回转窑焚烧危险废弃物的应用

一、前言
实现垃圾无害化、减量化、资源化，焚烧是一种比较可靠和有效的手段。作为焚烧危险废弃物这个特定的领域，回转窑焚烧炉应对复杂的工业垃圾、医疗垃圾具有适应性广，运行稳定可靠，管理操作方便，设备维修简单等多方面优点，因此在国际危险废弃物焚烧领域中应用最广。
表1是美国各种危险废物焚烧应用比例（LaGrega、Buc Kingham、Evans著“Hazardous Waste Management”）。
表1美国危险各种废物焚烧应用比例

我国国家环境保护总局于2001年12月20日印发的关于《危险废物污染防治技术政策》的通知指出：“危险废物的焚烧宜采用以回转窑炉为基础的焚烧技术，可根据危险废物种类和特征，选用其他不同炉型，鼓励改造并采用生产水泥的旋转窑炉附烧或专烧危险废物”。近年来，我国的危险废弃物焚烧建设市场已越趋成熟。大势已在向采用不同组合的回转窑焚烧炉型靠拢，具体在应用上的改进，尚有很大的技术发展空间。
二、回转窑焚烧一般机理和三种焚烧方法及热工流程解析
（一）回转窑焚烧的一般机理
回转式焚烧窑炉体为采用耐火砖或水冷壁炉墙的圆柱形滚筒。它是通过炉体整体转动，使垃圾均匀混合并沿倾角度向倾斜端翻腾状态移动。为达到垃圾完全焚烧，一般设有二燃室。其独特的结构使几种传热形式中完成垃圾干燥、挥发分析出、垃圾着火直至燃尽的过程，并在二燃室内实现完全焚烧。回转窑式焚烧炉对焚烧物变化适应性强，特别对于含较高水分的特种垃圾均能实行燃烧。
（二）回转窑焚烧的三种焚烧方法
即灰渣式焚烧；熔渣式焚烧；热解式焚烧。
1.回转窑灰渣式焚烧
灰渣式焚烧炉，回转窑温度控制在800OC—900OC，危险废物通过氧化熔烧达到销毁，回转窑窑尾排出的主要是灰渣，冷却后灰渣松散性较好，由于炉膛温度不高，危险废物对回转窑耐火材料的高温侵蚀性和氧化性不强，为此，耐火材料的使用寿命相对比较长，内炉体“挂壁”现象也不严重。
2.回转窑熔渣式焚烧
熔渣式回转窑焚烧炉主要是处理一些单一的、毒性较强危险废物，温度一般在1500OC以上，目的是提高销毁率。由于处理对象各不相同，成分复杂，一些危险废物熔点在1300OC—1400OC以上，因此该类型焚烧炉温度控制较难，对操作要求较高。由于熔渣式回转窑焚烧炉炉膛温度较高，辅助燃料耗量增大，带来的最直接的后果是回转窑耐火材料、保温材料燃料消耗、机械损耗及操作难度均较高。
3.回转窑热解式焚烧.
热解式回转窑焚烧窑内温度控制在700OC—800OC，由于危险废物在回转窑内热解气化产生可燃气体进入二燃室燃烧，可以大大降低耗油量，另外由于温度低，热损失少，烟气量是三种处理工艺为最低，随之装机容量降低，运行成本大大降低，但是其缺点是灰渣残留量高，灰渣焚烧不彻底，目前某些关键技术，已有突破，此种焚烧方法代表了回转窑焚烧危险废弃物技术发展方向，尤其是对资源节约型社会来讲，这一点尤为重要。
对于任何一种焚烧设备，要实现合理焚烧必须是“进料有序、燃烧完全、出渣通顺”，其核心问题是：风量的大小、方向和速度；区段风量中含氧量的控制；区段风量压力的控制；窑内各区段温度的控制。而要实现这些核心技术，正确确定热工流程是关键。
（三）回转窑焚烧三种热工流程简析
上述三种焚烧方法，靠一般的热工“顺流”（即气流与物料运行同方向）或“逆流”（即气流与物料运行向反方向）予以实现是困难的，因为这是常规的回转窑热工流程，它适用于建材行业、冶金行业、化工行业等常规行业，而对于焚烧垃圾的这个特性多变的领域，我们既要遵循它的共性，又要研究适应它的特性。那么它的特性是什么？一是其他行业进窑的物料，无论它的物化成分或数量都是定量可控的（即都是原料），而垃圾进窑物料由于它存在诸多的不确定性，进窑物料具有“模糊性”（即为废料），它是无法精细可控的，焚烧窑应能适应焚烧对象的“模糊性”，应有较大的包容性。二是为了防止二次污染，切忌污染转移，垃圾焚烧是包括焚烧中产生烟气中的有害成分的焚烧，所以它需具有双重焚烧功能。而其烟气的焚烧温度国家有规定，焚烧生活垃圾、医疗垃圾的烟气温度，要求在850OC的工况下停留2秒，而危险废弃物焚烧后的烟气温度要求在1150OC停留2秒。三是关于焚烧后的渣料，其他行业焚烧后的是成品，而垃圾焚烧后的是无用渣料，而燃尽后的渣料残碳灼减率不能大于5%。
针对上述三种焚烧方法以简单“顺流”“逆流”的热工流程，是难以满足焚烧垃圾的特定条件的。原因是：（1）无论“顺流”“逆流”，它只能对窑内的垃圾而言，对于烟气的二次燃烧得不到兼顾，势必得另加热源。这就大大增加了不必要的成本。所以对于其他行业是可以满足的，但对特定垃圾焚烧显然是不合适的。（2）以上常规内三种焚烧方法，如以熔渣型或灰渣型，虽然也能焚烧，除了热耗增加以外，还有设备操作维修上的问题，由于垃圾熔点不一，上述流程国内不少实例已显见弊病，窑内结圈严重，短时间内就会出现“进不去、烧不透、出不来”，最后导致瘫痪，再如采用第三种单纯“热解式”虽然上述问题不会出现，但焚烧垃圾烧不透，满足不了国家小于5%残碳灼减率，显然满足不了实现彻底焚烧的目的。针对上述问题，原始的“熔渣”、“灰渣”型是难以满足的，但对于热解型应针对其弊予以细化完善。