摘要：危險廢物的處置一直是人們關注的問題。介紹了回轉窯的燃燒系統。典型的危險廢物處理過程，通過工程實例表明，快速冷卻塔、干式反應器、布袋除塵、洗滌塔組合工藝燃燒煙氣，可實現污染物排放標準。焚燒可以有效地破壞廢物中的有毒、有害和有機廢物，是實現減少危險廢物和無害的非常快、比較有效的技術。焚化處理適用于危險廢物，不適合回收其有用的成分，具有一定的熱值。經過20多年的發展，國外用于危險廢物焚燒技術的處理已相當成熟，可用于工業危險廢物焚燒爐的處理:回轉窯焚燒爐、液體噴射焚燒爐、熱解焚燒爐、流化床焚燒爐、多層焚燒爐及其他類型的爐。其中，回轉窯焚燒爐是用于焚燒工業危險廢物的主流爐。關于我國危險廢物處置的具體情況，政府鼓勵地方優先采用基于回轉窯的焚燒技術。

:近年來，水泥窯協同處置固體廢物技術風起云涌，眾多傳統水泥生產企業紛紛涉足固體廢物處置。為規范水泥窯協同處置固體廢物污染防治，制定了相關標準和政策：HJ662—2013《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》、GB30485—2013《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》、《水泥工業污染防治技術政策》（環境保護部公告2013年第31號）、《水泥行業清潔生產評價指標》（發展改革委公告2014年第3號）、GB30760—2014《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》、《水泥窯協同處置固體廢物污染防治技術政策》（2017年環保部出臺）。政策鼓勵研發的新技術有：協同處置固體廢物的水泥窯在生產過程中的污染物減排技術；提高協同處置固體廢物量的水泥窯利用技術，如大投加量固廢離線燃燒系統；協同處置固體廢物的預處理技術，如高質量垃圾衍生燃料（RDF）制備技術等。水泥窯協同處置生活垃圾是生活垃圾處理方法之一。不同的工藝其二噁英生成幾率和產生量不同，不同的工藝的垃圾入爐水分、產生焚化氣（或熱解氣）熱值、點火啟動方式、熱載體入爐溫度、渣冷卻方式、熱利用效率等也不同。正確分析各種工藝優缺點有利于提高水泥窯協同處置生活垃圾技術水平，促進該技術的發展。

1、回轉窯焚燒系統
 

示意圖1

1.1基本原理

回轉窯焚燒爐，又稱回轉窯，是從水泥回轉窯演變而來的。主體是一種可旋轉的水平圓柱殼體，殼體由鋼板制成，襯耐火材料。管子的軸線和水位的保護。有一定的傾斜度，固體和半固體廢物從高端(頭部)通過進料機進入窯內，隨著缸體的旋轉緩慢地向尾部移動。窯體旋轉使物料在燃燒和燃燒空氣的過程中充分接觸，完成干燥、燃燒、燃燒、氣缸體的整個過程，進入燃燒室和燃料渣的特性，由飛機的灰和渣排放。根據爐氣和固體流動方向的不同，或回轉窯中熱源(燃燒器)的位置，回轉窯可分為上游和下游兩種形式，在回轉窯的前進方向上進行保存。煙道氣體流量相同，也稱為逆流。回轉窯的設計適合于進料和預處理，可增加煙氣的時間，在危險廢物焚燒系統中得到廣泛應用。逆流回轉窯更適用于含水率高或熱值低的危險廢物(如污泥)。

1.2典型工藝

回轉窯焚燒爐具有廣泛的材料適用性，可同時處理固體、液體和氣體的危險廢物。回轉窯是一個中空的鋼瓶，有輕微傾斜的內襯和耐火磚，通常很長。經過預處理和兼容性的各類危險廢物通過不同喂養方式進入燃燒系統,在自身重力和回轉窯的連續旋轉,浪費的推動力下爐體翻轉和助燃空氣充分接觸,完成干燥(水蒸發)、氣化和燃燒過程,后殘留的預熱器成渣,渣通過水封機連續放電。

2、關鍵設備分析探討

2.1立式焚化爐
 

示意圖2

立式焚化爐是基于傳統立式爐開發的適合垃圾焚化的爐型。立式焚化爐以結構簡單，操作方便，處理量適中的特點在水泥窯協同處置生活垃圾工藝中得到應用。其采用上部進料、下部出料、上部出氣、下部（或腰部）供氧燃燒的運行方式，是基本的傳統煅燒爐型之一。立式焚化爐的主要功能是燃燒或焚化。生活垃圾燃燒或焚化后的有機物灰渣隨焚化氣直接進入水泥窯系統，無機渣的體積小于原垃圾體積的5%。無機渣中固體物為金屬、陶瓷片、磚瓦片、玻璃等，金屬物分揀回收；分揀剩余無機渣作為水泥原料使用；有機物燃燒產生高溫煙氣、粉塵和含有熱值的焚化氣送至水泥窯的預分解爐供熱和降解二噁英。

2.2回轉熱解爐

回轉熱解爐是基于回轉窯共性技術的油砂油頁巖煉油行業的ATP爐和噶勒特爐基礎上開發的垃圾熱解爐型。不同于常規用于煅燒的回轉窯，熱解爐是將升溫至較高溫度（650℃左右）的固體熱載體與常溫垃圾在熱解爐進料端混合將熱量傳遞給垃圾，使垃圾在無氧或少氧的狀態下達到熱解溫度（400~450℃），生成二噁英含量很少的熱解氣和渣。渣在窯頭（出料端）繼續加熱至較高溫度（650~750℃）后經過爐內篩分將部分高溫細渣再次送至窯頭進料端與垃圾混合熱解。部分熱解氣作為燃料為熱解爐供熱；多余的熱解氣作為燃料送至水泥窯預分解爐，并在預分解爐中降解。熱解爐供熱端的熱解氣燃燒后產生含氧量較少的高溫煙氣（800℃以上）從窯頭到窯尾的流動過程中也將熱量傳遞給垃圾，同樣達到熱解的功效。垃圾熱解的途徑基于上述的固體熱載體法和高溫煙氣接觸法。在整個熱解過程中，垃圾與氧氣接觸的幾率小，因而二噁英產生量也少。

2.3烘干機

垃圾烘干機的熱源來自篦冷機的部分或全部高溫廢氣（約250℃）。無論是篦式烘干機還是回轉烘干機，烘干機內垃圾平均溫度都在150℃左右。烘干氣用于篦冷機作為冷卻氣體終進入窯中，使烘干氣余熱得到合理利用。

3、關鍵工藝分析探討

3.1爐型與二噁英生成

熱解爐與立式焚化爐功能的區別是熱解與焚燒。雖然終產生的無機渣基本相同，但熱解與燃燒機理有著本質區別。前者是將有機物在無氧或缺氧狀態下加熱，使高分子碳氫鏈裂解為低分子碳氫化合物為主的燃氣、中等分子的燃油以及碳黑混合物的化學分解過程，后者是碳氫化合物在有氧或富氧條件下的氧化放熱反應，生成CO2和H2O。焚燒法易產生大量二噁英和呋喃，而二噁英是目前世界上具有非常毒性的有機物之一。燃燒的氧化反應和塑料制品中的氯是二噁英生成的環境條件，800℃以上高溫雖能分解大部分二噁英，但燃燒中重金屬的熱態活躍原子又成為二噁英還原的觸媒，在300~500℃的溫度環境下重新生成二噁英。垃圾熱解是在無氧或缺氧環境下對垃圾進行高溫加熱使其熱裂解的過程。垃圾熱解不僅杜絕了氧化反應生成條件，而且減少二噁英前體物的生成，從根本上抑制二噁英的產生。由于垃圾中的重金屬沒有高溫氧化的條件，不易生成促進二噁英生成的催化劑，因而可以說從源頭杜絕二噁英的生成。

3.2用氧量

CO2的生成量立式焚化爐協同處置工藝的垃圾在焚化前未經烘干脫水，含水量為20%左右（夏季含水量更高），甚至需要在垃圾中摻和適量的煤炭才能焚化。因此不預烘干處理垃圾的CO2生成量高。同時由于垃圾含水量高導致焚化氣熱值較低，焚化氣熱值低于3500kJ/Nm3對分解爐的穩定性有一定的影響。

結語:近年來，隨著對危險廢物的監管力度加大。大型回轉窯焚燒技術將在危險廢物處理中得到更廣泛的應用。


供稿 | 余朋輝

審核 | 楊建軍 馬姍姍