危险废物回转窑焚烧系统工程概述

56中国环保产业2010.10技术与工程应用Technology&EngineeringApplication危险废物回转窑焚烧系统工程概述张东伟1，杨红芬1，高明智2(1.北京机电院高技术股份有限公司，北京 100027；2.中国环境保护产业协会，北京 100037)摘 要:介绍了回转窑焚烧系统成功应用于危险废物处置的工程实例，从工艺流程、二英有效控制、运行自动化等方面阐述了回转窑焚烧工艺集中处置危险废物的成熟性、可靠性。关键词:危险废物;回转窑;焚烧;二英中图分类号:X705 文献标志码:A 文章编号:1006-5377（2010）10-0056-031前言危险废物是指列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物，其具有毒害性、爆炸性、易燃性、腐蚀性、化学反应性等一种或几种以上的危害特性，对人体和环境构成很大威胁，国内外对危险废物的处置相当重视[1]。随着经济的快速发展，我国目前危险废物的产生量已相当可观，据2010年2月9日由环境保护部、国家统计局、农业部联合发布的《第一次全国污染源普查公报》报告，2007年度全国工业危险废物产生量为4573.69万吨，倾倒丢弃量为3.94万吨，危险废物处理厂159座，实际年处理量仅为117.42万吨。危险废物高产生量与低处理率的矛盾不仅制约了经济发展，且给生态环境造成了威胁，因此，建设具有先进处理技术的危险废物处理设施应是当务之急。现行的危险废物处理方式主要有焚烧及填埋两种方式[2]，其中回转窑焚烧处理技术是目前处理危险废物最为广泛的技术，正成为危险废物无害化处理的重要途径。本文介绍了回转窑焚烧系统成功应用于危险废物处置的工程实例，从工艺流程、二英有效控制、实现运行自动化等方面阐述了回转窑焚烧工艺作为危险废物集中处置主要工艺的成熟性、可靠性。2工程概况2.1建设规模本文中的危险废物集中处置建设项目是国务院批准确定的全国31个综合性危险废物处置项目之一，通过焚烧、填埋、综合利用等方式集中处置合肥、巢湖、蚌埠、六安、淮南、淮北、宿州、阜阳、亳州等9个城市的危险废物及合肥市的医疗废物。其中危险废物回转窑焚烧系统设计年处理量6000吨，为该项目的主要处理设施。2.2焚烧物种类该工程处理的危险废物种类及年处理量如表1所示；危险废物元素成分分析如表2所示。表1危险废物统计废物类别焚烧处理量（t/a）医院临床废物2659医药废物3.4废药物、药品3.1有机溶剂废物164.5废矿物油1477.9精（蒸）馏残渣1023染料、涂料废物414.2有机树脂类废物18.1有机磷化合物废物94.6废卤化有机溶剂1.7合计5859.5EngineeringSituationofRotaryKilnIncinerationSystemonHazardousWastesZHANGDong-wei,YANGHong-fen,GAOMing-zhi57CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2010.10技术与工程应用Technology&EngineeringApplication表2危险废物元素成分分析名称含量（％）名称含量（％）碳（C）35.5氯（Cl）3氢（Ｈ）5.0氟（F）0.4氧（Ｏ）6.0灰份（Aar）19氮（Ｎ）3.0水分（Mt）27.5硫（Ｓ）0.6低位发热值（Qnet，ar）14,700kJ/kg过两级密封门，由推料机构送入回转窑。废物在回转窑内点燃并在负压状态下燃烧，废物沿着回转窑的倾斜方向缓慢移动，经约1h的充分燃烧，残渣掉进水封刮板由出渣机带出，烟气进入二燃室进一步充分燃烧。经二燃室充分燃烧的高温烟气进入余热锅炉进行热量回收，产生的蒸汽供内部生产及外部换热站使用。烟气经过急冷、脱酸、除尘、再加热的净化系统后排放。4本项目主要技术特点4.1二英控制技术二英是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质，其最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、致突变[4]。垃圾焚烧被认为是二英的主要产生源[5]，因此危险废物焚烧处理系统对二英的控制尤为重要。本项目回转窑焚烧系统采取了一系列的措施来控制焚烧过程中二英的生成。图1回转窑焚烧系统3回转窑焚烧系统3.1回转窑焚烧技术简述回转窑式焚烧炉是在圆柱形金属壳内砌筑耐火砖，水平安放稍有倾斜。通过炉体整体转动达到垃圾均匀混合并沿倾斜方向朝出料端移动。炉后配备二次燃烧室，垃圾在回转窑炉内分解气化产生可燃气体，在二次燃烧室内达到完全燃烧[3]。由二者及附属设备构成的焚烧系统如图1所示。图2工艺流程框图回转窑二燃室沉降室余热锅炉急冷塔膨胀反应器布袋除尘器洗涤除雾塔烟气再热器引风机烟囱料斗一级密封门推料机构二级密封门医疗及桶装废物斗式提升机固体废物混合搅拌行车液体废物废液储罐过滤器雾化泵废液喷枪低热值高热值液压站燃烧器出渣机分气缸生活用水换热器换热器鼓风机伴热冷凝器软化水池软化水石灰活性炭碱液急冷水进料系统焚烧系统烟气净化系统余热利用系统排烟系统3.2工艺流程该项目危险废物焚烧工艺系统包括：进料系统、焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、排烟系统，工艺流程框图如图2所示。3.3工艺流程简述系统采用分系统进料、回转窑加二燃室焚烧、余热利用、烟气急冷、干式脱酸、活性炭吸附、滤袋除尘、湿式洗涤、烟气再加热的处理工艺。系统采用分系统进料方式，按液体废物、固体废物、医疗及桶装废物分别进料设计。液体危险废物经废液喷枪直接喷入回转窑及二燃室内，其它固体废物则通58中国环保产业2010.10技术与工程应用Technology&EngineeringApplication二英在500℃开始分解，800℃时，21s内完全分解，本系统回转窑内温度控制在850℃～950℃，废物在回转窑内的停留时间约为1h，二燃室温度控制在1100℃以上，烟气在二燃室内停留时间大于2s，确保了进入焚烧系统的危险废物能够充分燃烧，使烟气中的微量有机物及二英得以充分分解，分解效率超过99.99%。但过高的燃烧温度会加快焚烧炉内结构的腐蚀速度，使灰渣熔结，还会促进氮氧化物的生成，所以燃烧温度应控制在1200℃以内[6]。烟气经过余热锅炉后，温度由原来的1150℃以上降至600℃左右进入急冷塔。当在300℃~500℃的温度范围内并有适量的触媒物质（主要为重金属，特别是铜等）时，在高温燃烧中已经分解的二英将会重新生成。所以为减少二英再合成的机会，本系统在急冷塔内，烟气从600℃冷却至200℃的反应时间小于1s。并且在布袋除尘器前烟气管道上布置活性炭喷射装置，利用活性炭具有极大比表面积和极强吸附能力的特点，对烟气中的二英和重金属等污染物进行净化处理。4.2干、湿法结合脱酸技术干法脱酸：在急冷塔出口烟道设文丘里管，喷入石灰粉，石灰粉与烟气混合后，进入脱酸膨胀反应器降速，增加反应时间，可大大提高反应的效率。混合均匀的烟气进入袋式除尘器，被吸附到滤袋表面，在滤袋表面继续吸附，从而提高酸性气体的去除效率。湿法脱酸：采用洗涤填料塔对酸性气体处理，是对干法脱酸处理的补充，可有效去除烟气中剩余的酸性气体。洗涤塔的顶部装有除雾装置，可显著减少烟气中夹带的水汽。4.3两级密封进料技术进料过程：料位达到设定高度→第一级门自动打开→废物落入料斗两级密封门中间→第一级密封门关闭，第二级密封门打开→废物由推料机构推入炉内→推料机复位→第二级密封门关闭，进料过程完毕。整个进料过程均在密闭状态下运行，确保无烟气外溢，不造成二次污染。4.4自动控制连锁技术本项目采用SIEMENSPCS7分散控制系统（DCS）对焚烧线装置生产实施过程检测、数据处理、过程控制、能量平衡核算、计量管理、用电设备状态显示等，以提高全厂自动化水平、减轻劳动强度、降低生产成本。其中生产自动化控制主要有：（1）在控制室通过计算机及监控系统完成整个进料过程；（2）回转窑和二燃室分别安装了温度检测元件，实现自动控温，通过对燃烧器耗油量大小的控制，可使燃烧室的温度保持在预先设定的上下限范围内；（3）通过回转窑出口负压值控制引风机运行频率；（4）根据焚烧炉出口氧含量值控制鼓风机运行频率；（5）根据除氧器、锅炉液位控制给水泵启停；（6）根据布袋除尘器进出口压差控制吹灰装置启停；（7）根据洗涤水pH值控制碱液补给量。5结语回转窑焚烧系统作为危险废物处理的主要工艺，具有对物料适应性强、操作简单、控制方便、使用寿命长、维修工作量少、工作连续性好等优点，显示出其它处理设备所无法取代的优越性[7]。但目前其在运行中存在的燃烧不充分、窑尾结渣、密封不严、脱硫效率低等问题仍有待解决。该项目回转窑焚烧系统的成功建成运行使项目所处地区产生的危险废物得到了有效集中处置，改善了该地区生态环境。参考文献：[1]陈敬军.危险废物回转窑焚烧炉的工艺设计[J].有色冶金设计与研究,2007,28（2-3）:81-87.[2]王宇，肖红，韩斌.危险废物的预处理及再处理技术[J].济南教育学院学报,2000（3）:53-55.[3]钱惠国.回转窑式废弃物焚烧炉的设计[J].动力工程，2002，22（3）:1819-1823.[4]符嫦娥.二英的产生、危害及减排研究[J].科技信息，2009（27）:713.[5]方建华.北京市生活垃圾焚烧处理发展探讨[J].城市管理与科技,2004,6（1）:34-41.[6]张福滨，刘新元.医疗固体废弃物的回转窑无害化焚烧处理[J].中国环保产业，2003（5）:30-33.[7]杨华，薛东卫，赵运武，等.医院废物焚烧技术的探讨[C].中国环境科学学会，2002年固体废物焚烧处理及尾气净化新技术国际会议(SWIFT’2002)论文集，福州:中国环境科学学会，2002:58-60.