北京機電院回轉(zhuǎn)窯設計部分文獻總結

1、北京機電院高技術股份有限公司回轉(zhuǎn)窯焚燒危廢文獻總結目錄第一部分 回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的工程設計1一、回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)形式的確定1二、回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的設計1三、回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物工程中的問題4第二部分 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的控制參數(shù)及調(diào)節(jié)方法6一、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)流程圖6二、焚燒過程的主要控制參數(shù)7三、焚燒系統(tǒng)的實際控制參數(shù)7四、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法8第三部分 二噁英的控制10一、危險廢物處置中二惡英產(chǎn)生機理10二、危險廢物處置中二惡英的控制11第四部分 回轉(zhuǎn)窯耐火磚的砌筑13一、回轉(zhuǎn)窯砌筑13二、烘爐15第一部分 回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的工程設計一、回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)形式的確定1.1回轉(zhuǎn)窯操作方式的選擇按氣、固體

2、在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)流動方向的不同，回轉(zhuǎn)窯可分為順流式回轉(zhuǎn)窯（co-currentflowkiln）和逆流式回轉(zhuǎn)窯（counter-currentflowkiln）兩種。1.2回轉(zhuǎn)窯燃燒模式的選擇依據(jù)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒時灰渣狀態(tài)和爐內(nèi)溫度的不同，回轉(zhuǎn)窯可分為熔渣式回轉(zhuǎn)窯和非熔渣式回轉(zhuǎn)窯。其中，非熔渣式又稱“灰渣式”。二、回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的設計2.1回轉(zhuǎn)窯尺寸和運轉(zhuǎn)方式的設計用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯，其典型的長徑比值為3.44.2，而回轉(zhuǎn)窯的尺寸須根據(jù)容積熱負荷參數(shù)來確定?；剞D(zhuǎn)窯容積熱負荷參數(shù)關系到爐內(nèi)燃燒狀況的好壞，文獻中給出回轉(zhuǎn)窯容積熱負荷的范圍為（4.2104.5）×104kJ/（m3

3、3;h）?；剞D(zhuǎn)窯尺寸采用的方法是：首先，根據(jù)危險廢物的成分計算出廢物的熱值，再根據(jù)廢物的處理量確定出每小時廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的熱量，然后根據(jù)選定的容積熱負荷確定出回轉(zhuǎn)窯的容積，最后結合回轉(zhuǎn)窯的長徑比，確定回轉(zhuǎn)窯的尺寸。對于回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)方式，在工程實踐中，回轉(zhuǎn)窯的傾斜角度一般在1°3°，轉(zhuǎn)速為0.25r/min，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動方向結合進料方式和助燃方式確定。處理難焚燒的危險廢物可采用大長徑比與低轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)窯；而熱值較高、容易燃燒的危險廢物，燃燒需要的時間稍短一些，可采用較大傾斜角與較高轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)窯來處理。2.2回轉(zhuǎn)窯耐火材料設計根據(jù)危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規(guī)范（H

4、J/T1762005）的要求，危險廢物焚燒處理“爐渣熱灼減率應<5%”，因此，為了將危險廢物焚燒充分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的焚燒溫度應不低于800。危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中焚燒，一般要經(jīng)歷干燥、熱解、燃燒、燃盡等幾個階段。經(jīng)過這幾個階段，危險廢物中的有害成分在高溫作用下被充分分解和破壞，形成高溫煙氣和爐渣。這些高溫煙氣和爐渣會對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)砌筑的耐火材料造成侵蝕性破壞。所以，危險廢物焚燒處理用的回轉(zhuǎn)窯的耐火材料應同時具備如下特點：（1）耐高溫性。能夠長期在800以上的高溫環(huán)境下運行。（2）高強度和良好的耐磨性?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料需要具有一定的機械強度，以承受高溫時的膨脹應力及回轉(zhuǎn)窯殼體變形所造成的應力。同時，

5、因為危險廢物在窯內(nèi)的運動及煙氣中粉塵的磨擦，均會對窯內(nèi)的耐火材料造成磨損，所以要求耐火材料具有較強的耐磨性。（3）良好的化學穩(wěn)定性，以抵抗煙氣中化學物質(zhì)的侵蝕。有關研究表明，對耐火材料質(zhì)量影響最大的是堿（鉀、鈉）、鹵族（氯、氟）和硫的化合物等。（4）良好的熱穩(wěn)定性，能夠承受焚燒狀態(tài)的交變熱應力。在停爐、起爐以及旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)狀況不穩(wěn)定的情況下，窯內(nèi)的溫度變化都比較大，這就要求耐火材料在溫度變化劇烈的情況下，不能有龜裂或者是剝落的情況。（5）受熱膨脹穩(wěn)定性要好?；剞D(zhuǎn)窯殼體（一般為碳鋼板）的熱膨脹系數(shù)雖然大于回轉(zhuǎn)窯耐火材料的熱膨脹系數(shù)，但是殼體溫度一般都在150300左右，而耐火材料承受的溫度一般都在8

6、00以上，這樣可能會導致耐火材料比回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹要大，而容易脫落。（6）氣孔率要低。如果氣孔率高，煙氣會通過滲透進入耐火材料中，腐蝕耐火材料。目前，在國內(nèi)外危險廢物焚燒工程中，回轉(zhuǎn)窯通常采用耐火磚砌筑，僅在窯兩端采用耐火澆注料澆筑。通常采用的耐火磚主要有莫來石磚、高鋁磚等，澆注料主要為高鋁耐火澆注料，可根據(jù)危險廢物的成分進行選擇?？筛鶕?jù)危險廢物的成分進行選擇。工程設計中，回轉(zhuǎn)窯常采用300mm的耐高溫、耐腐蝕、耐磨的復合高鋁磚，作為耐火隔熱層。耐火層采用致密高鋁耐火材料，隔熱層采用輕質(zhì)高鋁耐火材料，兩種材料壓制成一體，再經(jīng)過高溫燒結，線性變化系數(shù)幾乎相同，在高溫下不會斷開。耐火層采用致密高

7、鋁耐火材料，隔熱層采用輕質(zhì)高鋁耐火材料。由于引入了輕質(zhì)隔熱復合層，采用復合高鋁磚可使回轉(zhuǎn)窯筒體表面溫度在180左右，避開了氯化氫氣體低溫（<150）和高溫腐蝕區(qū)（>360），保證了窯體的長時間使用。2.3焚燒系統(tǒng)設計危險廢物進入焚燒爐后首先受到輔助燃燒器火焰和高溫窯壁的熱輻射而完成加熱、水分蒸發(fā)和可燃物析出的過程。隨著溫度的進一步升高，固態(tài)物質(zhì)開始分解燃燒。廢物中氣態(tài)成分和固態(tài)物質(zhì)析出的可燃氣體在高溫狀態(tài)也會快速分解燃燒。在回轉(zhuǎn)窯中，廢物中的無機可燃成分被燃盡，長鏈環(huán)狀物質(zhì)會被分解成短鏈物質(zhì)進入二燃室進一步分解焚燒。目前，焚燒系統(tǒng)通常采用“3T+1E”原則進行燃燒控制?！?T+1E

8、”是指溫度（temperature）、時間（time）、擾動（turbulence）和空氣消耗系數(shù)綜合控制的原則。此原則能確保危險廢物的有害成分的充分分解，從源頭上控制酸性氣體、有害氣體（二惡英類物質(zhì)）的生成，全面控制煙氣排放造成的二次污染。溫度是保證焚燒爐中危險廢物得到徹底破壞的最重要因素。回轉(zhuǎn)窯（一燃室）設計溫度為1000，運行溫度為8501000。二燃室設計溫度為1300，正常運行溫度為1100。二燃室采用高溫度設計，保證了危險廢物在二燃室中可充分焚毀。溫度達到設計值后，為了使危險廢物充分焚毀，停留時間必須足夠長。通常固體物質(zhì)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時間為30120min；煙氣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的流速控

9、制在34.5m/s，停留時間約2s；煙氣在二燃室的流速一般控制在26m/s，保證停留時間大于2s。送入爐膛中的廢物必須同氧氣充分接觸，才能在高溫下全部快速高效地氧化，這就要求對廢棄物進行適當?shù)臄噭印噭釉筋l繁，廢物和空氣混合越均勻越有利于焚燒。在工程實際中，主要利用供風和輔助燃燒器來增加擾動。在危險廢物燃燒過程中，空氣消耗系數(shù)反應了燃燒狀況。空氣消耗系數(shù)大，燃燒速度快，燃燒充分，但供風量較大，產(chǎn)生的煙氣量大，使后續(xù)的煙氣處理負荷增大，不夠經(jīng)濟。反之，則燃燒不完全，甚至產(chǎn)生黑煙，有害物質(zhì)分解不徹底。根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，通常取回轉(zhuǎn)窯的空氣消耗系數(shù)為1.11.3，回轉(zhuǎn)窯+二燃室總空氣消耗系數(shù)為1.7

10、2.0。2.4焚燒系統(tǒng)的安全監(jiān)控設計回轉(zhuǎn)窯的正常運行，離不開安全監(jiān)控。通?；剞D(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)需要監(jiān)控的參數(shù)主要有：回轉(zhuǎn)窯焚燒溫度、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力、回轉(zhuǎn)窯外表面溫度和焚燒煙氣中的氧含量等?？赏ㄟ^觀察孔和高溫攝像裝置，觀察和監(jiān)視窯內(nèi)廢物焚燒狀況。溫度監(jiān)測通常通過熱電偶溫度計測量來實現(xiàn)，具體做法是：在煙氣溫度較穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)窯的尾端設置多個熱電偶監(jiān)測點，利用各溫度計的平均溫度來反映回轉(zhuǎn)窯的焚燒溫度。如果溫度過低，則增大輔助燃料的供應量或適當減少進料量；反之，則減少或暫停輔助燃料的供應，或者增大進料量?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)壓力是焚燒系統(tǒng)正常運行的重要參數(shù)。焚燒系統(tǒng)要求負壓運行。負壓由煙氣處理部分的引風機的抽力形成，以維持回

11、轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力為-100Pa左右為標準。負壓過大，系統(tǒng)漏風增加，引風機電耗高；負壓過小，燃燒工況波動時，窯內(nèi)氣體可能溢出窯外。為此，在回轉(zhuǎn)窯尾部端板，安裝有差壓變送器，將回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力實時傳入中控室監(jiān)控系統(tǒng)，參與焚燒控制與報警。當回轉(zhuǎn)窯壓力過高時，控制系統(tǒng)發(fā)出報警；當高于高限設定值時，控制系統(tǒng)將自動停止進料，焚燒系統(tǒng)進入“待料”狀態(tài)?；剞D(zhuǎn)窯外表面溫度設計值一般為180，波動范圍為150360。溫度過高或過低，會加大對回轉(zhuǎn)窯外包鋼板的腐蝕，影響使用壽命。對回轉(zhuǎn)窯外表面溫度進行監(jiān)測，一般通過紅外監(jiān)測儀進行。根據(jù)國家危險廢物控制標準，煙氣中的含氧濃度應為6%10%，二燃室出口煙道裝有氧含量檢測儀，監(jiān)測煙氣

12、中含氧濃度控制在6%10%。二燃室出口處煙氣的氧含量和溫度參與進料連鎖控制。只有當溫度、氧含量高于設定的最低限值時才允許進料，這樣可以保證危險廢物燃燒充分，降低顆粒物帶出量及延長耐火材料使用壽命。三、回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物工程中的問題3.1安全問題回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)存在的最大安全問題是：回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力在短時間內(nèi)迅速增高，超過極限值，造成設備損壞，有害煙氣等物質(zhì)外泄，甚至發(fā)生爆炸。造成回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壓力迅速升高的主要原因有：回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的危險廢物發(fā)生爆燃；系統(tǒng)突然停電，導致后續(xù)煙氣處理系統(tǒng)中引風機停止工作。（1）除渣機水封槽的一級泄壓。除渣機水封槽正常運行時起到密封作用，使窯內(nèi)煙氣與外部大氣隔絕。當窯內(nèi)壓力高于安全設定

13、值時，煙氣就突破水封自動泄放，保證焚燒系統(tǒng)的安全。（2）緊急排放煙囪的二級泄壓。二燃室的頂端設計一段緊急排放煙囪。煙囪通向室外，系統(tǒng)正常運行時處于封閉狀態(tài)，但當焚燒系統(tǒng)內(nèi)的壓力達到限定值時，內(nèi)部高壓煙氣就可沖開煙囪上的門蓋，排向大氣，保護系統(tǒng)的安全。3.2結焦問題回轉(zhuǎn)窯處理危險廢物的結焦情況主要分兩類：第一類結焦：低熔點鹽類在爐內(nèi)的結焦，其形成的原理是在焚燒處理廢物的過程中，危險廢物在高溫下會進行分解，分解后的元素在高溫下會重新組合，形成一部分低熔點鹽類（主要是堿性成分和鹵化物的結合）。這些低熔點鹽類在高溫下非常黏稠，可以自身黏結并粘附其它物質(zhì)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結焦。這類結焦不易清除，主要辦法是控制廢

14、物的進料和控制焚燒爐的燃燒溫度，通常是采用如下一些措施防止結焦：進料時將含有鈉、鉀等成分的廢物與鹵素含量高的廢物安排在不同的時間段進行焚燒處理；對于含鹽量較高的廢物采取與其他廢物搭配，例如摻入熔點高的物質(zhì)如石灰等，再進行焚燒；選擇可防止掛壁的耐火磚；控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度，合理供風。如果窯內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)較嚴重的結焦，可適當降低回轉(zhuǎn)窯燃燒溫度，待低熔點鹽順利焚燒進入出渣系統(tǒng)后，再將窯內(nèi)溫度調(diào)整到正常運行溫度。第二類結焦：窯尾出渣口部位的密封片處縫隙有冷空氣滲入和除渣機中的水分蒸發(fā)導致局部溫度下降而形成結焦。主要是由于灰渣遇冷凝固造成的，清除方式見圖3，利用安裝在回轉(zhuǎn)窯后端板上的除焦燒嘴進行熔化使其脫落。還

15、可采用高效的密封裝置，防止冷空氣的侵入。第二部分 回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的控制參數(shù)及調(diào)節(jié)方法一、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)流程回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)一般主要包括進料系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、尾氣凈化系統(tǒng)等部分。為確保煙氣達標排放，尾氣凈化工藝采用煙氣急冷、干法脫酸、活性炭吸附、布袋除塵、濕法脫酸、煙氣再熱的尾氣凈化工藝。危險廢物由進料裝置進入回轉(zhuǎn)窯進行焚燒，在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)過干燥、燃燒、燃燼的全過程，焚燒后的爐渣由窯尾排出，焚燒產(chǎn)生的大量煙氣進入二燃室；煙氣在二燃室中經(jīng)過1100以上高溫燃燒，停留時間大于2秒，使有害物質(zhì)得到充分分解；高溫煙氣進入余熱利用系統(tǒng)降溫，同時回收部分熱能；降溫后的煙氣進一步經(jīng)過急冷后，噴入活性炭

16、來吸附二噁英，經(jīng)過干式脫酸塔進入布袋除塵系統(tǒng)進行除塵；除塵后的煙氣經(jīng)過洗滌塔進一步去除煙氣中的酸性物質(zhì)；然后通過煙氣加熱器升溫，最后經(jīng)引風機，從煙囪達標排放。圖2 某危廢處置中心的焚燒工藝流程框圖二、焚燒過程的主要控制參數(shù)焚燒過程是指在高溫供氧的條件下通過燃燒過程處理各種可燃性廢物。危險廢物的焚燒過程，通常需要借助于自身可燃物質(zhì)或輔助燃料，調(diào)節(jié)適當?shù)目諝廨斎?，在適當?shù)母邷胤秶鷥?nèi)持續(xù)一定時間，實現(xiàn)較高的焚毀率、較低的熱灼減率，最大限度的降解或分解其中的有毒有害物質(zhì)，并殺死病毒病菌，同時實現(xiàn)較低的污染排放指標。因此，正確控制危險廢物的焚燒過程是實現(xiàn)危險廢物無害化、減量化和資源化的關鍵因素。危險廢物

17、的焚燒過程非常復雜，受到很多因素和參數(shù)的影響，但主要的控制理論為3T+E。據(jù)研究文獻報道，對于危險廢物，焚燒區(qū)域爐溫達到8501100，焚燒時間達到2s以上時，如果給予充足的氧氣，則絕大多少的臭氣、有毒有機物及其它有害物質(zhì)均可以被分解或除去(達到焚毀去除率9999%)。以上四個參數(shù)并非相互獨立，而是相互制約，相互影響的，其互動關系如下表所示。三、焚燒系統(tǒng)的實際控制參數(shù)在工程實際中，焚燒系統(tǒng)的實際控制參數(shù)主要包括系統(tǒng)的溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、氧含量等，依據(jù)安裝在設備上的儀器儀表來測量和顯示。焚燒溫度主要指焚燒爐燃燒室中的操作溫度，由熱電偶來實時測量和顯示?；剞D(zhuǎn)窯焚燒溫度范圍在8501000之間調(diào)節(jié)，二

18、燃室焚燒溫度范圍在11001200之間調(diào)節(jié)?；旌铣潭戎饕苫剞D(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動和二燃室空氣供給來調(diào)節(jié)。回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速越高，物料翻轉(zhuǎn)速度快，混合程度越好；二燃室內(nèi)空氣擾動大，氣流湍動越強烈，混合程度越好。停留時間主要根據(jù)回轉(zhuǎn)窯出口的壓力來調(diào)節(jié)引風機頻率。為了保證煙氣不外溢，焚燒系統(tǒng)在微負壓下運行。引風機的頻率越大，系統(tǒng)的負壓越大，煙氣流速越快，停留時間越短。在回轉(zhuǎn)窯出口和二燃室出口安裝有壓力變送器，可以實時測量和顯示壓力?；剞D(zhuǎn)窯的出口壓力控制在30100Pa。過量空氣量主要由鼓風機來提供，根據(jù)煙氣中的氧含量來調(diào)節(jié)。煙氣中的氧含量較高時，適當降低鼓風機頻率；煙氣中的氧含量較低時，適當提高鼓風機頻率。焚燒系統(tǒng)的在

19、回轉(zhuǎn)窯出口、二燃室出口和煙囪進口安裝有氧含量測量儀。二燃室出口煙氣氧含量控制在812%。由回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)控制參數(shù)和焚毀率關系圖，從圖中可以看出:1）焚燒溫度越低，焚毀率越低，焚燒溫度越高，焚毀率越高。當達到一定溫度時，危險廢物完全焚毀。2）氧含量較低時，焚毀率較低，隨著氧含量提高，焚毀率越來越高。當氧含量超過一定值時，由于空氣過多導致溫度降低，焚毀率反而下降。3）系統(tǒng)負壓較小時，煙氣流速較低，停留時間較長，焚毀率較高。隨著負壓增大，煙氣流速加快，停留時間變短，焚毀率反而越來越低。4）回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速較低時，混合程度較差，廢物不能充分燃燒，焚毀率較低。隨著回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速提高，混合程度加強，廢物燃燒充分，焚

20、毀率越來越高。當轉(zhuǎn)速超過一定值時，由于轉(zhuǎn)速過快導致廢物在窯內(nèi)的停留時間變短，焚毀率反而下降。5）根據(jù)不同的危險廢物，回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)有一個最佳焚燒區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)保持較低的負壓，回轉(zhuǎn)窯保持適當?shù)霓D(zhuǎn)速，系統(tǒng)氧含量在一定范圍內(nèi)波動，使危險廢物在較高的焚燒溫度下，保持一定的停留時間，以達到最高的焚毀率。四、回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法根據(jù)不同種類的危險廢物，一般采用以下方法，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的的溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、氧含量等參數(shù)，使其在最佳焚燒區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運行。1）對于高熱值危險廢物，由于其熱值高，因此焚燒系統(tǒng)溫度較高。為了使其充分燃燒，在保證焚燒殘渣熱灼減率情況下，適當提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，適當控制鼓風量，提高引風機

21、頻率，增大系統(tǒng)負壓，減小停留時間。對于低熱值危險廢物，調(diào)節(jié)方法相反。2）系統(tǒng)溫度較低時，可以適當增加進料量；提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，增加危險廢物的混合程度；適當提高鼓風機頻率，增大過量空氣量和湍流程度，但鼓風機頻不能太大，太多的空氣進入系統(tǒng)，反而會導致系統(tǒng)溫度降低；在保持系統(tǒng)負壓的同時，適當降低引風機頻率，減小系統(tǒng)負壓，減小停留時間。系統(tǒng)溫度較高時，調(diào)節(jié)方法相反。3）系統(tǒng)負壓一般與引風機進行連鎖，主要依靠引風機頻率變化來控制系統(tǒng)負壓，但調(diào)節(jié)其它參數(shù)也可以引起負壓變化。系統(tǒng)負壓較大時，首先要降低引風機頻率，同時可以增加進料量，提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，增加危險廢物的混合程度，使危險廢物迅速燃燒產(chǎn)生大量可燃氣體；提

22、高鼓風機頻率，增大空氣供給量。系統(tǒng)負壓較小時，調(diào)節(jié)方法相反4）系統(tǒng)氧含量一般與鼓風機進行連鎖，主要依靠鼓風機頻率變化來控制系統(tǒng)氧含量，但調(diào)節(jié)其它參數(shù)也可以引起氧含量變化。系統(tǒng)氧含量較大時，首先降低鼓風機頻率，同時檢查設備的密封性，減小系統(tǒng)的漏風量；可以增加進料量，提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，增加危險廢物的混合程度，提高燃燒速度；適當降低引風機頻率，減小系統(tǒng)負壓。系統(tǒng)氧含量較低時，調(diào)節(jié)方法相反。危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)具有處置范圍廣、處理量大、焚毀率高、安全可靠和可長期持續(xù)運行等特點，被國內(nèi)外廣泛應用。危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的控制過程比較復雜，溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、氧含量等參數(shù)相互制約、相互影響，任何一個參數(shù)的變

23、化都會引起其它參數(shù)的變化。危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的調(diào)節(jié)是一個系統(tǒng)工程，對于不同種類的危險廢物，根據(jù)其成份，合理調(diào)節(jié)溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、氧含量等參數(shù)，使焚燒系統(tǒng)在最佳焚燒區(qū)域穩(wěn)定運行，是實現(xiàn)危險廢物無害化、減量化、資源化和節(jié)能環(huán)保的關鍵所在。第三部分 二噁英的控制二惡英（Dioxin）包括多氯二苯并二噁英（PCDDs）與多氯二苯并呋喃（PCDFs）兩類物質(zhì)，是由一個或兩個氧原子聯(lián)結2個被氯原子取代的苯環(huán)構成。由于每個苯環(huán)均可取代1-2個氧原子，故二惡英種類有210個之多，且能以多種形態(tài)存在。在這210多種異構體中，含4-8個氧原子的異構體具有毒性作用，其中以四氯二苯-p-二惡英（TCDD）毒性最強

24、。二惡英所包含的化合物，均為固體，熔點較高，沒有極性，難溶于水，但可以溶于大部分有機溶劑，是無色無味的脂溶性物質(zhì)，所以非常容易在生物體內(nèi)積累。二惡英化學穩(wěn)定性強，在環(huán)境中能長時間存在。它的毒性很強，是一種對人體非常有害的物質(zhì)，即使在很微量的情況下，長期攝取時便可引起癌癥等頑癥，國際癌癥研究中心已將它列為人類一級致癌物。二惡英的排放已經(jīng)引起人們的廣泛關注，通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，90%的二惡英由固體廢物焚燒產(chǎn)生，其余的二惡英由煉鐵、煉鋼、造紙、汽車尾氣等產(chǎn)生。對于廣泛采用廢物焚燒的國家，廢物焚燒是二惡英的重要排放源，如日本和美國等。一、危險廢物處置中二惡英產(chǎn)生機理自1977年OLIVE等首次在垃圾焚燒

25、飛灰中檢測到二噁英開始，國外就對焚燒爐中二惡英的形成機理和控制技術開展了大量的研究。然而，時至今日，人們對二惡英的產(chǎn)生機理并未研究透徹。目前，學術界普遍認為危險廢物焚燒處理產(chǎn)生二惡英的原因有以下幾點：（1）從頭合成-即碳、氫、氧和氯等元素通過基元反應生成PCDDs/PCDFs。從頭合成發(fā)生在燃燒等離子區(qū)或燃燒后的煙羽中，如果煙道氣中含有HCl（或Cl）-、O2和H2O等物質(zhì)，那么在300400溫度下就會在含碳飛灰的表面合成二惡英類，飛灰中的金屬及其氧化物或硅酸鹽是“從頭合成”過程的催化劑。（2）在燃燒過程中由含氯前體物通過有機化學反應生成二惡英類。前體物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃燒

26、中前體物分子通過重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應等過程生成PCDDs和PCDFs，生成溫度為300700。（3）固體廢物本身含有一定量的二惡英類物質(zhì)，在焚燒處理時，由于沒有達到分解破壞二惡英分子的溫度等條件，其中的二惡英排放出來。對于燃燒溫度較低的焚燒爐，這種情況是可能發(fā)生的。（4）多氯聯(lián)苯類廢物焚燒處置過程中產(chǎn)生二惡英。焚燒處置過程中，在適宜溫度并在氯化鐵、氯化銅的催化作用下，多氯聯(lián)苯類廢物可與O2、HCl反應，通過重排、自由基縮合、脫氯等過程生成二惡英。在后續(xù)的煙氣降溫處理過程中，被高溫分解的二惡英前體物在煙氣中的氯化鐵、氯化銅等灰塵的催化作用下可與煙氣中的HCL在溫度為300附近又會

27、迅速重新組合生成二噁英。上述幾個二惡英產(chǎn)生途徑在危險廢物處置過程中都可能起作用，各種途徑的所占比重則取決于具體的爐型、工作狀態(tài)和燃燒條件。由于危險廢物處置工程一般規(guī)模較小，不易在爐膛內(nèi)形成良好的焚燒工況，故二噁英的生成量較大，為抑制二惡英產(chǎn)生、煙氣達標排放帶來很大難度。二、危險廢物處置中二惡英的控制為控制危險廢物處置中二惡英的排放量，美國、日本等國家都進行了深入的研究，大大降低了二惡英的排放量。在國內(nèi)，由于危險廢物焚燒處置還處于起步階段，很多小型的危險廢物焚燒爐的二惡英的排放量普遍高于國家規(guī)定的排放限值。北京機電院高技術股份有限公司作為一家以環(huán)保為主要產(chǎn)業(yè)的高新技術公司，在危險廢物處理領域進行

28、了近20a的研究，并通過工程實踐積累了豐富的危險廢物處置經(jīng)驗，形成了一套較為完善的危險廢物處置系統(tǒng)，使煙氣中的二惡英的含量較少，完全符合國家標準規(guī)范，達標排放。該危廢處置系統(tǒng)目前已經(jīng)在國內(nèi)多個大型危廢處置項目中應用。該廢物處置系統(tǒng)中采取以下幾種控制措施來控制二惡英的排放：2.1爐前配伍危險廢物的焚燒特點是廢物元素成分千差萬別，各種有害成分波動大，爐前需要進行分選和配伍，以便在源頭上控制二惡英的生成量。爐前配伍的優(yōu)點如下：（1）根據(jù)接收廢物元素成分，盡量避免含氯有害成分物質(zhì)的集中焚燒，從源頭控制二惡英產(chǎn)生量。運行時應該對物料進行詳細分析，對那些鹵素含量高、數(shù)量大的危險廢物應盡量均勻焚燒，且應控制

29、整體數(shù)量。（2）均衡廢物的熱值和水分，利于焚燒工況穩(wěn)定。穩(wěn)定的焚燒工況可以減少二惡英的產(chǎn)生量。（3）減少重金屬入爐焚燒量，減少焚燒過程中二惡英產(chǎn)生的催化劑，可大大降低焚燒過程中的二惡英產(chǎn)生量。工程實例北京市危險廢物處置中心是經(jīng)國務院批準的全國危險廢物和醫(yī)療廢物處置設施建設規(guī)劃中的31個危險廢物處置中心之一，始建于2008年，是集危險廢物收集、焚燒、物化固化處理、安全填埋和回收再利用為一體的現(xiàn)代化綜合處置中心。該中心分兩期建設，一期工程包括0.6萬t/a的物化處理系統(tǒng)、1萬t/a危險廢物焚燒處置系統(tǒng)、1.2萬t/a危險廢物安全填埋場和1.9萬t/a綜合利用系統(tǒng)，以及配套的公用輔助設施。北京機電院

30、高技術股份公司負責其中的1萬t/a危險廢物焚燒處置系統(tǒng)的設計和建設，設計危險廢物處理能力為30t/d，年運行330d，處理對象為北京市危險廢物，目前該項目已經(jīng)投產(chǎn)。北京危險廢物處置中心待焚燒處理的危險廢物經(jīng)過配伍后，成分見表1。2.2高溫徹底焚燒危險廢物無害化處置中，焚燒系統(tǒng)溫度運行是關鍵。焚燒系統(tǒng)包括一燃室和二燃室兩部分，危險廢物在回轉(zhuǎn)窯中進行熱解式燃燒，煙氣溫度為800900，從一燃室出來的煙氣含有大量的揮發(fā)分物質(zhì)，在二燃室中進一步焚燒，焚燒溫度可高達11001200。為了使危險廢物充分分解，破壞廢物中的二惡英，二燃室的焚燒控制采取國際上通用的“3T1E”原則?！?T+1E”是指溫度（Te

31、mperature）、時間（Time）、擾動（Turbulence）和空氣過剩系數(shù)（Excess air coefficient）綜合控制的原則?！?T+1E”原則能確保危險廢物的有害成份的充分分解，從源頭上控制酸性氣體和二惡英類物質(zhì)的生成，全面控制煙氣排放造成的二次污染。“3T+1E”原則控制的重要指標如下：（1）二燃室煙氣溫度控制在1100以上。（2）二燃室煙氣停留時間2s。（3）二燃室煙氣的充分攪動。（4）二燃室煙氣出口O2含量610%，CO50mg/Nm3。（5）自動燃燒系統(tǒng)保證穩(wěn)定燃燒。2.3煙氣降溫段抑制二惡英再合成相關研究表明，在煙氣降溫階段，500200為二惡英再合成的一個高發(fā)

32、段，故應采取相關技術，盡量減少二惡英的在此溫度段的停留時間。根據(jù)傳熱學，只有液體（如水）與熱煙氣直接接觸的換熱方式才可能實現(xiàn)在1s內(nèi)將煙氣由500降至200。本廢物處置系統(tǒng)采用煙氣急冷技術，在急冷塔內(nèi)通過噴入霧化水，使煙氣溫度驟降至200。整個噴水系統(tǒng)與急冷塔進出口煙氣溫度聯(lián)鎖，通過自動控制，使煙氣自550200區(qū)間急冷，停留時間1s，極大地減少了二惡英的再合成。2.4煙氣凈化裝置進一步凈化去除經(jīng)過急冷塔之后的煙氣溫度為200，其中含有一些二惡英，需要進一步通過煙氣凈化去除。煙氣凈化設備主要包括石灰和活性炭加入裝置，以及袋式除塵器。石灰和活性炭加入裝置位于除塵器之前，可將石灰和活性炭加入煙氣管

33、路。石灰為強堿性固體粉末，可以與煙氣中的HCl等酸性氣體充分反應，有效降低煙氣中的含氯量?；钚蕴繛楦弑缺砻娣e物質(zhì)，對煙氣中的飛灰、二惡英等有害物質(zhì)等有較強的吸附性，可以很好的凈化煙氣，達到去除二噁英的目的。袋式除塵器為煙氣除塵的理想設備，工作煙氣流速1m/min，過濾效率高達99.9%，可以有效去除煙氣中的粉塵、飛灰、重金屬等有害物質(zhì)。通過除塵器收集的煙塵可以再循環(huán)送入焚燒爐焚燒或經(jīng)固化等處理后填埋。第四部分 回轉(zhuǎn)窯耐火磚的砌筑回轉(zhuǎn)窯砌筑質(zhì)量的好壞，直接影響耐火材料的使用壽命，對整個危險廢物焚燒處理系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行至關重要。一、回轉(zhuǎn)窯砌筑1.1回轉(zhuǎn)窯的砌筑方法分類根據(jù)砌筑過程中是否使用濕狀泥

34、漿，砌磚可以分為干砌法與濕砌法兩種。通常情況下，用于處理危險廢物的回轉(zhuǎn)窯所用的高鋁磚、莫來石磚等需要采用濕砌法。根據(jù)磚的排布方式的不同，砌筑方法又可分為橫向環(huán)形砌法與縱向交錯砌法兩種。采用縱向交錯砌法砌筑的耐火磚的整體強度比校好，但發(fā)生問題時，一個較小的點破壞可能會造成一個較大的面破壞，目前應用較少。橫向環(huán)形砌法又可分為兩相鄰磚圈磚縫成一直線與磚縫交錯兩種砌法。采用磚縫成一直線砌法時，因耐火磚尺寸的偏差可能使得磚縫不在一條直線上，當磚圈的錯動時，磚的邊角容易破損可能會造成強度不好。因此，目前處理危險廢物的回轉(zhuǎn)窯砌筑多采用橫向環(huán)形砌法中的磚縫交錯的砌筑方法。根據(jù)砌筑過程中回轉(zhuǎn)窯是否需要旋轉(zhuǎn)，砌筑

35、方法可以分為旋轉(zhuǎn)法和固定法。利用旋轉(zhuǎn)法砌筑時，隨著耐火磚的砌筑，需要旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯，多用于小型回轉(zhuǎn)窯的砌筑，而固定法無需旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯，多用于大型回轉(zhuǎn)窯。用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯直徑多在24m，長度在820m，屬于小型回轉(zhuǎn)窯，因此需要采用旋轉(zhuǎn)法砌筑。1.2砌筑根據(jù)上述分析，用于危險廢物處理的回轉(zhuǎn)窯主要采用橫向環(huán)形砌法，既有利于施工，也有利于拆除和檢修。砌筑過程如下：（1）首先應仔細地將窯殼內(nèi)清掃干凈，然后做砌筑用基準線，軸向基準線要沿窯周長每1.5m放一條，每條線均要與回轉(zhuǎn)窯殼體的軸線平行；環(huán)向基準線為與回轉(zhuǎn)窯殼體中心線垂直的圓，每個施工段放一條，每個施工段長度為1m。（2）耐火磚砌筑時，首先從回轉(zhuǎn)窯

36、殼體底部同時向兩側砌筑，直至超過半周12層磚處。每環(huán)磚均如此砌筑，當砌筑長度為23m時，在回轉(zhuǎn)窯中心水平設置厚140mm的長方形墊木，墊木應壓在最上一層耐火磚磚厚3/4處，并每隔1m左右設置一頂杠頂在墊木上，旋出頂杠套管部分至墊木與耐火磚完全壓實，如圖1（a）所示。然后將回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)90°，再從窯底砌筑到水平位置，進行第二道支撐加固，如圖1（b）所示。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯，進行最后1/4周的砌筑，如圖1（c）所示。最后1/4圓周砌筑時，需注意要留46層磚，作為鎖口區(qū)，并將鎖口區(qū)旋轉(zhuǎn)到底部附近（時鐘的700800的位置），進行鎖口，如圖1（d）（3）鎖口區(qū)的砌筑應仔細進行，通常要先用幾種不同厚

37、度的磚進行組合預排和調(diào)整，以使砌體的鎖口完全適合于最后一塊磚的打入。鎖口時宜選用專用鎖磚，需加工磚時，加工磚的厚度不得小于原磚厚度的2/3，并不得作為每環(huán)最后一塊鎖磚打入砌體4。鎖口磚應從側面打入環(huán)內(nèi)，在最后一塊鎖磚不能由側面打入時，可將鎖口外側的一到兩塊磚進行加工，使鎖口上下尺寸相等，然后將與鎖口尺寸相適應的磚從上面打入，并將其兩側用鋼板鎖縫。需要用幾塊薄形的鎖磚時，要用標準的主磚將它們隔開；用鋼板鎖縫時，每條縫內(nèi)只允許使用一塊鋼板，其厚度不宜大于3mm，各環(huán)鎖口區(qū)不應超過4塊鎖縫鋼板，并應把它們均勻地分布在整個鎖磚區(qū)內(nèi)。另外，在砌筑時應盡量減少鎖縫鋼板的用量，并盡量避免在薄型的鎖磚邊打入鋼

38、板。砌筑最后一環(huán)磚的鎖口區(qū)時，由于擋磚板礙事，最后一塊鎖磚不能從側面打入環(huán)內(nèi)，可以通過選磚，再配合火泥調(diào)整鄰近幾塊磚的灰縫的辦法將鎖口的尺寸調(diào)整到上下相等，然后將尺寸合適的鎖磚從上面打入。打入最后一塊磚后，從上面打入13塊一邊磨尖的23mm厚的鋼板將磚縫徹底鎖緊。1.3砌筑注意事項在回轉(zhuǎn)窯砌筑過程中的幾點注意事項：（1）回磚窯體安裝完畢后，經(jīng)檢查和空轉(zhuǎn)合格才能進行內(nèi)襯施工，并仔細清除灰塵和渣屑，打磨平整，焊縫高度應小于3mm。（2）砌筑泥漿在調(diào)制時應通過試驗來確定泥漿的稠度和加水量。同時檢查泥漿的砌筑性能是否滿足砌筑要求。攪拌水應采用純凈水，由于使用泥漿為膠泥，應隨砌隨制。已初凝的不得使用。（3）砌筑內(nèi)襯的縱向基線和控制線，應做明顯標記于筒體上，環(huán)向基準線按砌筑工作長度也畫在筒體上。（4）砌筑時磚縫內(nèi)應泥漿飽滿，表面勾縫，不得在砌體上