淺析回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢棄物技術(shù)

沈林華，王海東，李 昂

（中國聯(lián)合工程有限公司，杭州 310025）

根據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染防治法》的規(guī)定，危險(xiǎn)廢物是指列入國家危險(xiǎn)廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)特性的廢物。根據(jù)《國家危險(xiǎn)廢物名錄》的定義，危險(xiǎn)廢物為具有下列情形之一的固體廢物和液態(tài)廢物：具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性或者感染性等一種或者幾種危險(xiǎn)特性的;不排除具有危險(xiǎn)特性，可能對環(huán)境或者人體健康造成有害影響，需要按照危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理的[1]。廢棄物是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展必然會(huì)出現(xiàn)的問題，對于廢棄物的處理研究工作由來已久，關(guān)于如何進(jìn)行廢棄物種類區(qū)別，如何完成不同類型廢棄物處理，優(yōu)化廢棄物處理效率的相關(guān)研究工作一直沒有停止[2]。

1 我國廢棄物整體情況

面對工業(yè)化生產(chǎn)和城市化發(fā)展每天產(chǎn)生的大量廢棄物，如果不能找到合適的辦法對其進(jìn)行及時(shí)的處理，會(huì)浪費(fèi)大量的放置空間，廢棄物自身也會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染。解決得越慢，廢棄物造成的污染程度越深，對其污染進(jìn)行治理的困難程度就越大。最終，為了進(jìn)行污染物治理，城市需要花費(fèi)大量的資源，造成資源浪費(fèi)[3]。

我國《國家危險(xiǎn)廢物名錄》規(guī)定的危廢有49 大類、600 多種，涉及行業(yè)近百，重點(diǎn)行業(yè)20 余項(xiàng)，種類繁雜，處理難度大。危廢分類主要有物理形態(tài)、化學(xué)組成、熱值、危險(xiǎn)性及危廢來源等方式。危廢來源決定其性質(zhì)即熱值和危害性，危廢的性質(zhì)影響危廢的處理方式。按照危廢來源簡要對危廢進(jìn)行分類，并對其污染類型及處理等特點(diǎn)進(jìn)行梳理。危廢來源主要有生活商業(yè)、農(nóng)業(yè)種植、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療科研及環(huán)保設(shè)施5 個(gè)方面[4]。

目前，農(nóng)業(yè)種植以及冶煉、選礦、化工等用地，對土壤等環(huán)境造成了污染，但由于資金、技術(shù)等原因很少進(jìn)行土壤修復(fù)。生活商業(yè)產(chǎn)生的危廢多以生活垃圾及廢水的形式轉(zhuǎn)嫁到環(huán)保設(shè)施中，轉(zhuǎn)移到水處理的污泥、垃圾焚燒飛灰甚至填埋場中。工業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)生的固廢、污泥和電子垃圾存在綜合利用的空間，這些需要專業(yè)領(lǐng)域針對性進(jìn)行有價(jià)元素的提取和相應(yīng)產(chǎn)品的制造。垃圾焚燒飛灰含有大量二噁英、重金屬，工業(yè)危廢中含砷等劇毒元素的危廢往往難以綜合利用，須采用高溫焚燒玻璃化、水泥固化等方式處理。固化、穩(wěn)定化處理后滿足有害元素浸出標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行儲(chǔ)存[5]。

2 危險(xiǎn)廢棄物處理流程和回轉(zhuǎn)窯焚燒爐簡介

2.1 危險(xiǎn)廢棄物處理流程

焚燒法因?yàn)槠湓趶U棄物處理過程中能夠大量處理廢棄產(chǎn)品而受到廣泛使用，在處理過程中能夠減少廢棄物數(shù)量，同時(shí)不會(huì)造成二次污染，被認(rèn)為是目前掌握的最有效的一種危險(xiǎn)廢棄物處理辦法。目前，我國所有的危險(xiǎn)廢棄物處理中心采用的主要辦法也是通過焚燒法進(jìn)行廢棄物處理，該技術(shù)在西方國家已經(jīng)有了長時(shí)間的應(yīng)用，達(dá)到了相當(dāng)成熟的水平，每年西方國家通過焚燒法對廢棄物處理的比率在60%以上。近幾年，危險(xiǎn)廢棄物無害化處理要求越來越高，焚燒法也會(huì)逐漸替代那些在處理過程中可能產(chǎn)生二次污染的處理辦法，焚燒法對廢棄物處理的比例還會(huì)增加[6]。

目前，國內(nèi)外最常使用的廢棄物焚燒爐一共分為四種類型，分別為爐排焚燒爐、爐床焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。與其他幾種焚燒爐相比，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐能夠進(jìn)行更加廣泛的廢物處理，適應(yīng)性更強(qiáng)，能夠同時(shí)處理液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)的廢棄物，對于處理對象的寬容性也很高。正是基于以上兩種特點(diǎn)，目前回轉(zhuǎn)窯焚燒爐污染物處理領(lǐng)域占有85%的份額，是目前污染物處理過程中采用的主要設(shè)備。

2.2 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐介紹

回轉(zhuǎn)式焚燒窯爐體的主體采用的是耐火磚或水冷壁爐墻，一般為圓柱形滾筒。在工作時(shí)通過轉(zhuǎn)動(dòng)爐體，保證內(nèi)部的垃圾可以更加均勻地混合。為了保證燃燒效果，在內(nèi)部燃燒室的設(shè)置上增加了二燃室。在對垃圾進(jìn)行焚燒之前，首先將垃圾根據(jù)氣體、液體、固體的特點(diǎn)進(jìn)行分類。利用多種傳熱形式，完成垃圾干燥、揮發(fā)分析出、垃圾著火直至燃盡的過程，并在二燃室內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全焚燒?；剞D(zhuǎn)窯式焚燒爐對焚燒物變化適應(yīng)性強(qiáng)，特別對于含較高水分的特種垃圾均能實(shí)行燃燒，解決了之前焚燒爐對于水分含量大的垃圾焚燒效果不佳的問題[7]。

3 回轉(zhuǎn)窯焚燒的三種焚燒方法

3.1 回轉(zhuǎn)窯灰渣式焚燒

灰渣式焚燒爐，回轉(zhuǎn)窯溫度控制在800～900℃，危險(xiǎn)廢物通過氧化熔燒達(dá)到銷毀，回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的主要是灰渣，冷卻后灰渣松散性較好，由于爐膛溫度不高，危險(xiǎn)廢物對回轉(zhuǎn)窯耐火材料的高溫侵蝕性和氧化性不強(qiáng)。為此，耐火材料的使用壽命較長，內(nèi)爐體“掛壁”現(xiàn)象也不嚴(yán)重。

3.2 回轉(zhuǎn)窯熔渣式焚燒

熔渣式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐主要是處理一些單一的、毒性較強(qiáng)危險(xiǎn)廢物，溫度一般在1 500℃以上，目的是提高銷毀率。由于處理對象各不相同，成分復(fù)雜，一些危險(xiǎn)廢物熔點(diǎn)在1 300～1 400℃，因此該類型焚燒爐溫度控制較難，對操作要求較高。由于熔渣式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐爐膛溫度較高，輔助燃料耗量增大，帶來的最直接的后果是回轉(zhuǎn)窯耐火材料、保溫材料燃料消耗、機(jī)械損耗及操作難度均較高[8]。

3.3 回轉(zhuǎn)窯熱解式焚燒

熱解式回轉(zhuǎn)窯焚燒窯內(nèi)溫度控制在700～800℃，危險(xiǎn)廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熱解氣化產(chǎn)生可燃?xì)怏w進(jìn)入二燃室燃燒，可以大大降低耗油量。另外，由于溫度低，熱損失少，其煙氣量在三種處理工藝中最低，使得裝機(jī)容量降低，運(yùn)行成本大大降低，但是其缺點(diǎn)是灰渣殘留量高，灰渣焚燒不徹底。目前，某些關(guān)鍵技術(shù)已有突破，此種焚燒方法代表了回轉(zhuǎn)窯焚燒危險(xiǎn)廢棄物技術(shù)發(fā)展方向，尤其是對資源節(jié)約型社會(huì)來講，這一點(diǎn)尤為重要[9]。

4 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的處理流程

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是由一個(gè)稍傾斜的爐膛與一個(gè)二燃室組成。爐膛是一個(gè)內(nèi)嵌耐火磚的空心鋼式圓筒。對爐膛進(jìn)行加入的能源主要來自輔助燃料或者廢棄物燃燒。焚燒熱值低的廢棄物，需要有相應(yīng)的輔助燃料進(jìn)行助燃。焚燒熱值高的廢棄物，僅需要輔助燃料對廢棄物進(jìn)行引燃即可。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，廢棄物由機(jī)械設(shè)備從爐膛的高端投入，在重力影響下自動(dòng)進(jìn)入爐膛，沿著爐膛緩慢下滑，在下滑過程中經(jīng)歷干燥、燃燒、燃盡的三個(gè)階段。

燃燒之后的主要產(chǎn)物為氣體和灰渣，某些廢棄物質(zhì)含有重金屬元素，在對其進(jìn)行安全填埋之前，需要進(jìn)行固化穩(wěn)定處理。在二燃室中安裝一至多個(gè)燃燒器，這種氣體產(chǎn)物與二燃室內(nèi)的過量空氣混合后在高溫下進(jìn)行燃燒，除去氣體中所含有的有毒物質(zhì)。熱值高的液態(tài)廢棄物既可以與固體廢棄物混合，也可以借助空氣霧化直接噴入二燃室進(jìn)行焚燒。整個(gè)處理過程，最后產(chǎn)生的廢氣由二燃室排出并進(jìn)入余熱鍋爐送煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化[10]。

5 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)處理危險(xiǎn)廢棄物流程

首先需要對廢棄物進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理的作用是對固液廢物進(jìn)行分類，絞碎大塊廢棄物。在這一過程中，固液廢棄物將會(huì)分離投放到不同的區(qū)域，大塊廢棄物在絞碎之后得到尺寸均勻的物料，以達(dá)到提高燃燒效率的目的。絞碎能夠顯著減少燃燒過程所產(chǎn)生的有毒氣體，如一氧化碳的含量[11]。

在對廢棄物預(yù)處理結(jié)束后，將廢棄物處理成品放入傳送帶或螺旋給料機(jī)中，將固體廢物投入回轉(zhuǎn)窯。對于液體廢棄物，可以通過噴頭直接通過燃燒器傳送，也可以與固態(tài)廢棄物進(jìn)行混合以提高給料的均勻性。其間要注意的是必須采取連續(xù)給料的方式，避免批量給料過程中產(chǎn)生的給料高峰引起處理過程不當(dāng)，面對高熱值的液體廢棄物，可以采用直接投入二燃室的方法進(jìn)行處理[12]。

當(dāng)廢棄物進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的一燃室后，大部分廢棄物會(huì)進(jìn)行焚燒，這一過程實(shí)現(xiàn)脫毒并對固體廢棄物進(jìn)行減容，將廢棄物中的有機(jī)成分和水分轉(zhuǎn)化為煙氣通往二燃室。在這一過程中，工作人員通過調(diào)節(jié)窯體的傾斜角度和傳送速度來控制固體廢棄物在窯內(nèi)的具體停留時(shí)間，以及廢棄物產(chǎn)物與空氣的混合程度。

進(jìn)入二燃室后，在一燃室內(nèi)沒有完全燃盡的可燃?xì)怏w，可以繼續(xù)燃燒直至燃盡。完全燃燒后，脫除煙氣中的有毒氣體。

6 結(jié)語

隨著城市發(fā)展，每天產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量居高不下，在這些廢棄物中，有很多可能對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，如醫(yī)療廢棄物和重金屬生產(chǎn)產(chǎn)生的廢棄物。如果不能及時(shí)處理這些廢棄物，它們就會(huì)對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，有的甚至?xí)斐刹豢赡娴挠绊?。隨著相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐逐漸得到推廣和應(yīng)用，它是目前最為成熟的危險(xiǎn)廢棄物處理方式。