摘要：危险废物因其对环境和人类的危害性而必须进行无害化处理处置，以焚烧法为代表的热化学处理技术处理危险废弃物已经得到广泛的应用并且技术日趋成熟，应用回转窑焚烧危险废物已经成为当前危险废物处理处置的一个重要工艺。本文对转窑热处理的机理及其工艺流程作了基本介绍，分析讨论了几种焚烧技术，为回转窑危废处理工作提供参考。
关键词：危险废物；回转窑；处理技术
引言
在我国走向工业化，城市化道路的同时，社会的物质消耗量也急剧增加，随之而来的是大量废弃物的产生。一些来自工业或医疗系统的废弃物，因其对环境极大的破坏性以及对人类和牲畜的健康的巨大威胁而需对其用回转窑进行特殊处置。回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑），按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。回转窑设备通过转速的改变，可以调整废弃物在窑中的停留时间，并且对危险废弃物在高温空气及过量氧气中施加较强的机械碰撞，使废物物得到最大程度的燃烧处理，并得到最少程度的灰渣，便于后端工艺处理。
1回转窑焚烧的一般机理
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。
图1回转窑构造图
2回转窑处理危险废物工艺流程
危险废物回转窑焚烧工艺系统主要包括进料系统、回转窑焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、辅助系统(燃料、药剂制备、软化水制备、压缩空气、灰渣收集、烟风系统等)。主要工艺流程框图如图2所示。
图2工艺流程框图
3回转窑焚烧的三种焚烧方法
3.1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。
3.2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。
3.3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。
3.4回转窑焚烧三种热工流程简析
上述三种焚烧方法，靠一般的热工“顺流”（即气流与物料运行同方向）或“逆流”（即气流与物料运行向反方向）予以实现是困难的，因为这是常规的回转窑热工流程，它适用于建材行业、冶金行业、化工行业等常规行业，而对于焚烧垃圾的这个特性多变的领域，我们既要遵循它的共性，又要研究适应它的特性。那么它的特性是什么？一是其他行业进窑的物料，无论它的物化成分或数量都是定量可控的（即都是原料），而垃圾进窑物料由于它存在诸多的不确定性，进窑物料具有“模糊性”（即为废料），它是无法精细可控的，焚烧窑应能适应焚烧对象的“模糊性”，应有较大的包容性。二是为了防止二次污染，切忌污染转移，垃圾焚烧是包括焚烧中产生烟气中的有害成分的焚烧，所以它需具有双重焚烧功能。而其烟气的焚烧温度国家有规定，焚烧生活垃圾、医疗垃圾的烟气温度，要求在850 ℃的工况下停留2秒，而危险废弃物焚烧后的烟气温度要求在1150 ℃停留2秒。三是关于焚烧后的渣料，其他行业焚烧后的是成品，而垃圾焚烧后的是无用渣料，而燃尽后的渣料残碳灼减率不能大于5%。
针对上述三种焚烧方法以简单“顺流”“逆流”的热工流程，是难以满足焚烧垃圾的特定条件的。原因是：（1）无论“顺流”“逆流”，它只能对窑内的垃圾而言，对于烟气的二次燃烧得不到兼顾，势必得另加热源。这就大大增加了不必要的成本。所以对于其他行业是可以满足的，但对特定垃圾焚烧显然是不合适的。（2）以上常规内三种焚烧方法，如以熔渣型或灰渣型，虽然也能焚烧，除了热耗增加以外，还有设备操作维修上的问题，由于垃圾熔点不一，上述流程国内不少实例已显见弊病，窑内结圈严重，短时间内就会出现“进不去、烧不透、出不来”，最后导致瘫痪，再如采用第三种单纯“热解式”虽然上述问题不会出现，但焚烧垃圾烧不透，满足不了国家小于5%残碳灼减率，显然满足不了实现彻底焚烧的目的。针对上述问题，原始的“熔渣”、“灰渣”型是难以满足的，但对于热解型应针对其弊予以细化完善。
4三种组合匹配分析与比较
4.1回转窑出料端将二燃底部加一小型炉排
此工艺流程是垃圾从进料斗进料喂入回转窑，经热解焚烧方法，热解后的垃圾徐徐进入二燃室下部的炉排，将未燃尽部分继续燃尽，此工艺在炉排底供风及进料端微弱进风，由总引风机抽风，使窑内呈欠氧负压，热工流程呈基本逆流，在回转窑内靠辐射热，燃烧部分低燃点物料，应该说热工流程是合理的，可以达到焚尽烧透目的。此工艺也是目前国内外业内常采用一种组合匹配，但其缺点是由回转窑翻滚物料进入炉排，由于危险废弃物的燃点及物化性质不同，未燃尽的垃圾进入炉排时，其块度大小是不可控的，因回转窑卸料是定点集中堆积的。而炉排的推进只是一个方向又未具破碎功能，所以大块渣料常在出口拱料，也就是垃圾进得去在炉排上也可以烧，但不均匀，出料受阻，造成操作困难，严重影响连续正常运转。
4.2回转窑出料端将二燃底部加一小型流化床
流程基本同上，但此种组合匹配存在问题是：（1）出料端配循环流化床，目的是要回转窑烧不透的部分在流化床完成最后燃尽，但流化床要使床料载体带动物料流化，它对进床物料的块度要求小而均匀，切忌大块集中，否则沸腾、流化失灵。而回转窑所供的物料其大小及瞬时进料量是难以控制的，所以企图以流化达到高效的热交换的优点达到燃尽残渣的目的是难以实现的。（2）流化床底部进的是高压风（否则物料不能沸腾），炉内呈正压状，而回转窑热解窑内应呈负 30-50Pa，在窑炉呈一腔的工况下，风压匹配相互矛盾，不能实行正常热工工艺流程。（3）循环流化床的卸料口较小，由于回转窑卸入流化床的渣块度大小是不可控的，因此卸口堵塞是经常发生。
综上三方面存在的问题，由回转窑组合匹配循环流化床，无论是热工流程、燃尽烧透、畅通卸料均存在严重问题，目前国内无成功先例。
结束语
回转窑焚烧处理危险废物具有适应性广、运行可靠、管理操作方便、焚烧彻底等优点，得到广泛的应用。但目前我们国内利用回转窑处理危险废弃物的水平与国外相比还存在一定的差距，这就需要保持发扬优点，改进克服缺点，建立更加先进的危废回转窑处理系统，有效地处理危险废物问题。
参考文献
[1]宋小霞,郑洋,汪群慧等.日本危险废物统计制度的研究[J].环境科学与管理,2007年11期.
[2]张文群,张振山.应用Gibbs自由能最小法研究Li/SF6气液浸没燃烧反应[J].兵工学报,2005年06期.
论文作者:佘熠,刘凌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/21
标签：回转窑论文; 物料论文; 垃圾论文; 危险废物论文; 流化床论文; 废弃物论文; 烟气论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;