膜材質(zhì)，將煙氣中的粉塵截留在膜的表面�；钚蕴紘娚洌珵V袋式除塵器過濾的工藝組合去除效率可達(dá)99.9%，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

4 結(jié)  論
回轉(zhuǎn)窯作為危險(xiǎn)廢物處理系統(tǒng)的主要焚燒設(shè)備，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、物料適應(yīng)范圍廣和投資小等優(yōu)點(diǎn)，在危廢處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但目前實(shí)際工程中還存在燃燒不充分、窯尾結(jié)渣、密封不嚴(yán)，脫硫效率低等工程問題。

(1) 詳細(xì)介紹了回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的各部分組成及工藝。

(2) 分析了回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在危險(xiǎn)廢物焚燒領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，以及燃燒不充分、窯尾結(jié)渣、密封不嚴(yán)，脫硫效率低等一些工程問題。

(3) 對(duì)回轉(zhuǎn)窯的結(jié)渣機(jī)理進(jìn)行了深入研究，提出了一套切實(shí)可行的除焦和防焦措施，提高了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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