北京机电院回转窑设计部分文献总结

北京机电院高技术股份有限公司回转窑焚烧危废文献总结

目录

第一部分回转窑处理危险废物的工程设计 (1)

一、回转窑运转形式的确定 (1)

二、回转窑处理危险废物的设计 (1)

三、回转窑处理危险废物工程中的问题 (4)

第二部分回转窑焚烧系统的控制参数及调节方法 (6)

一、回转窑焚烧系统流程图 (6)

二、焚烧过程的主要控制参数 (7)

三、焚烧系统的实际控制参数 (7)

四、回转窑焚烧系统的调节方法 (8)

第三部分二噁英的控制 (10)

一、危险废物处置中二恶英产生机理 (10)

二、危险废物处置中二恶英的控制 (11)

第四部分回转窑耐火砖的砌筑 (13)

一、回转窑砌筑 (13)

二、烘炉 (15)

第一部分回转窑处理危险废物的工程设计

一、回转窑运转形式的确定

1.1回转窑操作方式的选择

按气、固体在回转窑内流动方向的不同，回转窑可分为顺流式回转窑（co-currentflowkiln）和逆流式回转窑（counter-currentflowkiln）两种。

1.2回转窑燃烧模式的选择

依据回转窑内燃烧时灰渣状态和炉内温度的不同，回转窑可分为熔渣式回转窑和非熔渣式回转窑。其中，非熔渣式又称“灰渣式”。

二、回转窑处理危险废物的设计

2.1回转窑尺寸和运转方式的设计

用于危险废物处理的回转窑，其典型的长径比值为3.4～4.2，而回转窑的尺寸须根据容积热负荷参数来确定。回转窑容积热负荷参数关系到炉内燃烧状况的好坏，文献中给出回转窑容积热负荷的范围为（4.2～104.5）×104kJ/（m3·h）。

回转窑尺寸采用的方法是：首先，根据危险废物的成分计算出废物的热值，再根据废物的处理量确定出每小时废物在回转窑内燃烧所产生的热量，然后根据选定的容积热负荷确定出回转窑的容积，最后结合回转窑的长径比，确定回转窑的尺寸。

对于回转窑的运转方式，在工程实践中，回转窑的倾斜角度一般在1°～3°，转速为0.2～5r/min，回转窑的转动方向结合进料方式和助燃方式确定。处理难焚烧的危险废物可采用大长径比与低转速的回转窑；而热值较高、容易燃烧的危险废物，燃烧需要的时间稍短一些，可采用较大倾斜角与较高转速的回转窑来处理。

2.2回转窑耐火材料设计

根据《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》（HJ/T176－2005）的要求，危险废物

焚烧处理“炉渣热灼减率应<5%”，因此，为了将危险废物焚烧充分，回转窑内的焚烧温度应不低于800℃。

危险废物在回转窑中焚烧，一般要经历干燥、热解、燃烧、燃尽等几个阶段。经过这几个阶段，危险废物中的有害成分在高温作用下被充分分解和破坏，形成高温烟气和炉渣。这些高温烟气和炉渣会对回转窑内砌筑的耐火材料造成侵蚀性破坏。所以，危险废物焚烧处理用的回转窑的耐火材料应同时具备如下特点：

（1）耐高温性。

能够长期在800℃以上的高温环境下运行。

（2）高强度和良好的耐磨性。

回转窑内的耐火材料需要具有一定的机械强度，以承受高温时的膨胀应力及回转窑壳体变形所造成的应力。同时，因为危险废物在窑内的运动及烟气中粉尘的磨擦，均会对窑内的耐火材料造成磨损，所以要求耐火材料具有较强的耐磨性。

（3）良好的化学稳定性，以抵抗烟气中化学物质的侵蚀。

有关研究表明，对耐火材料质量影响最大的是碱（钾、钠）、卤族（氯、氟）和硫的化合物等。

（4）良好的热稳定性，能够承受焚烧状态的交变热应力。

在停炉、起炉以及旋转运转状况不稳定的情况下，窑内的温度变化都比较大，这就要求耐火材料在温度变化剧烈的情况下，不能有龟裂或者是剥落的情况。

（5）受热膨胀稳定性要好。

回转窑壳体（一般为碳钢板）的热膨胀系数虽然大于回转窑耐火材料的热膨胀系数，但是壳体温度一般都在150~300℃左右，而耐火材料承受的温度一般都在800℃以上，这样可能会导致耐火材料比回转窑壳体的热膨胀要大，而容易脱落。

（6）气孔率要低。

如果气孔率高，烟气会通过渗透进入耐火材料中，腐蚀耐火材料。目前，在国内外危险废物焚烧工程中，回转窑通常采用耐火砖砌筑，仅在窑两端采用耐火浇注料浇筑。通常采用的耐火砖主要有莫来石砖、高铝砖等，浇注料主要为高铝耐火浇注料，可根据危险废物的成分进行选择。

可根据危险废物的成分进行选择。工程设计中，回转窑常采用300mm的耐高温、耐腐蚀、耐磨的复合高铝砖，作为耐火隔热层。耐火层采用致密高铝耐火材料，隔热层采用轻质高铝耐火材料，两种材料压制成一体，再经过高温烧结，线性变化系数几乎相同，在高温下不会断开。

耐火层采用致密高铝耐火材料，隔热层采用轻质高铝耐火材料。由于引入了轻质隔热复合层，采用复合高铝砖可使回转窑筒体表面温度在180℃左右，避开了氯化氢气体低温（<150℃）和高温腐蚀区（>360℃），保证了窑体的长时间使用。

2.3焚烧系统设计

危险废物进入焚烧炉后首先受到辅助燃烧器火焰和高温窑壁的热辐射而完成加热、水分蒸发和可燃物析出的过程。随着温度的进一步升高，固态物质开始分解燃烧。废物中气态成分和固态物质析出的可燃气体在高温状态也会快速分解燃烧。在回转窑中，废物中的无机可燃成分被燃尽，长链环状物质会被分解成短链物质进入二燃室进一步分解焚烧。

目前，焚烧系统通常采用“3T+1E”原则进行燃烧控制。“3T+1E”是指温度（temperature）、时间（time）、扰动（turbulence）和空气消耗系数综合控制的原则。此原则能确保危险废物的有害成分的充分分解，从源头上控制酸性气体、有害气体（二恶英类物质）的生成，全面控制烟气排放造成的二次污染。

温度是保证焚烧炉中危险废物得到彻底破坏的最重要因素。回转窑（一燃室）设计温度为1000℃，运行温度为850～1000℃。二燃室设计温度为1300℃，正常运行温度为1100℃。二燃室采用高温度设计，保证了危险废物在二燃室中可充分焚毁。

温度达到设计值后，为了使危险废物充分焚毁，停留时间必须足够长。通常固体物质在回转窑内的停留时间为30～120min；烟气在回转窑内的流速控制在3～4.5m/s，停留时间约2s；烟气在二燃室的流速一般控制在2～6m/s，保证停留时间大于2s。

送入炉膛中的废物必须同氧气充分接触，才能在高温下全部快速高效地氧化，这就要求对废弃物进行适当的搅动。搅动越频繁，废物和空气混合越均匀越有利于焚烧。在工程实际中，主要利用供风和辅助燃烧器来增加扰动。

在危险废物燃烧过程中，空气消耗系数反应了燃烧状况。空气消耗系数大，燃烧速度快，燃烧充分，但供风量较大，产生的烟气量大，使后续的烟气处理负荷增大，不够经济。反之，则燃烧不完全，甚至产生黑烟，有害物质分解不彻底。根据多年的实践经验，通常取回转窑的空气消耗系数为1.1～1.3，回转窑+二燃室总空气消耗系数为1.7～2.0。

2.4焚烧系统的安全监控设计

回转窑的正常运行，离不开安全监控。通常回转窑焚烧系统需要监控的参数主要有：回转窑焚烧温度、回转窑内压力、回转窑外表面温度和焚烧烟气中的氧含量等。可通过观察孔和高温摄像装置，观察和监视窑内废物焚烧状况。

温度监测通常通过热电偶温度计测量来实现，具体做法是：在烟气温度较稳定的回转窑的尾端设置多个热电偶监测点，利用各温度计的平均温度来反映回转窑的焚烧温度。如果温