回转窑顺流或逆流燃烧的选择

1、1.1 回转窑顺流或逆流燃烧的选择按气、固体在回转窑内流动的方向回转窑分为同顺流式和逆流式 两种。逆流式回转窑适宜于湿度大、 可燃性低的污泥。 逆流式的设计可 提供较佳的气、固混合及接触，热传导效率高，可增加其燃烧速度。但由于气固相对速度大,烟气带走的粉尘量相对较高。目前绝大多数的回转窑焚烧炉为顺流式。 主要的原因是进料、 进 风及辅助燃烧器的布置简便， 操作维护方便， 有利于废物的进料及前 置处理。在顺流模式下，废物气化成分在窑内的停留时间相对较长。本项目采用顺流式模式。1.2 回转窑溶渣或非溶渣燃烧模式的选择回转窑焚烧炉是国际上通用的危险废物处理装置, 它具有适应性 广、运行可靠、焚烧彻底

2、等优点， 同等条件与热解炉相比具有能耗大、运行成本高等不足， 目前回转窑焚烧炉最常用的是灰渣式回转窑焚烧炉，其次是熔渣式回转窑焚烧炉，发展趋势是热解式回转窑焚烧炉，即热解技术与回转窑技术相结合，目的是降低回转窑的能耗大这一问题。以上三种技术各有优缺点，用户在使用过程中各有侧重， 主要表现在以下几方面：1.2.1 灰渣式焚烧炉灰渣式焚烧炉对一般性危险废物来讲，回转窑温度控制在850-1000 C,危险废物通过氧化燃烧达到销毁，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， 同等条件下耐火材料的 使用寿命比熔渣式回转窑焚烧炉

3、要长， 其次是灰渣式焚烧炉焚烧熔渣挂壁”现象不严重， 有利于回转窑内径保持正常尺寸和设备正常运 行。灰渣式回转窑焚烧炉与热解式回转窑焚烧炉相比， 其烟气量要高15%左右，运行成本也高 10%左右。灰渣式回转窑焚烧炉排出的灰渣也完全能满足环保标准要求。 目 前我方运行的青岛、北京项目，根据用户化验，灰渣热灼减率都在3%以下。满足标准要求1.2.2 熔渣式回转窑焚烧炉熔渣式回转窑焚烧炉是根据熔融焚烧炉发展而来，国外熔融炉主要是处理一些单一的、毒性较强的危险废物，温度一般在1500 C以上，目的是便于操作控制， 提高销毁率。熔渣式回转窑焚烧炉一般来 讲回转窑温度至少控制在 1100C以上，但是对于综

4、合性危险废物焚烧厂，由于处理对象多、成本复杂，一些危险废物熔点较低例如一些 盐类，温度在800-900 C期间开始融化，也有一些危险废物熔点在1300-1400 C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、 保温材料要求较高， 若回转窑 窑体保温效果不好，热辐射损失增大，对烟气净化系统讲，烟气量增 大，装机容量增大，运行成本与灰渣式回转窑焚烧炉相比明显增大， 另外，根据日本相关试验证明，温度提高，危险废物重金属挥发性增 多，回转窑烟气中含有的重金属含量明显高于灰渣式回转窑焚烧炉， 这样大大增加

5、烟气净化的负担。 但是熔渣式回转窑焚烧炉熔渣热灼减 率低，焚烧彻底，这是其最大优点，但是考虑运行成本，耐火材料的 使用寿命，结渣问题，其不占优势。1.2.3 热解式回转窑焚烧炉热解式回转窑焚烧炉温度控制在700-800 C,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，烟气量三种处理工艺为最低，约比 灰渣式焚烧炉低 15%，比熔渣式低 30%，烟气净化设备尺寸变少，装机容量降低， 这样可以大大降低运行成本， 但是它最大的缺点是灰渣 残留量高，灰渣焚烧不彻底，有待于进一步提高灰渣销毁率，目前该 种技术还处于工艺试验阶段， 某些关键技术点

6、有待解决， 但是它代表 了回转窑技术发展方向， 尤其是对资源节约型社会来讲， 这一点尤其 重要。1.2.4 熔渣式和非熔渣焚烧方式比较回转窑焚烧炉依其窑内灰渣物态及温度范围， 可以分为干灰式及熔渣式两种，干灰式窑内温度低于1000C，窑内固体尚未熔解，仍为固体灰渣。熔渣式回转窑内温度可能高达1350C，废物中惰性物质除高熔点的金属及其化合物之外， 皆在窑内熔融， 因此焚烧程度比 较完全。熔融的流体由窑内流出，经过急速冷却后凝固。由于这种类 似矿渣或者岩桨的残渣，透水性低，颗粒大，同时可将有毒的重金属化合物包容其中， 因此其毒性较干灰式回转窑所排放的灰渣低。 炉渣 的实际采样和测试表明其表面为破

7、裂的玻璃态层， 炉渣内部的金属和(TCLP 的/ 或残余有机物会暴露出来。暴露物质经证实超过了“毒性浸出性试 验” Toxicity Characterization Leaching Procedure允许范围；因此炉渣仍旧必须按照危险或有毒废物要求进行处理。此外，为了保证炉渣的流动性并防止渣块与出现的“阻塞”及反向溢出炉子进料口而形成局部结焦，炉子进料端必需在2000 T(1093C)下运行。在这种温度下，不锈钢的和高镍基合金结构(也就是推杆进料器、废液燃烧器和喷枪)的寿命将会减少到几个月。相 对于这样的温度要求和综合腐蚀、 磨损情况以及熔渣的化学冲击， 如 果采用非熔渣模式运行，耐火材料

8、寿命将从 1 年增加到 5 年。德国的 W+EMmweltechnikw 公司、Deutsch Babcock 公司及瑞 士的 Voll Roll 等公司是以制造熔式回转窑出名的。他们认为熔渣在 回转窑内壁上形成一个保护层， 可以延长耐火砖的寿命。 他们宣称其 焚烧炉可以在1300C温度下连续运行一年以上。然而根据实际的经 验，熔渣式回转窑运转极其困难，如果温度控制不当，窑壁上可能附 着不同形态的炉渣，熔渣出口容易堵塞。如果进料中含低熔点的钠、 钾化合物，熔渣在急速冷却时，可能会产生物理爆炸的危险。业者往 往以砂混入进料中， 以提高其固体残渣的熔点或以玻璃物质混入进料 中以降低其熔点。理论上通

9、过添加助熔剂的方法， 可以保证淬冷阶段玻璃态的形成 和密封，能满足在较低的炉窑温度下熔渣的流动性。 除非能够得到免费可用的助熔剂，否则添加助熔剂的方法经济上是不可行的。溶渣炉最初在欧洲应用较多，美国仅有少数几座，最早设立的场所由西屋公司及国家电器公司共同投资成立的热化学公司所经营的,它的主要用途是销毁含多氯联苯的废物，例如变压器内的绝缘油。熔渣式和非熔渣式危险废物焚烧回转窑的比较类型比较非熔渣式熔渣式结构相对简单比较复杂危险废物类型不宜焚烧金属桶装废物或高含盐类废物可焚烧金属桶装废物和高含盐类废物； 处理金属桶装废物时需特别注意可能 发生爆炸的危险性温度要求870 oC1400 oC耐火材料要

10、求耐高温、耐磨损、抗腐蚀性的高铝砖对耐火材料的要求很高；熔渣具有强腐 蚀性而缩短耐火材料的使用寿命，从而 增加维护成本。结渣若废物焚烧时可能发生结渣现象，则需配备除渣装置在运行过程中，因故停炉时间过长有可 能导致熔渣凝固而造成窑体重心偏移； 若不立即停炉处理，就会对设备造成损 坏。除此之外，进料成分的变化亦有可 能引发炉渣凝固添加原料不需要为了让熔渣在运行过程中始终保持熔 融状态，有可能需要添加 CaO AI2Q、 SiO2等原料来降低熔渣的熔点辅助燃料日处理量为20吨的窑 炉，每年需消耗3至4 百万兀的辅助燃料辅助燃料消耗量为非熔渣式窑炉的1至1.5倍烟气排放产生少量NOx产生NOx的数量高

11、于非熔渣式回转窑类型比较 7、非熔渣式熔渣式10倍以上维护成本维护量及成本较低维护工作量及成本较咼基于以上原因，目前世界范围内熔渣模式的回转窑正在不断减少。该项目回转窑采用灰渣模式运行，以降低焚烧炉的维护和运行费用。1.3回转窑外壳温度的设定1.3.1回转窑焚烧炉散热损失实践证明，使用隔热砖的可以减少热量传导至回转窑筒体外表面而保持较低温度，有利于窑体的维护和工人劳动条件的改善。节能是设计部门和使用单位普遍关心的问题，这表现在两个方面：一是使用隔热砖后，在保持原有窑温的前提下，由于散热损失的减少而节省了燃料；另一是在保持原有燃料消耗的水平上，窑温增高,加速了废物预热分解和燃烧，减少了辅助燃料耗

12、量。实际上这两者是不能截然分开的，只是所占的比例不同而已。对用户来说，采用轻质的衬料可以减轻窑体重量，节省电耗。正因为有这样的功能，合理地控制回转窑表面温度就显得尤为重要，下面针对外壁面温度按高温带 250C和低温带180C平均分布算出热损失。当窑壁温度为250 C时:Qcoss=nD( 49.41+58.1 )(250-25) =241900D KJ/ ( m.H当窑壁温度为180C时:Qcoss=nD( 49.41+43.1 )(180-25) =143390D KJ/ ( m.H从计算结果表明：当窑壁温度为 250C时的散热损失是180C时的1.68倍。目前运行的回转窑测试，当窑壁温度为250C时，其中壳体表面散热损失占燃料输入热能的12%16%。回转窑系统的外部热损失主要取决于烟气温度， 而且当温度高时 该热损失会增大，系统所需热能可以简便地计算出来。1.3.2 HCL对金属的腐蚀危险废物焚烧炉存在大量的酸性气体， 特