2020-工业危废回转窑焚烧技术简介

回转窑焚烧技术在工业危废处置中的应用
回转式焚烧窑是国际工业废物处理领域广泛应用的焚烧设备，在工业废物焚烧领域的市场占有率为85%左右，也是我国科技部和国家环保总局所发布的国家工业废物处理技术政策中推荐的焚烧炉炉型。

一、回转窑焚烧的一般机理
尽管工业垃圾回转窑焚烧炉设计厂家各异，但其设计机理基本一致。

回转式焚烧窑炉体为采用耐火砖或水冷壁炉墙的圆柱形滚筒。

它是通过炉体整体转动，使垃圾均匀混合并沿倾角度向倾斜端翻腾状态移动。

为达到垃圾完全焚烧，一般设有二燃室。

其独特的结构使几种传热形式中完成垃圾干燥、挥发分析出、垃圾着火直至燃尽的过程，并在二燃室内实现完全焚烧。

回转窑式焚烧炉对焚烧物变化适应性强，特别对于含较高水分的特种垃圾均能实行燃烧。

二、回转窑焚烧炉特点
其主要特点如下：
（1）本设备可同时焚烧固体废物、液体、胶体、气体，对焚烧物适应性强；
（2）焚烧物料翻腾前进，三种传热方式并存一炉，热利用率较高；
（3）高温物料接触耐火材料，更换炉衬方便，费用低；
（4）传动机理简单，传动机构在窑外壳，设备维修简单；
（5）对焚烧物形状、含水率要求不高；
（6）回转窑内长达1小时多的停留时间和850℃以上的高温，使
危险废物基本燃烬；二燃室强烈的气体混合使得烟气中未完全
燃烧物完全燃烧达到有害成分分解所需的高温（1100℃），
高温区烟气停留时间大于2秒；不但使废渣焚烬烧透，还从源
头避开或减低了产生二恶英的工况区；
（7）良好的密封措施和炉膛负压，保证有害气体不外泄；
（8）设备运转率高，年运转率一般可达90%；操作维护方便；
（9）回转窑内增设物料翻转装置，在提高焚烧效率的同时扩大了焚烧炉对废物的适应性；
三、回转窑焚烧工艺流程
废物用密闭卡车或其他运输工具运到焚烧厂储库，通过进料机构输送入回转窑进料斗，进料斗下设有推料机构及锁风设施，确保回转窑负压运行的烧成制度。

储存区内设有若干废物储存区域，设有混合区，工业废物根据各废物特性，需要互配，然后由机械上料装置运送至给料斗，废物经溜槽由推料机构送入回转窑焚烧炉内；固废根据化验分析后的成分由生产技术部门制定配料单，其进料量根据回转窑内温度和工况条件由控制室计算机控制。

为了保证整个焚烧系统处于负压状态，焚烧系统设有可靠的配风装置。

回转窑焚烧产生的烟气进入二燃室，在二燃室中，喷入空气和燃油助燃，使其充分燃烧，并保证烟气在二燃室1100℃以上温度区停留时间大于2秒钟，以高温焚毁二噁英，二燃室产生的高温烟气进入余热热交换器回收部分能量产生蒸汽，蒸汽通过分汽缸可供工业用汽
和其它用汽。

烟气经余热热交换器后温度降到500℃~550℃，烟气直接进急冷塔内喷冷却水，完成从500℃降至200℃在1秒钟内急冷。

保证了烟气净化系统运行的稳定性和可靠性。

在急冷塔的烟气出口处喷入活性炭，对烟气中的重金属和可能再生的二噁英类物质进行吸附，加石灰进行吸湿及吸收烟气中的酸性气体，经吸收及吸附后的粉尘进入布袋除尘器，由布袋除尘器净化后在引风机的抽引下送入湿法脱酸塔内进行再度脱酸，利用工厂热交换器的高温蒸汽对湿法脱酸后的烟气进行加热脱水，使烟气温度达到130度以上，解决烟气中的水汽对引风机及烟囱的腐蚀及烟囱冒白烟的问题。

净化后的达标气体在引风机的作用下通过烟囱排入大气。

四、主要技术指标汇总
主要技术指标
油污泥等工业废弃物日焚烧处理量 30t/d
工业废物设计热值2500～3500kcal/kg
焚烧处理线数量 1条
焚烧炉型式回转窑+二燃室
二燃室燃烧温度≥1100℃
二燃室内烟气停留时间（不低于1100℃）≥2秒
焚烧炉渣热灼减率＜5%
焚烧炉主体使用寿命≥10年
五、回转窑焚烧的三种焚烧方法
即热解式焚烧；灰渣式焚烧；熔渣式焚烧。

1）回转窑热解式焚烧.
热解式回转窑焚烧窑内温度控制在700 ℃ - 800 ℃，由于危险废物在回转窑内热解气化产生可燃气体进入二燃室燃烧，可以大大降低耗油量，另外由于温度低，热损失少，烟气量是三种处理工艺为最低，随之装机容量降低，运行成本大大降低，但是其缺点是灰渣残留量高，灰渣焚烧不彻底，目前某些关键技术，已有突破，此种焚烧方法代表了回转窑焚烧危险废弃物技术发展方向，尤其是对资源节约型社会来讲，这一点尤为重要。

2）回转窑灰渣式焚烧
灰渣式焚烧炉，回转窑温度控制在800 ℃— 900 ℃，危险废物通过氧化熔烧达到销毁，回转窑窑尾排出的主要是灰渣，冷却后灰渣松散性较好，由于炉膛温度不高，危险废物对回转窑耐火材料的高温侵蚀性和氧化性不强，为此，耐火材料的使用寿命相对比较长，内炉体“挂壁”现象也不严重。

3）回转窑熔渣式焚烧
熔渣式回转窑焚烧炉主要是处理一些单一的、毒性较强危险废物，温度一般在1500 ℃以上，目的是提高销毁率。

由于处理对象各不相同，成分复杂，一些危险废物熔点在1300 ℃ - 1400 ℃以上，因此该类型焚烧炉温度控制较难，对操作要求较高。

由于熔渣式回转窑焚烧炉炉膛温度较高，辅助燃料耗量增大，带来的最直接的后果是回转窑耐火材料、保温材料燃料消耗、机械损耗及操作难度均较高。

对于任何一种焚烧设备，要实现合理焚烧必须是“进料有序、燃烧完全、出渣通顺”，其核心问题是：风量大小、方向和速度；区段风量中含氧量的控制；区段风量压力的控制；窑内各区段温度的控制。

六、回转窑焚烧工艺技术难点及解决措施
工业与医疗固废焚烧系统由于工业废物组分的复杂性，焚烧产生的污染物的物理、化学性质以及产生量也将会有很大的不同。

根据多年来在工业废物焚烧系统技术实践过程中不断的总结经验和研究。

针对焚烧系统中存在的关键点和技术难点，列为专题并组织各专业人员进行攻关与实践，逐个焚烧技术的关键点和技术难点予以解决并不断提高，确保了焚烧系统的安全经济的运行。

1）回转窑耐火材料的寿命及脱落问题解决措施
（1）根据回转窑内部燃烧工况及环境恶劣情况合理设计耐火材料。

（2）在耐火砖尺寸的选用上，综合考虑外型尺寸，尺寸不能过大以免在使用中易出现不规则开裂而造成耐火砖剥落、掉落损坏，也不
能过小，以防在回转窑运行中因各种材料的不同膨胀及多次起停后引起的砖缝松动。

因砖尺寸过小里外锥形度不够而掉落损坏衬里。

（3）在回转窑内侧设置专用的耐火材料定位防滑结构，使回转窑在反复启停或不正常的运行状态下，回转窑内的耐火材料始终保持最佳的膨胀平衡及整个回转窑耐火材料位置的不走位，防止耐火材料纵向及径向的不正常滑动；
2）回转窑焚烧工业废物防止炉内结焦的措施
回转窑焚烧工业废物炉内结焦的问题，主要是燃烧不同物料的灰熔点不同、回转窑转速和含氧量控制不当等原因造成的，物料燃烧温度一旦超过其本身的灰熔点就会熔融流淌以致结焦；怎样解决焚烧物料时的结焦问题要视物料焚烧时的具体情况而定，针对不同性质的物料，控制窑内的燃烧温度，转速以及控制含氧量是非常重要的。

我公司在如何防止回转窑焚烧工业垃圾结焦方面具有较为丰富的实践经验，控制燃烧温度防止炉内结焦解决措施具体表现以下几个方面：（1）保证定时定量的输送物料，间隙加料的时间不能过长；
（2）对一次风风量的控制，有效地控制窑内的焚烧温度；
（3）进料及焚烧过程中设备和部件尽量少漏风，焚烧过程中送入的燃烧空气量可以按需要进行控制；
（4）对物料的料性能进行充分的了解，了解不同物料的灰熔点温度，对其进行合理搭配掺混燃烧，控制其灰熔点区的温度，降低整体焚烧物料在回转窑内结焦的可能性；
一旦发生结焦现象采取合理的措施对结焦物料进行有效地清除也
是非常重要的。

所以，工业废物焚烧结焦问题的解决，主要是通过对各类废物科学搭配以及操作时对运行主要技术参数的控制予以解决的，在我公司配建并已成功投运2年以上的几个回转窑工业垃圾焚烧项目中，在调试阶段都能有效地找到解决结焦问题方法，随着运行水平的提高，“结焦”现象已经比较容易得到控制和解决。

3）烟气处理技术
验证一套工业固体废物焚烧系统是否先进、经济、安全和可靠，烟气处理技术是一个很关键的问题。

参考国内、外先进成熟的烟气处理技术，烟气处理技术可以采用两种“模式”。

第一种“模式”是国内工业固体废弃物焚烧项目上普遍使用且已经很成熟的“烟气急冷+烟气脱酸装置”的烟气装置，该技术采用“急冷与脱酸”在两个独立的设备内进行，尽管系统稍复杂一点但运行成本及安全性、可靠性较高，第二种“模式”是同时可以具备“烟气急冷脱酸合二为一”的烟气处理系统。

本焚烧工艺采用的是“烟气急冷+烟气脱酸装置”，其脱酸效果相对较好。

烟气直接进急冷塔内喷冷却水，完成从500℃降至200℃在1秒钟内急冷，并同时进行急冷。

4）二噁英类物质的控制措施
对于二噁英排放浓度的控制来说，调配进料的均匀性（即控制进入焚烧炉内的物料成分的均匀性，将高含氯、高热值、低热值的物料进行配比，使其保证入炉的燃料成分、热值的相对稳定），从而确保燃烧的稳定以及保证焚烧过程的“三T”使相关化学物质的完全氧化
分解。

除了焚烧技术控制外，高温烟气急冷控制二噁英的重新再合成，以及喷入活性炭进行吸附，确保布袋除尘器出口的含尘浓度最低，是控制二噁英排放浓度的最重要的几种手段。

本项目在后置的污染防治设备中，采用急冷脱酸及袋式集尘设备来控制微量的二噁英。

由于相对低温的烟气在急冷塔中的停留时间较长，使得在焚烧过程中汽化的重金属及其化合物冷凝成细小的颗粒物；在急冷塔后的烟道中，设置特殊的结构，使烟气可以与由喷射风机输送的活性炭颗粒迅速的均匀混合，从而可以对亚微米、微米级的重金属及其化合物、二噁英等污染物进行吸附；并留在布袋除尘器中，采用专门为废物焚烧的烟气除尘设计制造的PTFE材料，可以保证除尘器出口的含尘量<10mg/m3，大大低于国家环保法规的标准（80mg/m3）。

由于二噁英在低温下大部分以固态形式存在，由于活性碳吸附的作用，以及除尘器出口含尘浓度的确保（除去吸附有二噁英的活性炭或附着有二噁英的微小颗粒），使得排出除尘器的烟气中的二噁英的浓度极其微小，从而确保低于0.5TEQng/m3。

七、自控水平的可能性和先进性
1）工业固物焚烧处置工厂的特点
由于本处置站焚烧的工业固物废物，其燃料主要是各种工业固废、有机油污泥、高热值废液等，因此，燃烧过程可以实现废物无害化，而且使废物容量大幅缩减，清洁环保；废物焚烧后利用余热产生的蒸汽可以用于尾气伴热加热和其它用途。

因此该项技术目前越来越受到重视，并得到迅速推广和不断发展。

2）工业固物焚烧系统的控制要求
工业固废焚烧系统主要组成部分有：进料系统、废液处理系统、焚烧系统、余热利用和汽水系统、烟气处理系统和公用系统等。

在工业固废焚烧系统中以余热利用为辅，废物燃烧为主。

反映在燃烧系统上，燃烧的热值变化较慢，燃料成份中非可控因素较多，蒸汽负荷的变动较小，压力的变化较大。

因此对于工业固废焚烧的独特之处决定了其对控制系统的要求既等同于常规要求，又在常规要求中有着很大的变通性。

（1）对系统灵活性及变通性的要求
在整个控制系统的构成上，灵活性的要求明显高于其他常规系统。

采用新型的分布式控制系统（PLC），不但可以减少整个控制系统的成本，而且可编程控制器系统的灵活性保证了废物焚烧的现实可操作性和管理的灵活性。

从国内已经正式投运的废物焚烧厂的情况看，新型的分布式控制系统（PLC）是废物焚烧厂最佳的选择方案。

（2）对系统网络传输特性的高性能、高要求
现代化的废物焚烧厂，对信息的传输与交换比通常一般的化工厂更大。

采用先进的高速控制网络，对整个控制系统的协调、管理系统的交互运作，都可提供强有力的传输网络的支持。

（3）对运行成本的要求
在废物焚烧中，对低运行成本的要求集中在两个方面：
灵活、方便的硬件配置可保证系统的功能性要求与硬件系统的最合理的配合，从而构成最合理的性能价格比。

较低的设备维护成本和系统管理成本，这就要求选择的自动化控制系统具备良好的可扩充性、开放性和长期工业恶劣场所运行的稳定性和可靠性。

3）新型的分布式控制系统在废物焚烧厂的应用
毫无疑问，已在国内外许多大型工厂中成功应用的新型分布式控制系统（PLC）是可以应用废物焚烧厂的控制的。

目前新型的分布式控制系统（PLC）吸纳新技术，形成一种分散度更高的现场总线控制系统。

它在中、小规模的应用中大大超过了传统的分散控制系统。

它的主要特点有：
（1）引入WEB技术，将控制向远程监控发展，实现远方数据浏览、过程监视、组态维护等功能。

（2）引入ETHERNET局域网技术，使控制系统能与管理网资源共享。

（3）引入现场总线技术，将系统硬件由集中布置转向分散布置，使之高度分散化。

（4）提高系统的抗干扰能力，降低控制系统对接地系统及环境的要求，降低工程造价。