回轉(zhuǎn)窯焚燒處理有機(jī)廢液

羅勁松，何 睿，楊兆標(biāo)

（云南大地豐源環(huán)保有限公司，昆明 650000）

回轉(zhuǎn)窯焚燒處理有機(jī)廢液

羅勁松，何 睿，楊兆標(biāo)

（云南大地豐源環(huán)保有限公司，昆明 650000）

分析了回轉(zhuǎn)窯處理有機(jī)廢液的技術(shù)要點(diǎn)，探究預(yù)處理方式、進(jìn)料設(shè)備的選擇、霧化效果、熱值及廢液進(jìn)料量對(duì)焚燒系統(tǒng)的影響，著重研究了有機(jī)廢液熱值對(duì)焚燒運(yùn)行參數(shù)和油耗的影響。

回轉(zhuǎn)窯；危險(xiǎn)廢物；有機(jī)溶液；焚燒

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)量與日俱增，有機(jī)廢液的產(chǎn)量也在逐漸增加，給環(huán)境、安全帶來(lái)了很大的威脅。目前，列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄中的有機(jī)廢液主要涉及 HW06有機(jī)溶劑廢物、HW41廢鹵化有機(jī)溶劑、HW42廢有機(jī)溶劑三大類別。有機(jī)廢液具有以下特點(diǎn)：

1）成分復(fù)雜，危險(xiǎn)性大。有機(jī)廢液多含有芳香族化合物和雜環(huán)化合物，并且大多含有硫、氯、磷等物質(zhì)，揮發(fā)性強(qiáng)、閃點(diǎn)低，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。

2）腐蝕性強(qiáng)。危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)廢液多呈酸性，對(duì)設(shè)備和人體會(huì)造成腐蝕性傷害。

3）雜質(zhì)多，熱值不均。由于危險(xiǎn)廢物管理意識(shí)薄弱，多數(shù)有機(jī)廢液均為多種廢液的混合物，顆粒物較多，易分層，熱值差異較大。

4）異味大，刺激性強(qiáng)。大部分有機(jī)廢液均有刺鼻惡臭，部分還會(huì)導(dǎo)致流淚、頭暈等癥狀。

鑒于以上特點(diǎn)，如何安全、高效、科學(xué)、環(huán)保的處理有機(jī)廢液已成為危險(xiǎn)廢物處置行業(yè)急需解決的技術(shù)難題。

1 有機(jī)廢液的處理方法

目前，有機(jī)廢液的處理方法主要有生物處理法、濕式氧化法和焚燒法等。焚燒法是一種簡(jiǎn)單、高效的有機(jī)廢液處理方法，在焚燒有害物質(zhì)的同時(shí)可以回收余熱，具有投資省，能耗低、去除徹底、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

有機(jī)廢液的焚燒一般采用工業(yè)爐進(jìn)行。常見的爐型有液體噴射焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。其中，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐由于物性適應(yīng)性好、燃燒穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化的危險(xiǎn)廢物處理系統(tǒng)。我公司焚燒系統(tǒng)由廢物預(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、二燃室、余熱鍋爐、急冷塔、循環(huán)流化床、布袋除塵器、堿洗塔和煙囪組成。危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)：回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速 n＝0.15～1.5 r/min（固體廢物窯內(nèi)停留時(shí)間50～80 min）、窯尾溫度850～950℃、二燃室溫度1 100～1 200℃、煙氣停留時(shí)間大于2s、煙氣中氧體積分?jǐn)?shù)6% ～10%。

2 有機(jī)廢液回轉(zhuǎn)窯焚燒處理技術(shù)要點(diǎn)

2.1 預(yù)處理

有機(jī)廢液入焚燒爐前，大多需要進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理手段主要有過(guò)濾、混合、蒸發(fā)濃縮。

過(guò)濾：去除廢液中的顆粒物，防止廢液進(jìn)料管道堵塞，顆粒物在霧化器噴頭碳化堵塞，一般采用小于0.425 mm（40目）的濾網(wǎng)，三級(jí)過(guò)濾；

混合：搭配高低熱值的有機(jī)廢液，廢液之間相似相容，不得生產(chǎn)絮狀物或沉淀，不得發(fā)生放熱反應(yīng)；

蒸發(fā)濃縮：對(duì)于含水率較高的有機(jī)廢液可采取此辦法，充分利用焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽余熱。

2.2 進(jìn)料設(shè)備的選擇

廢液泵和霧化噴嘴的選型是影響有機(jī)廢液進(jìn)料的主要因素。

由于有機(jī)廢液成分復(fù)雜，大多黏度較大（大于650 mm2/s），可選擇轉(zhuǎn)子泵或隔膜泵。但廢液中含有細(xì)小顆粒物，如過(guò)濾不完全，非常容易造成轉(zhuǎn)子磨損，經(jīng)工程實(shí)踐，建議選擇隔膜泵。針對(duì)廢液腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，材料以聚四氟乙烯材質(zhì)較為耐用。

有機(jī)廢液霧化效果越好，焚燒效果越佳?？諝忪F化噴嘴與精細(xì)霧化噴嘴霧化效果較好。但在危險(xiǎn)廢物焚燒過(guò)程中，有機(jī)廢液黏度變化較大，使用高壓空氣霧化噴嘴可根據(jù)廢液黏度調(diào)節(jié)空氣與廢液的比例實(shí)現(xiàn)霧化效果調(diào)節(jié)，適應(yīng)性較精細(xì)霧化噴嘴強(qiáng)。

2.3 霧化效果的影響

廢液霧化角度的影響：根據(jù)廢液在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的焚燒情況，霧化角度以 60°到 120°之間為宜，90°較佳。霧化角度過(guò)小，火焰過(guò)于集中，造成窯內(nèi)局部高溫，霧化角度過(guò)大，容易濕壁，特別是低熱值廢液，霧化液滴撞到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁，使壁表溫度驟降，冷熱不均，容易造成耐火磚和耐火材料脫落。

廢液霧化噴霧投射距離的影響：我公司危險(xiǎn)廢物焚燒回轉(zhuǎn)窯窯體長(zhǎng)度為10.5 m，廢液從窯頭噴入，可通過(guò)調(diào)節(jié)空氣與廢液的比例來(lái)調(diào)節(jié)投射距離。為探究投射距離對(duì)爐溫的影響，我公司選取某制藥廠有機(jī)廢液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該廢液熱值為14.650 kJ/g，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 有機(jī)廢液噴霧投射距離對(duì)爐溫的影響Table.1 Effect of the spray projection distance of the organic waste liquid on the furnace temperature

由表1可見，在回轉(zhuǎn)窯燃燒器噴油量恒定情況下，同種有機(jī)廢液，投射距離過(guò)短，容易造成窯頭超溫，投射距離過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致窯尾超溫，甚至出現(xiàn)卡窯現(xiàn)象。廢液在窯體前終端開始燃燒，霧化噴霧投射距離以3～4m范圍內(nèi)最佳。

2.4 廢液熱值的影響

2.4.1 廢液熱值對(duì)焚燒運(yùn)行參數(shù)的影響

以回轉(zhuǎn)窯窯尾溫度、煙氣中氧體積分?jǐn)?shù)、CO排放量為研究因子，在廢液流速為6 L/min，煙氣氧體積分?jǐn)?shù)為12%，窯尾溫度為850℃、回轉(zhuǎn)窯燃燒器噴油量為4 L/min的情況下，每間隔5 min取一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以1 h為時(shí)限，求平均值，觀察不同熱值的有機(jī)廢液對(duì)焚燒參數(shù)的影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 有機(jī)廢液熱值對(duì)焚燒運(yùn)行參數(shù)的影響Table.2 Effect of the calorific value of organic waste on incineration operating parameters

表2表明，在同等條件下，隨著廢液熱值的增加，焚燒耗氧量增加，煙氣含氧量逐漸降低；CO排放量呈上升趨勢(shì)，窯尾溫度逐漸升高。廢液熱值在19.00～30.00 kJ/g范圍內(nèi)，爐況比較正常，連續(xù)焚燒過(guò)程中，廢液熱值在25～30 kJ/g范圍內(nèi)，爐況較為理想，含氧量、窯尾溫度、CO排放值均能達(dá)到技術(shù)要求。

2.4.2 廢液熱值對(duì)油耗的影響

在危險(xiǎn)廢物處置行業(yè)中，有機(jī)廢液不僅可進(jìn)行提純后綜合利用，還是很好的燃料替代品，尤其是成分單一，熱值較高，毒害性物質(zhì)較低的有機(jī)廢液。為降低能耗，我公司選擇某香精香料公司的精蒸餾殘液與0號(hào)柴油做檢測(cè)對(duì)比并進(jìn)行燃料替代驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果見表3。

表3 精蒸餾殘液與0號(hào)柴油檢測(cè)對(duì)比結(jié)果Table.3 Comparison detection results of fine distillation residue and the No.0 diesel oil

表3數(shù)據(jù)表明，精蒸餾殘液熱值略低于柴油，運(yùn)動(dòng)黏度約為柴油的兩倍，pH值呈酸性，密度大于柴油，水分較柴油偏高?？赏茢?，精蒸餾殘液霧化效果稍差，對(duì)進(jìn)料泵的黏度、耐腐要求稍高，供給熱量略低，但仍具有代替0號(hào)柴油作為燃料油使用的可能性。

在確?；剞D(zhuǎn)窯窯尾溫度維持在900℃左右的條件下，逐漸降低0號(hào)柴油噴入量、增加精蒸餾殘液噴入量，觀察精蒸餾殘液是否能夠持續(xù)燃燒，窯尾溫度是否維持穩(wěn)定。結(jié)果見表4。

表4 精蒸餾殘液代替0號(hào)柴油試驗(yàn)結(jié)果Table.4 Test results of fine distillation residue in place of No.0 diesel oil

表4數(shù)據(jù)表明，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯燃燒器關(guān)閉后，停止柴油輸送，精蒸餾殘液仍能依靠爐溫自持燃燒，窯尾溫度雖略有下降，但能夠達(dá)到850℃以上。因此，該精蒸餾殘液基本能夠替代燃料油使用，但有時(shí)存在溫度不穩(wěn)定，進(jìn)料不暢等現(xiàn)象，需要加強(qiáng)預(yù)處理工作。

2.5 含毒害物質(zhì)廢液進(jìn)料量對(duì)尾氣排放的影響

在危險(xiǎn)廢物焚燒前需對(duì)毒害性指標(biāo)進(jìn)行分析，有機(jī)廢液中氯、硫?yàn)樽畛Ｒ姷亩竞π灾笜?biāo)，在處置過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生HCl、SO2等污染物。為探究毒害元素單位時(shí)間進(jìn)料量對(duì)尾氣排放的影響，在試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)為手動(dòng)控制，燃油噴入量恒定，固定石灰粉的下料頻率，固定堿洗塔循環(huán)堿液的流量，采集尾氣在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)物料為某植物研究所用于植物提取后的有機(jī)廢液，熱值為23.73 kJ/g，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%，氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.14%。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

如圖1所示，含氯有機(jī)廢液進(jìn)料量與尾氣中HCl的排放值成正相關(guān)。當(dāng)廢液進(jìn)料量超過(guò)3.5 L/min的時(shí)候，HCl的排放值接近《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中的排放限值70 mg/m3。按我公司危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)處置能力30 t/d，廢液處置量占比30%推算，當(dāng)有機(jī)廢液氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤4%時(shí)，HCl的排放值基本能夠達(dá)標(biāo)排放，增加石灰粉和堿液循環(huán)量也能夠控制酸性物質(zhì)排放量，但處置成本也將隨之增加。

圖1 含氯有機(jī)廢液進(jìn)料量對(duì)尾氣排放的影響Fig.1 Effect of chlorinated organic waste feed amount on exhaust emissions

在有機(jī)廢液焚燒過(guò)程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物質(zhì)的進(jìn)料量需嚴(yán)格控制，進(jìn)料量過(guò)大容易造成設(shè)備、耐火材料、保溫材料腐蝕，還會(huì)導(dǎo)致超標(biāo)排放，造成環(huán)境污染。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯有機(jī)廢液焚燒處理技術(shù)的分析、研究，結(jié)合危險(xiǎn)廢物處理處置項(xiàng)目的工程實(shí)踐，理論聯(lián)系實(shí)際，得出以下結(jié)論：

1）對(duì)于有機(jī)廢液的高溫焚燒，預(yù)處理技術(shù)是高效處置的基礎(chǔ)。

2）有機(jī)廢液進(jìn)料泵和霧化噴嘴的選型是影響廢液進(jìn)料的主要因素，廢液穩(wěn)定焚燒受霧化角度和霧化噴霧投射距離影響。

3）廢液熱值在25～30 kJ/g范圍內(nèi)，爐況較為理想，含氧量、窯尾溫度、CO排放值均能達(dá)到技術(shù)要求；熱值在37 kJ/g左右且性質(zhì)較為穩(wěn)定的有機(jī)廢液基本能夠替代焚燒燃料油。

4）為確保設(shè)備安全和處置達(dá)標(biāo)，在有機(jī)廢液焚燒過(guò)程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物質(zhì)的進(jìn)料量需嚴(yán)格控制。

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Discussion Rotary Kiln Incineration of Organic Waste Technology

LUO Jin-song，HE Rui，YANG Zhao-biao
（Yunnan Dadi Fengyuan Environmental Protection Co.，LTD，Kunming 650000，China）

The technical points of kiln treatment of organic waste was analyzed，Effect of the pre treatment，choice of feeding equipment，atomization effect，calorific value of the waste feed rate on incineration system were explored，the influence of the organic waste calorific value on the burning operating parameters and fuel consumption were studied.

rotary kiln；hazardous waste；organic waste liquid；incineration

X78

A

1004-275X（2015）04-0052-03

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.04.015

收稿：2015-06-17

羅勁松（1984-），男，主要從事危險(xiǎn)廢物處理技術(shù)研究。