危险废物回转窑焚烧系统的控制参数分析及调节方法研究(精).doc

精品文档危险废物回转窑焚烧系统的控制参数分析及 调节方法研究作者:贾军峰 赵联逢来源:环境与发展 2014年第 03期摘要随着我国经济的迅速发展,危险废物产量持续增长,它们带来了严重的社会危害和环 境危害。焚烧法是一种高温热处理技术,危险废物通过焚烧处理可实现无害化、减量化和资源 化。回转窑焚烧系统具有处置范围广、处理量大、焚毁率高、安全可靠和可长期持续运行等特 点,被国内外广泛应用。文章通过分析回转窑焚烧系统的主要控制参数,根据工程运行的实际 经验,绘制了回转窑焚烧系统控制参数和焚毁率关系图,并提出了 “ 最佳焚烧区域 ” 的概念,对 于回转窑焚烧系统的调试和运行工作,有积极的指导作用和重要的现实意义。关键词危险废物 回转窑 焚烧 控制参数 调节方法中图分类号 X705, TQ110.9文献标识码 A文章编号 2095-672X (2014 03-0025-03Abstract: With the rapid development of our economy, hazardous waste production continued to grow, they bring harm to society and the environment. Rotary kiln incineration disposal system has wide range, large capacity, high burning rate, safe and reliable and can be long-term continuous operation, widely used at home and abroad. In this article, through the analysis of the main control parameters of rotary kiln incineration system, according to the actual experience of the project , draw the rotary kiln incineration system control parameter and burning rate diagram, and put forward the concept of optimum incineration area, which has a positive role and practical significance , in the course of debugging and operation of the rotary kiln incineration system, guide the positive and realistic significance.Key words: Hazardous waste; Rotary kiln; Incineration; Control parameter; Adjustment method引言一般来说,凡是列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法 认定的具有危险特性的废物都统称为危险废物。危险废物(含医疗废物具有腐蚀性、毒性、 易燃性、反应性和感染性等特性 1。长期以来,我国的危险废物产量居高不下,且种类繁 多、涉及行业范围广。近几年,随着我国经济的迅速发展,危险废物产量持续增长。根据中 国环境状况公报和中国环境统计年报数据显示, 2009年和 2010年我国工业危险废物产 量分别为 1430万吨和 1578万吨 2。危险废物随意倾倒或利用处置不当,会对人体健康和生态 环境产生不同程度的危害,甚至造成难以恢复的损害,已成为不可忽视的社会问题和环境问 题。1焚烧法概述焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进 行氧化燃烧反应,废物中的有毒有害物质在高温下氧化、热解而被破坏,是一种可最大限度实 现危险废物无害化、减量化、资源化的处理技术 3。焚烧法因其在处理危险废弃物时能同时 实现减量化、无害化以及资源化,被认为是最有效的处理危险废弃物的方法,也是我国危险废 弃物集中处理中心主要采用的方法。焚烧法处理废弃物在欧美等发达国家已经广泛应用 4。回转窑焚烧炉是一种适应性很强的多用途焚烧炉,具有处置范围广、处理量大、有害成分 焚毁率高、安全可靠和可长期连续运转等特点,成为危险废物焚烧系统中应用最多的一种炉 型。回转窑焚烧炉除了重金属、无机化合物、爆炸物、放射性等物质外,各种不同物态(固 态、液态、气态、污泥等及形状(颗粒、粉状、块状、桶状等的可燃性废物皆可送入回转 窑中焚烧,尤其适用于焚烧含水率较高、难处理的工业废弃物及危险废弃物 3。根据我国当 前危险废物处置的具体情况,政府鼓励地方优先采用回转窑焚烧技术。2回转窑焚烧系统回转窑焚烧系统一般主要包括进料系统、焚烧系统、余热利用系统、尾气净化系统等部 分。为确保烟气达标排放,尾气净化工艺采用烟气急冷、干法脱酸、活性炭吸附、布袋除尘、 湿法脱酸、烟气再热的尾气净化工艺。图 1 回转窑焚烧系统流程图危险废物由进料装置进入回转窑进行焚烧,在回转窑中经过干燥、燃烧、燃烬的全过程, 焚烧后的炉渣由窑尾排出,焚烧产生的大量烟气进入二燃室;烟气在二燃室中经过 1100以 上高温燃烧,停留时间大于 2秒,使有害物质得到充分分解;高温烟气进入余热利用系统降 温,同时回收部分热能;降温后的烟气进一步经过急冷后,喷入活性炭来吸附二噁英,经过干 式脱酸塔进入布袋除尘系统进行除尘;除尘后的烟气经过洗涤塔进一步去除烟气中的酸性物 质;然后通过烟气加热器升温,最后经引风机,从烟囱达标排放。3 焚烧过程的主要控制参数焚烧过程是指在高温供氧的条件下通过燃烧过程处理各种可燃性废物。危险废物的焚烧过 程,通常需要借助于自身可燃物质或辅助燃料,调节适当的空气输入,在适当的高温范围内持 续一定时间,实现较高的焚毁率、较低的热灼减率,最大限度的降解或分解其中的有毒有害物 质,并杀死病毒病菌,同时实现较低的污染排放指标 5。因此,正确控制危险废物的焚烧过 程是实现危险废物无害化、减量化和资源化的关键因素。危险废物的焚烧过程非常复杂,受到很多因素和参数的影响,但主要的控制参数有四个:焚烧温度(Temperature ,混合程度(Turbulence ,停留时间(Time ,过量空气(Ex-cessoxygen ,称为 3T+E理论。焚烧温度,是指分解危险废物中的有害组分直到完全破坏时需要的温度,是指焚烧炉燃烧 室内的操作温度,是保证在焚烧系统中危险废物得到彻底焚毁的最重要的因素。混合程度,是指危险废物与助燃空气充分接触燃烧、燃烧气体与助燃空气充分燃烧混合的 程度。危险废物与助燃空气的混合程度取决于扰动方式;可燃气体与助燃空气的混合程度取决 于湍流程度。停留时间,是指危险废物处于焚烧条件下,发生氧化、燃烧,使有害物质变成无害物质所 需的时间。为了保证危险废物的破坏率,停留时间必须足够长,从而使最难于反应的废物也能 够有时间被有效破坏。因此,危险废物或烟气在焚烧系统高温区域中停留的时间必须持续一个 特定的时间,这样才能保证在特定的高温危险废物中的有害物质被充分破坏和焚毁。过量空气,是指为使危险废物燃烧完全,需要加上比理想空气更多的助燃空气,即供给过 量空气才能使危险废物和空气能完全混合燃烧。据研究文献报道,对于危险废物,焚烧区域炉温达到 8501100,焚烧时间达到 2s 以 上时,如果给予充足的氧气,则绝大多少的臭气、有毒有机物及其它有害物质均可以被分解或 除去(达到焚毁去除率 99.99% 5。在工程实际中,焚烧系统的实际控制参数主要包括系统的温度、转速、压力、氧含量等, 依据安装在设备上的仪器仪表来测量和显示。焚烧温度主要指焚烧炉燃烧室中的操作温度,由热电偶来实时测量和显示。回转窑焚烧温 度范围在 8501000之间调节,二燃室焚烧温度范围在 11001200之间调节。混合程度主要由回转窑转动和二燃室空气供给来调节。回转窑转速越高,物料翻转速度 快,混合程度越好;二燃室内空气扰动大,气流湍动越强烈,混合程度越好。停留时间主要根据回转窑出口的压力来调节引风机频率。为了保证烟气不外溢,焚烧系统 在微负压下运行。引风机的频率越大,系统的负压越大,烟气流速越快,停留时间越短。在回 转窑出口和二燃室出口安装有压力变送器,可以实时测量和显示压力。回转窑的出口压力控制 在 -30-100Pa 。过量空气量主要由鼓风机来提供,根据烟气中的氧含量来调节。烟气中的氧含量较高时, 适当降低鼓风机频率;烟气中的氧含量较低时,适当提高鼓风机频率。焚烧系统的在回转窑出 口、二燃室出口和烟囱进口安装有氧含量测量仪。二燃室出口烟气氧含量控制在 812%。根据多个危险废物回转窑焚烧系统的运行经验,绘制了回转窑焚烧系统控制参数和焚毁率 关系图,从图中可以看出:1焚烧温度越低,焚毁率越低,焚烧温度越高,焚毁率越高。当达到一定温度时,危险 废物完全焚毁。2氧含量较低时,焚毁率较低,随着氧含量提高,焚毁率越来越高。当氧含量超过一定 值时,由于空气过多导致温度降低,焚毁率反而下降。3系统负压较小时,烟气流速较低,停留时间较长,焚毁率较高。随着负压增大,烟气 流速加快,停留时间变短,焚毁率反而越来越低。4回转窑转速较低时,混合程度较差,废物不能充分燃烧,焚毁率较低。随着回转窑转 速提高,混合程度加强,废物燃烧充分,焚毁率越来越高。当转速超过一定值时,由于转速过 快导致废物在窑内的停留时间变短,焚毁率反而下降。5根据不同的危险废物,回转窑焚烧系统有一个最佳焚烧区域,在这个区域内系统保持 较低的负压,回转窑保持适当的转速,系统氧含量在一定范围内波动,使危险废物在较高的焚 烧温度下,保持一定的停留时间,以达到最高的焚毁率。5回转窑焚烧系统的调节方法根据不同种类的危险废物,一般采用以下方法,调节系统的的温度、转速、压力、氧含量 等参数,使其在最佳焚烧区域内稳定运行。1对于高热值危险废物,由于其热值高,因此焚烧系统温度较高。为了使其充分燃烧, 在保证焚烧残渣热灼减率情况下,适当提高回转窑转速;适当控制鼓风量,;提高引风机频 率,增大系统负压,减小停留时间。对于低热值危险废物,调节方法相反。2系统温度较低时,可以适当增加进料量;提高回转窑转速,增加危险废物的混合程 度;适当提高鼓风机频率,增大过量空气量和湍流程度,但鼓风机频不能太大,太多的空气进 入系统,反而会导致系统温度降低;在保持系统负压的同时,适当降低引风机频率,减小系统 负压,减小停留时间。系统温度较高时,调节方法相反。3系统负压一般与引风机进行连锁,主要依靠引风机频率变化来控制系统负压,但调节 其它参数也可以引起负压变化。系统负压较大时,首先要降低引风机频率,同时可以增加进料 量,提高回转窑转速,增加危险废物的混合程度,使危险废物迅速燃烧产生大量可燃气体;提 高鼓风机频率,增大空气供给量。系统负压较小时,调节方法相反4系统氧含量一般与鼓风机进行连锁,主要依靠鼓风机频率变化来控制系统氧含量,但 调节其它参数也可以引起氧含量变化。系统氧含量较大时,首先降低鼓风机频率,同时检查设 备的密封性,减小系统的漏风量;可以增加进料量,提高回转窑转速,增加危险废物的混合程 度,提高燃烧速度;适当降低引风机频率,减小系统负压。系统氧含量较低时,调节方法相 反。6实例分析某回转窑焚烧系统,主要处置高热值废液和化工废料,通过调节回转窑转速、鼓风机频 率、系统负压、系统氧含量,使回转窑温度保持在 850900之间,二燃室温度保持在 11001200之间。焚烧系统运行参数如图所示,系统保持在最佳焚烧区域稳定运行,焚毁 率达 99.99%,尾气达标排放。图 3 焚烧系统运行参数图 7结论危险废物回转窑焚烧系统具有处置范围广、处理量大、焚毁率高、安全可靠和可长期持续 运行等特点,被国内外广泛应用。危险废物回转窑焚烧系统的控制过程比较复杂,温度、转 速、压力、氧含量等参数相互制约、相互影响,任何一个参数的变化都会引起其它参数的变 化。危险废物回转窑焚烧系统的调节是一个系统工程,对于不同种类的危险废物,根据其成 份,合理调节温度、转速、压力、氧含量等参数,使焚烧系统在最佳焚烧区域稳定运行,是实 现危险废物无害化、减量化、资源化和节能环保的关键所在。参考文献1王琪,黄启飞,段华波 . 我国危险废物特性鉴别技术体系研究 J. 环境科学研究, 2006, 19(5: 165-179.2王琪,黄启飞,闫大海 . 我国危险废物管理的现状与建议 J. 环境工程技术学报, 2013,