回轉(zhuǎn)窯焚燒爐原理

1、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐一、前言實現(xiàn)垃圾無害化、減量化、資源化，焚燒是一種比較可靠和有效的手段。作為焚燒危險廢棄物這個特定的領(lǐng)域，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐應(yīng)對復(fù)雜的工業(yè)垃圾、醫(yī)療垃圾具有適應(yīng)性廣，運行穩(wěn)定可靠，管理操作方便，設(shè)備維修簡單等多方面優(yōu)點，因此在國際危險廢棄物焚燒領(lǐng)域中應(yīng)用最廣。表1是美國各種危險廢物焚燒應(yīng)用比例加型回轉(zhuǎn)18而室爐1固定爐膜電石原卜疝化速應(yīng)用比仰%10%表1美國危險各種廢物焚燒應(yīng)用比例我國國家環(huán)境保護(hù)總局于2001年12月20日印發(fā)的關(guān)于危險廢物污染防治技術(shù)政策的通知指出：“危險廢物的焚燒宜采用以回轉(zhuǎn)窯爐為基礎(chǔ)的焚燒技術(shù)，可根據(jù)危險廢物種類和特征，選用其他不同爐型，鼓勵改造并采用生產(chǎn)水泥的旋

2、轉(zhuǎn)窯爐附燒或?qū)ｋU廢物”。近年來，我國的危險廢棄物焚燒建設(shè)市場已越趨成熟。大勢已在向采用不同組合的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐型靠攏，具體在應(yīng)用上的改進(jìn)，尚有很大的技術(shù)發(fā)展空間。二、回轉(zhuǎn)窯焚燒一般機(jī)理和三種焚燒方法及熱工流程解析（一）回轉(zhuǎn)窯焚燒的一般機(jī)理回轉(zhuǎn)式焚燒窯爐體為采用耐火磚或水冷壁爐墻的圓柱形滾筒。它是通過爐體整體轉(zhuǎn)動，使垃圾均勻混合并沿傾角度向傾斜端翻騰狀態(tài)移動。為達(dá)到垃圾完全焚燒，一般設(shè)有二燃室。其獨特的結(jié)構(gòu)使幾種傳熱形式中完成垃圾干燥、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行燃燒。（二）回轉(zhuǎn)窯焚燒的三

3、種焚燒方法即灰渣式焚燒；熔渣式焚燒；熱解式焚燒。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800OG-9000c危險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相對比較長，內(nèi)爐體“掛壁”現(xiàn)象也不嚴(yán)重。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)危險廢物，溫度一般在1500OC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，一些危險廢物熔點在1300OG-14000c以上，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

4、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。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700OC-8000c由于危險廢物在回轉(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，煙氣量是三種處理工藝為最低，隨之裝機(jī)容量降低，運行成本大大降低，但是其缺點是灰渣殘留量高，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)窯焚燒危險廢棄物技術(shù)發(fā)展方向，尤其是對資源節(jié)約型社會來講，這一點尤為重要。對于任何一種焚燒設(shè)備，要實現(xiàn)合理焚燒必須是“進(jìn)料有序、燃燒完全、出渣通

5、順”，其核心問題是：風(fēng)量的大小、方向和速度；區(qū)段風(fēng)量中含氧量的控制；區(qū)段風(fēng)量壓力的控制；窯內(nèi)各區(qū)段溫度的控制。而要實現(xiàn)這些核心技術(shù)，正確確定熱工流程是關(guān)鍵。（三）回轉(zhuǎn)窯焚燒三種熱工流程簡析上述三種焚燒方法，靠一般的熱工“順流”（即氣流與物料運行同方向）或“逆流”（即氣流與物料運行向反方向）予以實現(xiàn)是困難的，因為這是常規(guī)的回轉(zhuǎn)窯熱工流程，它適用于建材行業(yè)、冶金行業(yè)、化工行業(yè)等常規(guī)行業(yè)，而對于焚燒垃圾的這個特性多變的領(lǐng)域，我們既要遵循它的共性，又要研究適應(yīng)它的特性。那么它的特性是什么？一是其他行業(yè)進(jìn)窯的物料，無論它的物化成分或數(shù)量都是定量可控的（即都是原料），而垃圾進(jìn)窯物料由于它存在諸多的不確定性

6、，進(jìn)窯物料具有“模糊性”（即為廢料），它是無法精細(xì)可控的，焚燒窯應(yīng)能適應(yīng)焚燒對象的“模糊性”，應(yīng)有較大的包容性。二是為了防止二次污染，切忌污染轉(zhuǎn)移，垃圾焚燒是包括焚燒中產(chǎn)生煙氣中的有害成分的焚燒，所以它需具有雙重焚燒功能。而其煙氣的焚燒溫度國家有規(guī)定，焚燒生活垃圾、醫(yī)療垃圾的煙氣溫度，要求在8500c的工況下停留2秒，而危險廢棄物焚燒后的煙氣溫度要求在11500c停留2秒。三是關(guān)于焚燒后的渣料，其他行業(yè)焚燒后的是成品，而垃圾焚燒后的是無用渣料，而燃盡后的渣料殘?zhí)甲茰p率不能大于5%針對上述三種焚燒方法以簡單“順流”“逆流”的熱工流程，是難以滿足焚燒垃圾的特定條件的。原因是：（1）無論“順流”“逆

7、流”，它只能對窯內(nèi)的垃圾而言，對于煙氣的二次燃燒得不到兼顧，勢必得另加熱源。這就大大增加了不必要的成本。所以對于其他行業(yè)是可以滿足的，但對特定垃圾焚燒顯然是不合適的。（2）以上常規(guī)內(nèi)三種焚燒方法，如以熔渣型或灰渣型，雖然也能焚燒，除了熱耗增加以外，還有設(shè)備操作維修上的問題，由于垃圾熔點不一，上述流程國內(nèi)不少實例已顯見弊病，窯內(nèi)結(jié)圈嚴(yán)重，短時間內(nèi)就會出現(xiàn)“進(jìn)不去、燒不透、出不來”，最后導(dǎo)致癱瘓，再如采用第三種單純“熱解式”雖然上述問題不會出現(xiàn)，但焚燒垃圾燒不透，滿足不了國家小于5蹴碳灼減率，顯然滿足不了實現(xiàn)徹底焚燒的目的。針對上述問題，原始的“熔渣”、“灰渣”型是難以滿足的，但對于熱解型應(yīng)針對其

8、弊予以細(xì)化完善。三、三種組合匹配分析與比較回轉(zhuǎn)窯的一般優(yōu)點，已被業(yè)內(nèi)公認(rèn)，但因燒不透、燒不盡的缺點也被行內(nèi)欲舉且止，如何保持發(fā)揚優(yōu)點，改進(jìn)克服缺點，這是需要我們深入探討的一件事。回轉(zhuǎn)窯焚燒危險廢棄物國外傳統(tǒng)模式是在回轉(zhuǎn)窯的出料端加一豎向二燃室，其底部為一單純卸料機(jī)構(gòu)，為燃盡殘渣,近10年在國際國內(nèi)大致出現(xiàn)三種組合匹配模式，分別簡述如下：（一）回轉(zhuǎn)窯出料端將二燃底部加一小型流化床（見圖1）圖1流程基本同上，但此種組合匹配存在問題是：（1）出料端配循環(huán)流化床，目的是要回轉(zhuǎn)窯燒不透的部分在流化床完成最后燃盡，但流化床要使床料載體帶動物料流化，它對進(jìn)床物料的塊度要求小而均勻，切忌大塊集中，否則沸騰、流

9、化失靈。而回轉(zhuǎn)窯所供的物料其大小及瞬時進(jìn)料量是難以控制的，所以企圖以流化達(dá)到高效的熱交換的優(yōu)點達(dá)到燃盡殘渣的目的是難以實現(xiàn)的。（2）流化床底部進(jìn)的是高壓風(fēng)（否則物料不能沸騰），爐內(nèi)呈正壓狀，而回轉(zhuǎn)窯熱解窯內(nèi)應(yīng)呈負(fù)30-50Pa,在窯爐呈一腔的工況下，風(fēng)壓匹配相互矛盾，不能實行正常熱工工藝流程。（3）循環(huán)流化床的卸料口較小，由于回轉(zhuǎn)窯卸入流化床的渣塊度大小是不可控的，因此卸口堵塞是經(jīng)常發(fā)生。綜上三方面存在的問題，由回轉(zhuǎn)窯組合匹配循環(huán)流化床，無論是熱工流程、燃盡燒透、暢通卸料均存在嚴(yán)重問題，目前國內(nèi)無成功先例。（二）回轉(zhuǎn)窯出料端將二燃底部加一小型爐排（見圖2）緊螂放口圖2此工藝流程是垃圾從進(jìn)料斗進(jìn)

10、料喂入回轉(zhuǎn)窯，經(jīng)熱解焚燒方法，熱解后的垃圾徐徐進(jìn)入二燃室下部的爐排，將未燃盡部分繼續(xù)燃盡，此工藝在爐排底供風(fēng)及進(jìn)料端微弱進(jìn)風(fēng)，由總引風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，使窯內(nèi)呈欠氧負(fù)壓，熱工流程呈基本逆流，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)靠輻射熱，燃燒部分低燃點物料，應(yīng)該說熱工流程是合理的，可以達(dá)到焚盡燒透目的。此工藝也是目前國內(nèi)外業(yè)內(nèi)常采用一種組合匹配，但其缺點是由回轉(zhuǎn)窯翻滾物料進(jìn)入爐排，由于危險廢棄物的燃點及物化性質(zhì)不同，未燃盡的垃圾進(jìn)入爐排時，其塊度大小是不可控的，因回轉(zhuǎn)窯卸料是定點集中堆積的。而爐排的推進(jìn)只是一個方向又未具破碎功能，所以大塊渣料常在出口拱料，也就是垃圾進(jìn)得去在爐排上也可以燒，但不均勻，出料受阻，造成操作困難，嚴(yán)重影響

11、連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。（三）回轉(zhuǎn)窯出料端在二燃底部加塔式回轉(zhuǎn)爐幕（見圖3）圖3塔式回轉(zhuǎn)爐蔗在焚燒行業(yè)是一個成熟裝備，回轉(zhuǎn)窯出料端在二燃底部加塔式回轉(zhuǎn)爐幕將原二燃室演變?yōu)槎紶t，焚燒工藝為熱解型回轉(zhuǎn)窯即在回轉(zhuǎn)窯部分為四段：a.予熱；b.欠氧干化；c.熱解d.后1/4筒體部分焚燒。在回轉(zhuǎn)塔幕上將部分殘渣靠富氧燃盡，其熱工流程為逆流+輻射。配置塔式回轉(zhuǎn)爐幕具備了四個功能即：（1）葭下配底風(fēng)具有焚盡渣料殘?zhí)嫉墓δ埽唬?）由于底風(fēng)為常溫風(fēng)，有冷卻渣料的功能；（3）回轉(zhuǎn)塔蔗四周卸料偏心動顆與靜顆，具有破碎渣料的功能；（4）回轉(zhuǎn)塔蔗下部可控集料斗具有儲料鎖風(fēng)功能。（四）結(jié)論通過對以上三種焚燒方法、三種熱工流程和三種

12、窯爐組合匹配的解析，得出以下三條結(jié)+輻射”；（3）論：（1）回轉(zhuǎn)窯焚燒危險廢棄物以熱解法為宜；（2）要實現(xiàn)熱解法，熱工流程是在窯內(nèi)熱解部分的熱源依靠輻射，殘渣燃盡采取富氧逆流。簡而言之：熱工流程為“逆流要符合熱解法和“逆流+輻射”的熱工流程，應(yīng)以回轉(zhuǎn)窯加二燃室底設(shè)置塔式回轉(zhuǎn)爐蔗的窯爐組合匹配，使焚燒系統(tǒng)完成一個復(fù)合架構(gòu)。在上述裝備的前提下，再以一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)壓及溫度和氧量設(shè)定、控制、調(diào)節(jié)，適應(yīng)復(fù)雜多變的垃圾實現(xiàn)科學(xué)焚燒，同時使殘渣破碎，余熱回流，使上述工藝過程具有可操作性，構(gòu)成一個較為完善的系統(tǒng)工程，此種匹配以下簡稱“回轉(zhuǎn)組合窯”。四、回轉(zhuǎn)窯焚燒危險廢棄物的應(yīng)用簡述通過以上論

13、述回轉(zhuǎn)窯焚燒危險廢棄物的三種焚燒方法；三種熱工流程和三種窯爐組合匹配的分析比較，以下對回轉(zhuǎn)窯組合匹配塔式回轉(zhuǎn)爐蔗的焚燒系統(tǒng)作一系統(tǒng)簡介：（一）回轉(zhuǎn)窯組合焚燒窯基本原理及關(guān)鍵技術(shù)提要回轉(zhuǎn)式焚燒窯是國際工業(yè)廢物處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的焚燒設(shè)備，在工業(yè)廢物焚燒領(lǐng)域的市場占有率較高，也是我國科技部和國家環(huán)?？偩炙l(fā)布的國家工業(yè)廢物處理技術(shù)政策中推薦的焚燒爐爐型。它可同時處理固體和液體廢物，固體廢物由專用輸送設(shè)備送入回轉(zhuǎn)窯，液體廢物通過高效霧化設(shè)備噴入窯體進(jìn)料端，廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出、著火及燃燒的過程，灰渣部分由二燃室底部排出，所產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二燃室，在二燃室內(nèi)與二次燃燒空氣混合，達(dá)到煙氣完

14、全燃燒，實現(xiàn)尾氣安全達(dá)標(biāo)排放?；剞D(zhuǎn)窯焚燒爐的特點是適應(yīng)性廣、操作維護(hù)簡便、使用壽命長?；剞D(zhuǎn)組合窯焚燒危險廢物，是在傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯焚燒爐的基礎(chǔ)上，將未燃盡殘渣與有害煙氣由其組合匹配塔式回轉(zhuǎn)爐蔗的立式爐來完成焚燒（爐腔上部為二燃室）。在強(qiáng)化換熱和燃燒方面取得良好成效，該系統(tǒng)還可在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)增設(shè)鏈條組，克服了傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣與廢物接觸不充分導(dǎo)致廢物換熱及燃燒效果欠佳的缺點，同時該系統(tǒng)還具有防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的功能；該系統(tǒng)二燃室下部設(shè)有旋轉(zhuǎn)爐蔗，該爐蔗下部可鼓入燃燒用空氣，對進(jìn)入二燃爐的灰渣進(jìn)行充分燃燒，這樣與回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料端進(jìn)入的少量一次燃燒空氣、二燃室切向鼓入的二次燃燒空氣及爐提高了系統(tǒng)的焚燒熱效率；同時底的三次

15、風(fēng)組成了回轉(zhuǎn)組合式焚燒爐的三次空氣燃燒系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)爐蔗下部鼓入的常溫空氣兼有冷卻渣料的功能，可以實行干式冷態(tài)出渣，避免了濕法出渣所帶來的水處理問題；旋轉(zhuǎn)爐蔗偏心設(shè)置，其運行軌跡為旋轉(zhuǎn)動態(tài)橢圓形，因此具有粉碎渣料及自動出渣的綜合功能。這種焚燒爐的特點歸納如下：(1)本設(shè)備可同時焚燒固體廢物、液體、氣體、對焚燒物適應(yīng)性強(qiáng)；(2)焚燒物料翻騰前進(jìn)，三種傳熱方式并存一爐，熱利用率較高；(3)耐火材料壽命長而且更換爐襯方便，費用低；(4)傳動機(jī)理簡單，傳動機(jī)構(gòu)均在窯外殼，設(shè)備運轉(zhuǎn)安全，維修簡單；(5)對焚燒物形狀、含水率要求不高；(6)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)較長的停留時間和700c的高溫，使危險廢物全面熱解，部分低燃點

16、垃圾基本燃盡；二燃爐強(qiáng)烈的氣體混合使得煙氣中未完成燃燒物完全燃燒達(dá)到有害成分分解所需的高溫(1150C),高溫區(qū)煙氣停留為2秒；不但使垃圾焚盡燒透，還從源頭有效地分解了二惡英；(7)良好的密封措施和爐膛負(fù)壓，保證有害氣體不外泄；(8)設(shè)備運轉(zhuǎn)率高，年運轉(zhuǎn)率一般可達(dá)90%±,操作維修方便；(9)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)增設(shè)強(qiáng)化換熱及防止結(jié)渣裝置，在提高焚燒率的同時擴(kuò)大了焚燒爐對廢物的適應(yīng)性；(10)將傳統(tǒng)二燃室演變?yōu)槎紶t，提高了灰渣的燃盡率，提高了回轉(zhuǎn)窯的焚燒效率，同時具有常溫出渣、渣料破碎、密封鎖風(fēng)等綜合功能。本設(shè)備成熟可靠，可完全國產(chǎn)化，并已有豐富的制造經(jīng)驗。(二)回轉(zhuǎn)組合窯的創(chuàng)新要點1 .回轉(zhuǎn)

17、窯內(nèi)設(shè)鏈條組：鏈條組對回轉(zhuǎn)內(nèi)的廢物進(jìn)行攪拌接觸，加強(qiáng)了廢物與高溫?zé)煔獾慕佑|，強(qiáng)化了廢物熱交換，同時鏈條組還有防止廢物燃燒過程中在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粘結(jié)的作用，對廢液的焚燒，通過將廢液直接噴射到鏈條組上面，大大增加了廢液的換熱面積，擴(kuò)大了回轉(zhuǎn)窯對廢物焚燒的適應(yīng)性。2 .三次空氣燃燒系統(tǒng)：傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯采用二次空氣燃燒系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)組合式焚燒爐在二燃室底部加設(shè)旋轉(zhuǎn)爐蔗，旋轉(zhuǎn)爐蔗下面鼓入三次空氣，強(qiáng)化了廢物的燃燒，提高了焚燒爐的熱效率，爐渣內(nèi)含碳率可低于2%同時還加速了廢物焚燒過程，提高了回轉(zhuǎn)窯的廢物焚燒量。3 .冷態(tài)干式出渣，避免了二次污染：三次空氣還具有渣料冷卻的作用，實現(xiàn)干態(tài)低溫(80C)出渣，避免了濕法出渣

18、造成的污水處理問題。4.旋轉(zhuǎn)爐蔗使渣料破碎、鎖風(fēng)以及自動出渣等功能：旋轉(zhuǎn)爐蔗偏心設(shè)置，其運行軌跡為旋轉(zhuǎn)動態(tài)橢圓形，對渣料具有破碎作用，此外旋轉(zhuǎn)爐蔗與其匹配料斗還具有鎖風(fēng)功能，保持焚燒系統(tǒng)的密閉性、能配置自動出渣等功能。(三)回轉(zhuǎn)組合式焚燒窯工藝流程廢物用密閉卡車運到焚燒廠儲庫，通過進(jìn)料機(jī)構(gòu)輸送入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料斗，進(jìn)料斗下設(shè)有推料機(jī)構(gòu)及鎖風(fēng)設(shè)施，確?；剞D(zhuǎn)窯負(fù)壓運行的燒成制度。廢物進(jìn)入焚燒爐后，通過回轉(zhuǎn)窯的運行在窯中翻轉(zhuǎn)、攪拌、前進(jìn)，在欠氧環(huán)境中完成予熱、干化、熱解過程，廢棄物在揮發(fā)氣化的同時進(jìn)行不完全燃燒，揮發(fā)產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w及部分未燃盡物料進(jìn)入二燃爐，在過量燃燒空氣的作用下完成完全燃燒。為強(qiáng)化窯內(nèi)

19、換熱，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)設(shè)置鏈?zhǔn)秸舭l(fā)熱交換器，溫度在400C500C之間，廢液可直接噴射到鏈條上可加速起蒸發(fā)及醇類揮發(fā)的過程，另一方面對固體廢物也能起到傳熱、翻動及研磨作用。廢物燃盡產(chǎn)生的灰渣由二燃爐底部的回轉(zhuǎn)爐蔗排出。二燃爐燃燒溫度可達(dá)成1150C,且煙氣在高溫區(qū)停留時間2秒，以保證二惡英等有害物質(zhì)的充分分解。當(dāng)溫度低于1150c時，二燃室的燃燒器調(diào)節(jié)大小火開啟。確保爐溫穩(wěn)定在1150c左右，回轉(zhuǎn)窯和二燃爐燃燒所有的空氣通過風(fēng)機(jī)分別供給，以使廢物的燃燒處于最佳狀態(tài)。在二燃爐底部設(shè)有爐底三次風(fēng)機(jī)，強(qiáng)化了灰渣的燃盡程度，同時冷卻渣料，實現(xiàn)了冷態(tài)出渣。為利用余熱，從二燃爐出來的高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱交換器，部分熱空氣可作一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)源鼓入回轉(zhuǎn)窯。煙氣處理按“3r（高溫、湍流、停留時間）原則將高溫?zé)煔饨?jīng)熱交換器后的煙氣進(jìn)入激冷濕式中和噴淋綜合除塵器，在濕式噴淋塔除塵器裝置內(nèi)完成酸性物質(zhì)中和、除塵過程的同時使高溫?zé)煔饧だ渲?00c以下。于此，前道高溫?zé)煔獠坏苟河脑搭^予以充分分解，后道激冷使二惡英避開或大大縮短了350C-500c的二惡英再生工況區(qū)。此煙氣再經(jīng)優(yōu)化