北京机电院回转窑设计部分文献总结(2)

回转窑外表面温度设计值一般为180℃，波动范围为150～360℃。温度过高或过低，会加大对回转窑外包钢板的腐蚀，影响使用寿命。对回转窑外表面温度进行监测，一般通过红外监测仪进行。

根据国家危险废物控制标准，烟气中的含氧浓度应为6%～10%，二燃室出口烟道装有氧含量检测仪，监测烟气中含氧浓度控制在6%～10%。

二燃室出口处烟气的氧含量和温度参与进料连锁控制。只有当温度、氧含量高于设定的最低限值时才允许进料，这样可以保证危险废物燃烧充分，降低颗粒物带出量及延长耐火材料使用寿命。

三、回转窑处理危险废物工程中的问题

3.1安全问题

回转窑系统存在的最大安全问题是：回转窑内压力在短时间内迅速增高，超过极限值，造成设备损坏，有害烟气等物质外泄，甚至发生爆炸。造成回转窑内压力迅速升高的主要原因有：回转窑内的危险废物发生爆燃；系统突然停电，导致后续烟气处理系统中引风机停止工作。

（1）除渣机水封槽的一级泄压。

除渣机水封槽正常运行时起到密封作用，使窑内烟气与外部大气隔绝。当窑内压力高于安全设定值时，烟气就突破水封自动泄放，保证焚烧系统的安全。

（2）紧急排放烟囱的二级泄压。

二燃室的顶端设计一段紧急排放烟囱。烟囱通向室外，系统正常运行时处于封闭状态，但当焚烧系统内的压力达到限定值时，内部高压烟气就可冲开烟囱上的门盖，排向大气，保护系统的安全。

3.2结焦问题

回转窑处理危险废物的结焦情况主要分两类：

第一类结焦：低熔点盐类在炉内的结焦，其形成的原理是在焚烧处理废物的过程中，危险废物在高温下会进行分解，分解后的元素在高温下会重新组合，形成一部分低熔点盐类（主要是碱性成分和卤化物的结合）。这些低熔点盐类在高温下非常黏稠，可以自身黏结并粘附

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其它物质在回转窑内结焦。

这类结焦不易清除，主要办法是控制废物的进料和控制焚烧炉的燃烧温度，通常是采用如下一些措施防止结焦：①进料时将含有钠、钾等成分的废物与卤素含量高的废物安排在不同的时间段进行焚烧处理；②对于含盐量较高的废物采取与其他废物搭配，例如掺入熔点高的物质如石灰等，再进行焚烧；③选择可防止挂壁的耐火砖；④控制回转窑内温度，合理供风。

如果窑内已经出现较严重的结焦，可适当降低回转窑燃烧温度，待低熔点盐顺利焚烧进入出渣系统后，再将窑内温度调整到正常运行温度。第二类结焦：窑尾出渣口部位的密封片处缝隙有冷空气渗入和除渣机中的水分蒸发导致局部温度下降而形成结焦。主要是由于灰渣遇冷凝固造成的，清除方式见图3，利用安装在回转窑后端板上的除焦烧嘴进行熔化使其脱落。还可采用高效的密封装置，防止冷空气的侵入。

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第二部分 回转窑焚烧系统的控制参数及调节方法

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一、回转窑焚烧系统流程

回转窑焚烧系统一般主要包括进料系统、焚烧系统、余热利用系统、尾气净化系统等部分。为确保烟气达标排放，尾气净化工艺采用烟气急冷、干法脱酸、活性炭吸附、布袋除尘、湿法脱酸、烟气再热的尾气净化工艺。

危险废物由进料装置进入回转窑进行焚烧，在回转窑中经过干燥、燃烧、燃烬的全过程，焚烧后的炉渣由窑尾排出，焚烧产生的大量烟气进入二燃室；烟气在二燃室中经过1100℃以上高温燃烧，停留时间大于2秒，使有害物质得到充分分解；高温烟气进入余热利用系统降温，同时回收部分热能；降温后的烟气进一步经过急冷后，喷入活性炭来吸附二噁英，经过干式脱酸塔进入布袋除尘系统进行除尘；除尘后的烟气经过洗涤塔进一步去除烟气中的酸性物质；然后通过烟气加热器升温，最后经引风机，从烟囱达标排放。

图2 某危废处置中心的焚烧工艺流程框图

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二、焚烧过程的主要控制参数

焚烧过程是指在高温供氧的条件下通过燃烧过程处理各种可燃性废物。危险废物的焚烧过程，通常需要借助于自身可燃物质或辅助燃料，调节适当的空气输入，在适当的高温范围内持续一定时间，实现较高的焚毁率、较低的热灼减率，最大限度的降解或分解其中的有毒有害物质，并杀死病毒病菌，同时实现较低的污染排放指标。因此，正确控制危险废物的焚烧过程是实现危险废物无害化、减量化和资源化的关键因素。

危险废物的焚烧过程非常复杂，受到很多因素和参数的影响，但主要的控制理论为3T+E。据研究文献报道，对于危险废物，焚烧区域炉温达到850℃～1100℃，焚烧时间达到2s以上时，如果给予充足的氧气，则绝大多少的臭气、有毒有机物及其它有害物质均可以被分解或除去(达到焚毁去除率99．99%)。

以上四个参数并非相互独立，而是相互制约，相互影响的，其互动关系如下表所示。

三、焚烧系统的实际控制参数

在工程实际中，焚烧系统的实际控制参数主要包括系统的温度、转速、压力、氧含量等，依据安装在设备上的仪器仪表来测量和显示。焚烧温度主要指焚烧炉燃烧室中的操作温度，由热电偶来实时测量和显示。回转窑焚烧温度范围在850℃～1000℃之间调节，二燃室焚烧温度范围在1100℃～1200℃之间调节。

混合程度主要由回转窑转动和二燃室空气供给来调节。回转窑转速越高，物料翻转速度快，混合程度越好；二燃室内空气扰动大，气流湍动越强烈，混合程度越好。停留时间主要根据回转窑出口的压力来调节引风机频率。为了保证烟气不外溢，焚烧系统在微负压下运行。引风机的频率越大，系统的负压越大，烟气流速越快，停留时间越短。在回转窑出口和二燃室出口安装有压力变送器，可以实时测量和显示压力。回转窑的出口压力控制在－30～－100Pa。过量空气量主要由鼓风机来提供，根据烟气中的氧含量来调节。烟气中的氧含量较高时，适当降低鼓风机频率；烟气中的氧含量较低时，适当提高鼓风机频率。焚烧系统的在回转窑出口、二燃室出口和烟囱进口安装有氧含量测量仪。二燃室出口烟气氧含量控制在8～12%。

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由回转窑焚烧系统控制参数和焚毁率关系图，从图中可以看出:

1）焚烧温度越低，焚毁率越低，焚烧温度越高，焚毁率越高。当达到一定温度时，危险废物完全焚毁。

2）氧含量较低时，焚毁率较低，随着氧含量提高，焚毁率越来越高。当氧含量超过一定值时，由于空气过多导致温度降低，焚毁率反而下降。

3）系统负压较小时，烟气流速较低，停留时间较长，焚毁率较高。随着负压增大，烟气流速加快，停留时间变短，焚毁率反而越来越低。

4）回转窑转速较低时，混合程度较差，废物不能充分燃烧，焚毁率较低。随着回转窑转速提高，混合程度加强，废物燃烧充分，焚毁率越来越高。当转速超过一定值时，由于转速过快导致废物在窑内的停留时间变短，焚毁率反而下降。

5）根据不同的危险废物，回转窑焚烧系统有一个最佳焚烧区域，在这个区域内系统保持较低的负压，回转窑保持适当的转速，系统氧含量在一定范围内波动，使危险废物在较高的焚烧温度下，保持一定的停留时间，以达到最高的焚毁率。

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四、回转窑焚烧系统的调节方法

根据不同种类的危险废物，一般采用以下方法，调节系统的的温度、转速、压力、氧含量等参数，使其在最佳焚烧区域内稳定运行。

1）对于高热值危险废物，由于其热值高，因此焚烧系统温度较高。为了使其充分燃烧，在保证焚烧残渣热灼减率情况下，适当提高回转窑转速，适当控制鼓风量，提高引风机频率，增大系统负压，减小停留时间。对于低热值危险废物，调节方法相反。

2）系统温度较低时，可以适当增加进料量；提高回转窑转速，增加危险废物的混合程度；适当提高鼓风机频率，增大过量空气量和湍流程度，但鼓风机频不能太大，太多的空气进入系统，反而会导致系统温度降低；在保持系统负压的同时，适当降低引风机频率，减小系统负压，减小停留时间。系统温度较高时，调节方法相反。

3）系统负压一般与引风机进行连锁，主要依靠引风机频率变化来控制系统负压，但调节其它参数也可以引起负压变化。系统负压较大时，首先要降低引风机频率，同时可以增加进料量，提高回转窑转速，增加危险废物的混合程度，使危险废物迅速燃烧产生大量可燃气体；提高鼓风机频率，增大空气供给量。系统负压较小时，调节方法相反

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4）系统氧含量一般与鼓风机进行连锁，主要依靠鼓风机频率变化来控制系统氧含量，但调节其它参数也可以引起氧含量变化。系统氧含量较大时，首先降低鼓风机频率，同时检查设备的密封性，减小系统的漏风量；可以增加进料量，提高回转窑转速，增加危险废物的混合程度，提高燃烧速度；适当降低引风机频率，减小系统负压。系统氧含量较低时，调节方法相反。

危险废物回转窑焚烧系统具有处置范围广、处理量大、焚毁率高、安全可靠和可长期持续运行等特点，被国内外广泛应用。危险废物回转窑焚烧系统的控制过程比较复杂，温度、转速、压力、氧含量等参数相互制约、相互影响，任何一个参数的变化都会引起其它参数的变化。危险废物回转窑焚烧系统的调节是一个系统工程，对于不同种类的危险废物，根据其成份，合理调节温度、转速、压力、氧含量等参数，使焚烧系统在最佳焚烧区域稳定运行，是实现危险废物无害化、减量化、资源化和节能环保的关键所在。

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第三部分 二噁英的控制

二恶英（Dioxin）包括多氯二苯并二噁英（PCDDs）与多氯二苯并呋喃（PCDFs）两类物质，是由一个或两个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环构成。由于每个苯环均可取代1-2个氧原子，故二恶英种类有210个之多，且能以多种形态存在。在这210多种异构体中，含4-8个氧原子的异构体具有毒性作用，其中以四氯二苯-p-二恶英（TCDD）毒性最强。二恶英所包含的化合物，均为固体，熔点较高，没有极性，难溶于水，但可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。二恶英化学稳定性强，在环境中能长时间存在。它的毒性很强，是一种对人体非常有害的物质，即使在很微量的情况下，长期摄取时便可引起癌症等顽症，国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。二恶英的排放已经引起人们的广泛关注，通过调查研究发现，90%的二恶英由固体废物焚烧产生，其余的二恶英由炼铁、炼钢、造纸、汽车尾气等产生。对于广泛采用废物焚烧的国家，废物焚烧是二恶英的重要排放源，如日本和美国等。

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