危險(xiǎn)廢棄物焚燒工藝系統(tǒng)的選擇

　　[摘 要]目前國(guó)內(nèi)外用于危險(xiǎn)廢物焚燒的主要爐型有爐排爐、液體噴射式焚燒爐、流化床焚燒爐、多層床焚燒爐、熱解焚燒爐和回轉(zhuǎn)窯焚燒爐等。另外還有國(guó)外新近發(fā)展起來(lái)的微波處理、蒸汽消毒、等離子處理等技術(shù)，但微波處理、蒸汽消毒、等離子處理等方法對(duì)技術(shù)要求較高、投資較大、運(yùn)行成本高，目前在國(guó)外成功運(yùn)行的設(shè)施數(shù)量也不是很多，國(guó)內(nèi)可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)幾乎沒(méi)有。本文主要對(duì)幾種危險(xiǎn)廢棄物的焚燒工藝進(jìn)行介紹。
　　[關(guān)鍵詞]危險(xiǎn)廢棄物；焚燒；工藝；系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：S371 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0289-01
　　1 爐排爐
　　爐排爐適合于大件和形狀不規(guī)則的廢物，多數(shù)情況下它是通過(guò)運(yùn)動(dòng)爐排的推動(dòng)，使廢物不斷發(fā)生剪切、翻動(dòng)，依次通過(guò)干燥點(diǎn)火段、燃燼段，未經(jīng)燃盡的廢物不斷暴露于火焰中，達(dá)到完全燃燒，爐渣經(jīng)過(guò)排渣槽排出爐外。在處理生活垃圾等固體廢物中應(yīng)用較多。爐排型焚燒爐具有對(duì)廢物含水和熱值范圍適應(yīng)性較寬，物料分布和透氣比較均勻，燃燒比較充分等優(yōu)點(diǎn)，且熱效率適中。但爐排結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量大，需定期停爐檢修和更換爐排，燃燒塑料廢物時(shí)易使?fàn)t排粘結(jié)磨損，加大阻力，對(duì)工業(yè)危險(xiǎn)廢物而言，由于其成分復(fù)雜，有些成分會(huì)腐蝕爐排，另一缺點(diǎn)是焚燒溫度受傳動(dòng)爐排和耐火材料的限制一般不能大于950℃，通常使用溫度在850℃左右。由于危險(xiǎn)廢物的焚燒要求爐溫大于1100℃，且氣體在爐內(nèi)停留應(yīng)在2秒鐘以上，以保證廢物的徹底解毒和防止形成二噁英之類的劇毒物質(zhì)隨煙氣排入大氣環(huán)境。因此在發(fā)達(dá)國(guó)家很少采用爐排型爐子焚燒工業(yè)危險(xiǎn)廢物。
　　2 液體噴射式焚燒爐
　　凡是流動(dòng)性的廢液、泥漿及污泥都可以用液體噴射式焚燒爐來(lái)處理。液體噴射焚燒爐用于處理可以用泵輸送的液體廢棄物，主要分為臥式和立式，其結(jié)構(gòu)通常為內(nèi)襯耐火材料的圓筒（水平或垂直放置），配有一個(gè)或多個(gè)燃燒器。廢液通過(guò)噴嘴霧化為細(xì)小液滴，在高溫火焰區(qū)域內(nèi)以懸浮態(tài)燃燒�？梢圆捎眯�流或直流燃燒器，以便廢液霧滴與助燃空氣良好混合，延長(zhǎng)停留時(shí)間，使廢液在高溫區(qū)內(nèi)充分燃燒。廢液霧滴在燃燒室停留時(shí)間一般為2.0s，最高溫度可達(dá)1650℃。良好的霧化是達(dá)到有害物質(zhì)高破壞（燃燒）率的關(guān)鍵。常用的霧化技術(shù)有低壓空氣、蒸氣和機(jī)械霧化。一般高黏度廢液應(yīng)采用蒸氣霧化噴嘴，低黏度廢液可采用機(jī)械霧化或空氣霧化噴嘴。目前常用的噴嘴有轉(zhuǎn)杯式機(jī)械霧化噴嘴、加壓機(jī)械物化片式噴嘴、旋流式廢液噴嘴、碟形旋流式廢液噴嘴、蒸氣霧化噴嘴、空氣霧化噴嘴及組合噴嘴等。
　　3 流化床焚燒爐
　　流化床焚燒爐是能夠用來(lái)處理固體、液體和氣體廢物的多用裝置。流化床焚燒爐是由一個(gè)用耐火材料襯里的垂直容器和其中的惰性顆粒物組成。燃燒空氣由焚燒爐底部的通風(fēng)裝置進(jìn)入爐內(nèi)，垂直上升通過(guò)一個(gè)分配盤進(jìn)入流化床的顆粒層。流化床焚燒爐設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度穩(wěn)定性好、容量大、爐內(nèi)傳熱傳質(zhì)效率高，一直是工程熱物理學(xué)科研究的熱點(diǎn)。但流化床焚燒爐對(duì)物料粒度有較嚴(yán)格的要求（粒徑小于50mm），廢物預(yù)處理工序復(fù)雜化，導(dǎo)致二次污染的可能性增加；廢物中某些低熔點(diǎn)物質(zhì)會(huì)在流化床工作溫度范圍內(nèi)呈熔融狀態(tài)，與床料粘結(jié)成團(tuán)，破壞流化狀態(tài)；因此，多數(shù)設(shè)施在運(yùn)轉(zhuǎn)中皆須嚴(yán)格限定固體廢物來(lái)源，只有通過(guò)流化床技術(shù)要求才能進(jìn)入熱處理，因而，流化床焚燒爐在危險(xiǎn)廢物焚燒中受到一定限制。
　　4 多層床焚燒爐
　　多層床焚燒爐的爐體是一個(gè)垂直的內(nèi)襯耐火材料的鋼制圓筒，內(nèi)部分成許多層，每層是一個(gè)爐膛。爐體中央裝有一順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)的雙筒的帶攪動(dòng)臂的中空中心軸，攪動(dòng)臂的內(nèi)筒與外筒分別與中心軸的內(nèi)筒和外筒相連。攪動(dòng)臂上裝有多個(gè)方向與每層落料口的位置相配合的攪拌齒。爐頂有加料口，爐底有排渣口，輔助燃燒器及廢液噴嘴則裝置于垂直的爐壁上，每層爐殼外都有一環(huán)狀空氣管線以提供二次空氣。多層床焚燒爐由于固體停留時(shí)間長(zhǎng)，爐內(nèi)溫度反應(yīng)很慢，溫度調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，移動(dòng)的主軸及攪拌桿易因摩擦、熱乏及腐蝕而損壞，出料口易被爐內(nèi)形成的大塊物體堵塞，因此維護(hù)費(fèi)用高，爐壁受間歇性進(jìn)料及廢物中的水分所產(chǎn)生的熱震影響，易于損壞耐火磚更換頻繁。不適于處理需高溫焚燒的有機(jī)物或低熔點(diǎn)無(wú)機(jī)鹽類含量高的廢物。
　　5 熱解焚燒爐
　　熱解焚燒爐具有技術(shù)先進(jìn)、工藝可靠、操作簡(jiǎn)便安全（一次性進(jìn)料、一次性除渣）、投資省（沒(méi)有傳動(dòng)部件）、煙氣含塵量低（焚燒攪動(dòng)程度小）、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)，入爐廢物不需進(jìn)行分揀等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是熱解過(guò)程延長(zhǎng)了燃燒時(shí)間，熱效率較低；一燃室冷熱變化頻率高（一天一次），對(duì)耐火材料影響較大，不便于熱回收，自動(dòng)控制水平要求較高，適合處理熱值相對(duì)較高、疏松狀、成分和性質(zhì)相對(duì)較單一的廢物，對(duì)泥狀和大塊物料的熱解效果不是很理想。
　　6 回轉(zhuǎn)窯焚燒爐
　　旋轉(zhuǎn)式焚燒爐是活動(dòng)爐床爐中應(yīng)用最多的一種�；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐是一個(gè)圓筒形的有耐火磚襯里的外殼，其軸心的安裝線與水平線略成角度�？捎锰烊粴�、油或煤粉作燃料�；剞D(zhuǎn)窯最早是用來(lái)處理及制造水泥、石灰、鐵礦砂、焦炭等固體物質(zhì)的主要設(shè)備，后來(lái)逐漸被應(yīng)用于廢物的焚燒上，由于它能有效地處理各種不同物態(tài)（固體、液體、污泥等）的廢物，已經(jīng)被工業(yè)界普遍采用�；剞D(zhuǎn)窯通常窯體很長(zhǎng)，使得燃燒區(qū)在整個(gè)焚燒爐中只占有一個(gè)很小的部分。大多數(shù)廢物物料是由燃料過(guò)程中產(chǎn)生的氣體以及窯壁傳輸?shù)臒崃考訜岬摹?br>　　回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯和一個(gè)二次燃燒室組成，以確保廢物燃燒完全。回轉(zhuǎn)窯本身是用來(lái)沸化及氧化廢物中的可燃物，廢物中的惰性固體則隨著窯體的轉(zhuǎn)動(dòng)向另一端移動(dòng)，然后由底部排出。沸化的蒸汽及燃燒氣體經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)窯后端，進(jìn)入二次燃燒室在高溫下再進(jìn)行氧化。二次空氣用鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)，以增加空/燃比及湍流程度�；剞D(zhuǎn)窯和二燃室都設(shè)有輔助燃燒器以維持爐內(nèi)溫度穩(wěn)定。同時(shí)，在回轉(zhuǎn)窯窯頭和二燃室設(shè)有廢液噴嘴，液態(tài)的危險(xiǎn)廢物可以通過(guò)噴嘴噴入裝置內(nèi)焚燒處理。
　　按氣體、固體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)流動(dòng)的方向，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐分為同向及逆向兩種。逆向式的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐氣、固體混合及接觸較佳、傳熱效率高、利于增大燃燒速率，但是由于氣、固體相對(duì)速度較大，廢物燃燒氣體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間較短，增大了二燃室的燃燒負(fù)荷。同向式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐形不僅適于固體廢物的輸入及前置處理，同時(shí)可以增加氣體的停留時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)密閉性。目前大多數(shù)處理危險(xiǎn)廢物的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐為同向式。
　　根據(jù)窯內(nèi)灰渣物態(tài)及溫度范圍，回轉(zhuǎn)窯可分為干灰式及熔渣式。干灰式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度低于1000℃，窯內(nèi)固體尚未熔融，仍為固體灰渣。熔渣式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度可能高達(dá)1350℃，固體廢物中的惰性物質(zhì)除高熔點(diǎn)的金屬及其化合物外，皆在窯內(nèi)熔融，因此焚燒程度比較完全。熔融的流體由窯內(nèi)流出，經(jīng)急速冷卻后凝固。由于這種類似礦渣或巖漿的殘?jiān)�，顆粒大，重金屬浸出濃度較干灰式回轉(zhuǎn)窯所排放的灰渣低，歐洲有一些熔渣式的焚燒爐，美國(guó)僅有少數(shù)幾座，它的主要用途是銷毀含多氯聯(lián)苯廢物。然而根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，熔渣式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)比較困難，如果溫度控制不當(dāng)，窯壁上可能附著不同形狀的礦渣，熔渣出口容易堵塞。另外焚燒溫度高，能耗比較大。
　　回轉(zhuǎn)窯焚燒爐爐型技術(shù)成熟，操作簡(jiǎn)單靈活，適用于處理各種不同形狀的固液體廢物，還可以處理低熔點(diǎn)的危險(xiǎn)廢物�；剞D(zhuǎn)窯可以分別接受固體及液體進(jìn)料，也可以將桶裝或大形塊狀固體廢物直接送入窯內(nèi)處理。窯內(nèi)氣體湍流程度高，氣、固體接觸良好，窯內(nèi)無(wú)移動(dòng)的機(jī)械組件，保養(yǎng)容易。窯內(nèi)固體停留時(shí)間可以由回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的調(diào)整而控制。
　　參考文獻(xiàn)
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