危廢處置中心危廢焚燒工藝分析及應(yīng)用

（光大環(huán)保危廢處置（淄博）有限公司 山東 255400）

1.危廢處置中心焚燒工藝研究概述

（1）危險廢物概述。危險廢物即為有害廢物，這一詞匯在20世紀(jì)70年代初期得到了社會的認(rèn)可。通常情況下危險廢物的危害都具有一定的潛伏性，同時其造成的傷害也都是具有不可恢復(fù)性的。除放射性物質(zhì)外能夠?qū)θ祟惿姝h(huán)境產(chǎn)生危害的廢物都能夠被稱為有害廢物，無論其組成類型是否單一或其出現(xiàn)在生產(chǎn)或運(yùn)輸?shù)倪^程當(dāng)中都能夠被稱為危險廢物。目前危險廢物的來源主要有生活來源、工業(yè)來源及農(nóng)業(yè)來源，因其造成的傷害大多不可逆，因此對其進(jìn)行處置應(yīng)當(dāng)遵循對應(yīng)的處置條例[1]。

（2）危險廢物處置技術(shù)概述。目前對于危險廢物進(jìn)行處置處理方式有很多，首先可以通過物理處理的方式來進(jìn)行壓實(shí)、粉碎、脫水等類型的處理。其次其處理方式還包含化學(xué)處理，化學(xué)處理簡而言之就是通過化學(xué)方式來對其中有害成分的含量進(jìn)行降低，逐步實(shí)現(xiàn)無害化處理。第三危險廢物的處理能夠使用生物處理的方式完成，這也是目前較為流行的處理方式之一，通過細(xì)菌能夠完成有機(jī)物的處理，從而將其危害降低。最后處理方式包含固化處理，使用固化基材料對廢物進(jìn)行包裹，這樣既能降低其對環(huán)境的影響，又可以方便運(yùn)輸流程。本文的研究以焚燒處理為基礎(chǔ)展開，其屬于物理處理的一種[2]。

2.焚燒處理工藝設(shè)計

（1）回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)設(shè)計。對其焚燒工藝進(jìn)行研究的過程當(dāng)中需要完成不同結(jié)構(gòu)設(shè)計上的研究，首先回轉(zhuǎn)窯在窯襯耐火層的選擇上需要選用適合的耐火磚，其耐火磚的熱導(dǎo)率應(yīng)當(dāng)滿足較低的條件，這樣其不僅能夠耐火更能達(dá)到隔熱的效果。在滾圈的選擇上應(yīng)當(dāng)選擇舉行滾圈，舉行滾錢的截面是簡單的實(shí)心矩形，沒有較多的缺陷，能夠固定在筒體之上。最后墊板方面其存在的意義即為降低筒體與滾圈之間的摩擦系數(shù)，通過這樣的方式完成荷載傳遞。因此其應(yīng)當(dāng)盡可能的追求最大的散熱面積，同時需要注意的則是筒體之間與墊板的磨損程度呈正比例關(guān)系，隨著回轉(zhuǎn)窯速度的上升其磨損速度也會上升。

（2）回轉(zhuǎn)窯熱損失驗證。在回轉(zhuǎn)窯中產(chǎn)生的熱力過程來源時天然氣燃燒過程當(dāng)中出現(xiàn)的熱量其能夠使危險廢物在很短的時間中得到極大的溫度提升，從而實(shí)現(xiàn)熱解及干燥。而回轉(zhuǎn)窯當(dāng)中的熱量來源是燃料燃燒，因此其傳熱的具體過程是高溫?zé)煔獾臒崃坑蓪α骷拜椛渥饔米饔迷诟G壁內(nèi)，同時危險肥料與窯壁之間相互傳熱，此后耐火層、耐熱層、鋼板之間進(jìn)行熱量傳遞至窯外表面部分，因此其熱損失共有排煙熱損失、灰渣物理熱損失及未完全燃燒熱損失，其中占比最大的則是未完全燃燒熱損失。

（3）爐排爐部分結(jié)構(gòu)設(shè)計。爐排爐在工作的過程當(dāng)中所起到的作用就是對危險廢物進(jìn)行堆積，同時使其能夠得到有效的燃燒。其最為重要的組成部分是爐排，爐排的構(gòu)成材料通常為鑄鐵，且爐排之間有恰當(dāng)?shù)木嚯x保證在燃燒的過程當(dāng)中能夠有充足的空氣進(jìn)入。其次在爐排爐中還需要供風(fēng)系統(tǒng)對其進(jìn)行助燃，通常情況下其分為三個部分分別是爐內(nèi)部分、回轉(zhuǎn)窯部分及二燃室部分。而對爐排爐的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定的位置通常選用的材料是角鋼，角鋼又稱為角鐵，其是一種兩邊相互垂直的長條形鋼材材料，能夠根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。

（4）爐排爐熱損失驗證。在爐排爐中的主要的熱源來源即為在回轉(zhuǎn)窯中沒有完全燃燒的危險廢物，為此在爐排爐中的內(nèi)部傳熱主要是由廢物產(chǎn)生的熱量及高溫?zé)煔膺M(jìn)入帶來的熱量所構(gòu)成，其整體的傳熱經(jīng)過分析能夠總結(jié)為危險廢物與爐排爐避免之間的傳熱及爐排爐內(nèi)部通過防火層、隔熱層向外進(jìn)行的傳熱。由此可知在爐排爐當(dāng)中出現(xiàn)的熱損失由工業(yè)廢物沒有完全燃燒而出現(xiàn)的熱損失，同時還有機(jī)械部件進(jìn)行水冷時出現(xiàn)的熱損失及回轉(zhuǎn)窯與二燃室之間密封不嚴(yán)所造成的熱損失，由此也能夠證明上文提及的回轉(zhuǎn)窯熱損失構(gòu)成合理，且爐排爐熱損失無法完全避免。

（5）二燃室部分結(jié)構(gòu)設(shè)計。在整體的焚燒系統(tǒng)當(dāng)中位于二燃室之前設(shè)備為爐排爐，而將爐排爐與二燃室二者進(jìn)行連接的部分則是由一個長方形的面所完成，二燃室在整體的造型方面是一個球面，因此其在隔熱結(jié)構(gòu)方面應(yīng)當(dāng)是由耐火磚、隔熱層及鋼板三個內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)成的，但是這樣做在實(shí)際施工的過程中較為困難，因此通常選用相同材質(zhì)的耐火混凝土完成建筑。由二燃室向外排出的熱氣溫度很高，因此如其后續(xù)的處理不當(dāng)可能會產(chǎn)生二噁英等有毒有害物質(zhì)，因此在二燃室的煙氣排出結(jié)口方面通常選擇彎頭結(jié)構(gòu)。

（6）二燃室熱損失驗證。二燃室內(nèi)部的主要熱量來源是爐排爐當(dāng)中的爐氣進(jìn)入二燃室當(dāng)中所產(chǎn)生的，因此當(dāng)爐氣溫度不足時就需要啟動備用燒嘴，而當(dāng)燃料燃燒到一定量時，其產(chǎn)生的熱量也能夠作為熱量來源之一。二燃室當(dāng)中的熱損失首先同樣來自于煙氣帶走的大量熱量，其次避免出現(xiàn)散熱及進(jìn)料時天然氣沒有完全燃燒所產(chǎn)生的熱損失。

3.廢氣處理設(shè)施

（1）廢氣成分及處理工藝。在對危險廢物焚燒產(chǎn)生的主要廢氣進(jìn)行分析后能夠發(fā)現(xiàn)其具體的成分分別包含顆粒物、氯化氫、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等，而我國對其有著明確的控制標(biāo)準(zhǔn)，詳情見下表1。

表1 煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)出口煙氣參數(shù)表

而其具體的煙氣凈化流程需要通過余熱鍋爐至濕法去酸裝置來完成處理，此后經(jīng)過處理廢氣的煙囪向外進(jìn)行排放。此過程需要由人工操作與自動操作相結(jié)合來完成，以自動操作為主，人工操作為輔，為了對其整體流程及信息采集過程進(jìn)行概括下文將以圖片的形式對其進(jìn)行展示，詳情見圖1。

圖1 廢氣流程處理示意圖

（2）煙氣凈化系統(tǒng)工藝。由上文圖中內(nèi)容可知廢氣處理過程當(dāng)中需要經(jīng)過余熱鍋爐等設(shè)備的處理，廢氣自余熱鍋爐中出來其溫度能夠達(dá)到1100℃-1200℃，通過使用余熱系統(tǒng)能夠?qū)⑵渲械挠酂嵬瓿苫厥赵倮?，在?jīng)過回收利用后其溫度能夠降低至600℃左右，此后進(jìn)入急冷塔裝置對其進(jìn)行處理在設(shè)備當(dāng)中的溫度能夠進(jìn)一步降溫，為了是其品味能夠滿足不同的需求，其通常將參數(shù)設(shè)置為1.0MPa。

4.環(huán)境因素分析

(1)回轉(zhuǎn)筒長徑對燃燒過程的影響

首先環(huán)境因素方面的影響來自于回轉(zhuǎn)筒的長徑，回轉(zhuǎn)窯的長徑是窯內(nèi)氣體運(yùn)動情況及燃料燃燒時的重要參數(shù)之一，其如出現(xiàn)長徑過長可能導(dǎo)致窯尾的溫度出現(xiàn)過低的情況，導(dǎo)致無法正常進(jìn)行預(yù)熱，同時在窯內(nèi)的熱量會直接輻射在窯體的表面，從而出現(xiàn)由于溫度較高而導(dǎo)致的結(jié)圈現(xiàn)象。當(dāng)長徑較大時能夠說明其整體體積較大，因此運(yùn)輸難度也會隨之上升，而長徑比較低時則會導(dǎo)致燃料無法充分燃燒，其會由于不完全燃燒二次產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。

(2)過剩空氣對燃燒過程的影響

在窯內(nèi)的另一項燃料指標(biāo)即為過?？諝庀禂?shù)，當(dāng)過?？諝庀禂?shù)過大時，其實(shí)際進(jìn)入的空氣要遠(yuǎn)大于理論上的空氣需求量，從而可能進(jìn)一步影響到火焰的溫度及煙氣的量，從而回轉(zhuǎn)窯在熱效率方面也會受到影響。通常情況下此舉會導(dǎo)致氮氧化物的產(chǎn)量快速上升，在出現(xiàn)大量煙氣外排時其熱損失也會上升。從而大量的回轉(zhuǎn)窯窯壁部分會出現(xiàn)氧化的情況。但是當(dāng)出現(xiàn)空氣系數(shù)較小時，其可能會導(dǎo)致燃料燃燒不充分，從而降低工作效率。

(3)燒嘴安裝角度對燃燒過程影響

回轉(zhuǎn)窯燒嘴安裝角度對燃燒過程的影響首先體現(xiàn)在其會對氣體的運(yùn)動方向及實(shí)際的燃燒情況產(chǎn)生影響。在回轉(zhuǎn)窯的入口處會有兩個燒嘴，因此在安裝角度上要對其對稱性進(jìn)行考量，如兩個燒嘴的安裝位置不對稱則可能造成火焰不對稱的情況，進(jìn)而影響爐內(nèi)燃燒的均衡性，同時燒嘴的位置也要與入料口保持距離，否則可能會出現(xiàn)局部溫度過高的情況對回轉(zhuǎn)窯筒體產(chǎn)生巨大的影響。

5.結(jié)語

我國工業(yè)水平不斷發(fā)展的過程當(dāng)中，危險廢物的產(chǎn)出量也在逐年上漲，希望通過本文的研究能為其焚燒處理工藝的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)，同時在本文的寫作過程當(dāng)中使用了流體力學(xué)、熱學(xué)及燃料學(xué)方面的知識來對其完成了焚燒工藝的簡化設(shè)計。但是本文的研究也僅僅是局限在了模擬的層面上，危險廢物焚燒工藝的發(fā)展還需要更多的實(shí)際數(shù)據(jù)作為支撐來促進(jìn)發(fā)展，這也是需要所有相關(guān)從業(yè)人員共同努力才能夠完成的事業(yè)。