危险废物回转窑焚烧处理工艺探讨

摘要：危险废物具有很多危险特性，同时危险废物的种类多、性质复杂、处理困难、危害大，所以必须加以严格控制。焚烧是最有效的危险废物处理方法，而回转窑是危险废物处理中最有效的设备。文章介绍了回转窑焚烧处理危险废物的应用，并对危险废物焚烧处理产生的烟气净化工艺进行了探讨，为危险废物焚烧厂建设单位、设计单位等提供参考。

关键词：危险废物；回转窑；焚烧；处理工艺；烟气净化

中图分类号：X327 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）31-0071-03

1 概述

危险废物具有毒性、易燃易爆性、腐蚀性、反应性、感染性、放射性等危险特性。同时危险废物的种类多、性质复杂、处理困难、危害大，所以必须加以严格控制。根据危险废物处理处置的国际通用原则，需针对各种类型危险废物的特性采用综合的处理处置方法，从安全性、经济性、技术可行性的角度出发，实现对危险废物无害化、减量化、资源化的处理，而焚烧无疑是一种比较可靠、经济和安全有效的手段。

根据2004年6月出台的《危险废物和医疗废物处置设施建设项目复核大纲》对炉型的选择要求：“危险废物焚烧炉型应优先采用对废物种类适应性强的回转窑焚烧炉。医疗废物焚烧炉型选择时，单台处理能力在10t/d以上的焚烧炉应优先采用回转窑焚烧炉，鼓励采用连续热解焚烧炉。”从中可以看出，回转窑焚烧炉是鼓励用于危险废物的焚烧处理。

回转窑焚烧技术是目前危险废物焚烧技术中最主流的技术，应用最多的炉型，是一种适应性很强，能焚烧多种固体、半固体、液体、气体废物的多用途焚烧炉。

2 危险废物回转窑焚烧工艺

2.1 工艺流程

危险废物回转窑焚烧工艺系统主要包括进料系统、回转窑焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、辅助系统（燃料、药剂制备、软化水制备、压缩空气、灰渣收集、烟风系统等）。2.2 回转窑焚烧系统

回转窑焚烧系统由回转窑、二燃室、除渣装置和辅助燃烧系统、空气供给系统等组成。

2.2.1 回转窑。回转窑的筒体由钢板卷制而成，筒体内砌筑耐火材料，且与水平线成规定的斜度，通过轮带支承在各挡支承装置上。由于筒体的倾斜和缓慢的回转作用，物料既沿圆周方向翻滚，又沿轴向（从高端向低端）移动，使废物均匀混合，并完成对物料的干燥、挥发分析出、燃烧直至燃尽的过程。回转窑对废物变化适应性强，可以安全、高效地处理各种类的危险废物，尤其适应于燃烧含较高水分的特种废物（如

污泥）。

对于一般性危险废物来讲，回转窑温度控制在850℃～900℃之间，温度的控制是由布置在窑头的燃烧器的燃料量加以调节的，通常采用液体燃料或气体燃料。

通常回转窑采用顺流式、非熔渣式回转窑，即窑尾处的灰渣为焦结状态而非熔融流动状态。这样设计的优点是可以使灰渣容易排出，保护耐火材料，延长回转窑使用寿命，节约运行成本。

回转窑长度、转速及倾斜度必须互相配合，以达到停留时间的需求。一般来说，物料在窑体内停留的时间越长，所需要的转速就越低，而L/D比值就越高。回转窑的转速通常为0.5～3r/min，L/D比值在2～10之间，倾斜度约为1°～2°，停留时间为30min～2h；焚烧能力容积热负荷为（42～104.5）×104kJ/（m3·h），容积质量负荷为35～60kg/（m3·h）。

2.2.2 二燃室。设置二燃室的目的是使从回转窑出来的未完全燃烧的颗粒物在此进一步燃尽，二燃室的第二个功能是分离焚烧炉烟气中的灰尘。二燃室通常设计成由钢板和耐火材料组成的圆柱筒体。根据规范要求，二燃室的温度控制在1100℃左右，烟气在二燃室停留时间必须大于2s，在此条件下，烟气中的二恶英和其他有害成分的99.99%以上将被分解掉。

在二燃室顶部布置有烟气紧急排放烟囱，当设备故障时，烟气由此紧急对外排放。

2.3 余热利用系统

在二燃室和急冷塔之间设置余热锅炉来回收烟气能量，危险废物燃烧产生的高温烟气是一种热源，对其加以回收利用可降低整个系统的运行成本，提高经济效益，同时可减轻尾气处理的负荷。高温烟气把锅炉中的水加热成蒸汽，蒸汽可以供应焚烧系统自用，也可供应生产需求。

目前使用比较多的余热锅炉为膜式水冷壁结构。

烟气由二燃室经过烟道进入余热锅炉大空间的辐射换热室，烟速降低，烟气中夹带的较大颗粒的烟尘能够得以沉降，减轻了对流管排的磨损和焚烧炉原始排尘浓度，减轻了对除尘器的压力。避开了HCl气体对对流受热面高温腐蚀的最敏感温度区间，由于水冷壁管内工质温度相对对流管内工质温度来得高，壁温能高出40℃左右，HCl腐蚀相对减轻。余热利用系统主要包括由余热锅炉和除氧器、软化水设备、给水泵等组成。

2.4 烟气净化系统

烟气净化系统主要包括急冷塔、干法脱酸、活性碳吸附、布袋除尘器、湿式洗涤塔和烟气加热器。

2.4.1 急冷塔。根据2005年5月24日实行的《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》，为避免二恶英在低温时的再次合成，要求在1s内将烟气从500℃降至200℃。

高温烟气经过余热锅炉温度降至500℃，经烟道从上方进入急冷塔。急冷塔上设置的双流体喷头，在压缩空气的作用下，在喷头的内部，压缩空气与水经过若干次的打击，水被雾化成0.1mm左右的水滴，被雾化后的水滴与高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量。使得烟气温度在瞬间（0.8s）被降至200℃。由于烟气在200℃～500℃之间停留时间小于1s，因此防止了二恶英的再合成。

由于双流体喷雾系统采用双流体喷头，使得水的雾化颗粒非常细小，液滴总蒸发表面积增加数倍，蒸发时间更短，确保100%蒸发，保证不湿底。双流体喷头还具有优异的抗堵性能，使用维护量小，喷头耐腐蚀，使用寿命长等优点。

烟气在急冷的过程中，既达到了降温的目的，也起到了部分除尘的作用。脱除的少量飞灰通过急冷塔底部星型阀排出。急冷塔出口烟气温度与喷淋水量形成控制回路，根据温度的变化实现水量的自动调节。

2.4.2 干法脱酸。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有石灰粉脱酸反应塔，石灰粉通过罗茨风机吹送。烟气经过急冷塔后进入后续的烟气管道中，在此处加入的石灰粉与烟气中的酸性气体进行充分混合，去除大部分的酸性气体。完全反应后的飞灰及部分反应的石灰随烟气一起进入布袋除尘器，石灰粉和飞灰在布袋除尘器内被吸附在滤袋的表面，在此与烟气中的酸性组分继续反应，提高了脱酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有活性炭喷射反应器，定量地向烟气中添加活性炭粉末。由于活性炭具有极大的比表面积，因此，即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀且接触时间足够长，就可以达到高吸附净化效率。活性炭与烟气混合一般是通过强烈的湍流实现的，而足够长的接触时间就必须以后续的袋式除尘器为保证，也就是说，活性炭喷射吸附应与袋式除尘器配套，活性炭的位置应在袋式除尘器前的烟气管道上。这样，活性炭在管道中与烟气混合后吸附一定量的污染物，但并未达到饱和，随后再与烟气一起进入后续的袋式除尘器，停留在滤袋上，缓慢地通过滤袋的烟气充分接触，最终达到对烟气中重金属和二恶英的吸附净化。

2.4.4 布袋除尘。危险废物焚烧系统的除尘设备中，袋式除尘器相比其他除尘设备更具优势，袋式除尘器不仅作为除尘设备也作为去除烟气中其他有害物质的反应装置，是尾气处理的最关键设备。所以合理选择和设计袋式除尘器的过滤风速、滤袋材料、清灰方式和控制技术等都将影响烟气中粉尘、酸性气体、二恶英类、重金属（特别是Hg）含量。

除尘器主要由箱体、灰斗、进风均流管、支架滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。含尘烟气从除尘器的进风均流管进入各分室灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体而吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各离线阀和排风管排出。随着过滤工况的进行，滤袋上的粉尘越积越多，当设备阻力达到限定的阻力值（一般设定为1500Pa）时，由清灰控制装置按差压设定值或清灰时间设定自动关闭一室离线阀后，按设定程序打开电控脉部，进行停风喷吹，利用压缩空气瞬间喷吹使滤袋内压力聚增，将滤袋上的粉尘进行抖落至灰斗中，由排灰机构排出。

2.4.5 洗涤塔。烟气经过干法脱酸并经过袋式除尘器除尘后进入湿法脱酸塔，通过填充式洗涤塔和洗涤液（NaOH溶液）进行吸收中和（利用填充物增加接触表面积），碱洗去除酸性气体，达到深度脱酸目的。在各类脱酸处理设备中，湿式洗涤塔的脱酸效率无疑是最高的，可以达到99%以上。

洗涤塔的填料是洗涤塔内气-液两相接触的核心元件。填料类型和填料层的高度直接影响传质效果，其性能的优劣是决定洗涤塔操作性能的主要因素。填料应具有比面积大、空隙率大、对气流阻力及压损较小、吸附能力强等特点。

碱洗后需再进一步除雾，以去除酸碱反应中可能产生的微小颗粒，同时减少烟气中的水滴。

2.4.6 烟气加热器。烟气加热器是利用余热锅炉产生的蒸汽加热烟气，从而提高烟气排放温度，使排放温度高于烟气露点，防止后续的引风机和烟囱由于烟气结露而被腐蚀，防止出现烟囱冒白烟的现象。

通过以上工艺对危险废物回转窑焚烧处理后产生的烟气进行处理后，烟气排放指标一般都能达到或优于《危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）》。

3 结语

回转窑焚烧处理危险废物具有适应性广、运行可靠、管理操作方便、焚烧彻底等优点，得到广泛的应用。由于危险废物种类较多、成分复杂，焚烧烟气中的有害成分很难用单独一种方法去除，所以合理选用烟气处理工艺才能使烟气达标排放。

参考文献

[1] 朱江，蒋旭光，刘刚，严建华，池涌.回转窑处理危险废弃物技术探讨[J].环境工程，2004，（10）.

[2] 周苗生，汤国伟.危险废物回转窑焚烧系统的工艺设计[J].环境污染与防治，2001，（12）.

[3] 陈敬军.危险废物回转窑焚烧炉的工艺设计[J].有色冶金设计与研究，2007，（3）.

作者简介：游铭金（1967-），男，上海博士高环保设备工程有限公司工程师，研究方向：工业固废、市政污泥、石化行业含油污泥、危险废物焚烧处理。

烟气在急冷的过程中，既达到了降温的目的，也起到了部分除尘的作用。脱除的少量飞灰通过急冷塔底部星型阀排出。急冷塔出口烟气温度与喷淋水量形成控制回路，根据温度的变化实现水量的自动调节。

2.4.2 干法脱酸。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有石灰粉脱酸反应塔，石灰粉通过罗茨风机吹送。烟气经过急冷塔后进入后续的烟气管道中，在此处加入的石灰粉与烟气中的酸性气体进行充分混合，去除大部分的酸性气体。完全反应后的飞灰及部分反应的石灰随烟气一起进入布袋除尘器，石灰粉和飞灰在布袋除尘器内被吸附在滤袋的表面，在此与烟气中的酸性组分继续反应，提高了脱酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有活性炭喷射反应器，定量地向烟气中添加活性炭粉末。由于活性炭具有极大的比表面积，因此，即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀且接触时间足够长，就可以达到高吸附净化效率。活性炭与烟气混合一般是通过强烈的湍流实现的，而足够长的接触时间就必须以后续的袋式除尘器为保证，也就是说，活性炭喷射吸附应与袋式除尘器配套，活性炭的位置应在袋式除尘器前的烟气管道上。这样，活性炭在管道中与烟气混合后吸附一定量的污染物，但并未达到饱和，随后再与烟气一起进入后续的袋式除尘器，停留在滤袋上，缓慢地通过滤袋的烟气充分接触，最终达到对烟气中重金属和二恶英的吸附净化。

2.4.4 布袋除尘。危险废物焚烧系统的除尘设备中，袋式除尘器相比其他除尘设备更具优势，袋式除尘器不仅作为除尘设备也作为去除烟气中其他有害物质的反应装置，是尾气处理的最关键设备。所以合理选择和设计袋式除尘器的过滤风速、滤袋材料、清灰方式和控制技术等都将影响烟气中粉尘、酸性气体、二恶英类、重金属（特别是Hg）含量。

除尘器主要由箱体、灰斗、进风均流管、支架滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。含尘烟气从除尘器的进风均流管进入各分室灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体而吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各离线阀和排风管排出。随着过滤工况的进行，滤袋上的粉尘越积越多，当设备阻力达到限定的阻力值（一般设定为1500Pa）时，由清灰控制装置按差压设定值或清灰时间设定自动关闭一室离线阀后，按设定程序打开电控脉部，进行停风喷吹，利用压缩空气瞬间喷吹使滤袋内压力聚增，将滤袋上的粉尘进行抖落至灰斗中，由排灰机构排出。

2.4.5 洗涤塔。烟气经过干法脱酸并经过袋式除尘器除尘后进入湿法脱酸塔，通过填充式洗涤塔和洗涤液（NaOH溶液）进行吸收中和（利用填充物增加接触表面积），碱洗去除酸性气体，达到深度脱酸目的。在各类脱酸处理设备中，湿式洗涤塔的脱酸效率无疑是最高的，可以达到99%以上。

洗涤塔的填料是洗涤塔内气-液两相接触的核心元件。填料类型和填料层的高度直接影响传质效果，其性能的优劣是决定洗涤塔操作性能的主要因素。填料应具有比面积大、空隙率大、对气流阻力及压损较小、吸附能力强等特点。

碱洗后需再进一步除雾，以去除酸碱反应中可能产生的微小颗粒，同时减少烟气中的水滴。

2.4.6 烟气加热器。烟气加热器是利用余热锅炉产生的蒸汽加热烟气，从而提高烟气排放温度，使排放温度高于烟气露点，防止后续的引风机和烟囱由于烟气结露而被腐蚀，防止出现烟囱冒白烟的现象。

通过以上工艺对危险废物回转窑焚烧处理后产生的烟气进行处理后，烟气排放指标一般都能达到或优于《危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）》。

3 结语

回转窑焚烧处理危险废物具有适应性广、运行可靠、管理操作方便、焚烧彻底等优点，得到广泛的应用。由于危险废物种类较多、成分复杂，焚烧烟气中的有害成分很难用单独一种方法去除，所以合理选用烟气处理工艺才能使烟气达标排放。

参考文献

[1] 朱江，蒋旭光，刘刚，严建华，池涌.回转窑处理危险废弃物技术探讨[J].环境工程，2004，（10）.

[2] 周苗生，汤国伟.危险废物回转窑焚烧系统的工艺设计[J].环境污染与防治，2001，（12）.

[3] 陈敬军.危险废物回转窑焚烧炉的工艺设计[J].有色冶金设计与研究，2007，（3）.

作者简介：游铭金（1967-），男，上海博士高环保设备工程有限公司工程师，研究方向：工业固废、市政污泥、石化行业含油污泥、危险废物焚烧处理。

烟气在急冷的过程中，既达到了降温的目的，也起到了部分除尘的作用。脱除的少量飞灰通过急冷塔底部星型阀排出。急冷塔出口烟气温度与喷淋水量形成控制回路，根据温度的变化实现水量的自动调节。

2.4.2 干法脱酸。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有石灰粉脱酸反应塔，石灰粉通过罗茨风机吹送。烟气经过急冷塔后进入后续的烟气管道中，在此处加入的石灰粉与烟气中的酸性气体进行充分混合，去除大部分的酸性气体。完全反应后的飞灰及部分反应的石灰随烟气一起进入布袋除尘器，石灰粉和飞灰在布袋除尘器内被吸附在滤袋的表面，在此与烟气中的酸性组分继续反应，提高了脱酸的效率并提高了石灰粉的利用率。

2.4.3 活性碳吸附。在袋式除尘器之前的烟气管路上设有活性炭喷射反应器，定量地向烟气中添加活性炭粉末。由于活性炭具有极大的比表面积，因此，即使是少量的活性炭，只要与烟气混合均匀且接触时间足够长，就可以达到高吸附净化效率。活性炭与烟气混合一般是通过强烈的湍流实现的，而足够长的接触时间就必须以后续的袋式除尘器为保证，也就是说，活性炭喷射吸附应与袋式除尘器配套，活性炭的位置应在袋式除尘器前的烟气管道上。这样，活性炭在管道中与烟气混合后吸附一定量的污染物，但并未达到饱和，随后再与烟气一起进入后续的袋式除尘器，停留在滤袋上，缓慢地通过滤袋的烟气充分接触，最终达到对烟气中重金属和二恶英的吸附净化。

2.4.4 布袋除尘。危险废物焚烧系统的除尘设备中，袋式除尘器相比其他除尘设备更具优势，袋式除尘器不仅作为除尘设备也作为去除烟气中其他有害物质的反应装置，是尾气处理的最关键设备。所以合理选择和设计袋式除尘器的过滤风速、滤袋材料、清灰方式和控制技术等都将影响烟气中粉尘、酸性气体、二恶英类、重金属（特别是Hg）含量。

除尘器主要由箱体、灰斗、进风均流管、支架滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。含尘烟气从除尘器的进风均流管进入各分室灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体而吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各离线阀和排风管排出。随着过滤工况的进行，滤袋上的粉尘越积越多，当设备阻力达到限定的阻力值（一般设定为1500Pa）时，由清灰控制装置按差压设定值或清灰时间设定自动关闭一室离线阀后，按设定程序打开电控脉部，进行停风喷吹，利用压缩空气瞬间喷吹使滤袋内压力聚增，将滤袋上的粉尘进行抖落至灰斗中，由排灰机构排出。

2.4.5 洗涤塔。烟气经过干法脱酸并经过袋式除尘器除尘后进入湿法脱酸塔，通过填充式洗涤塔和洗涤液（NaOH溶液）进行吸收中和（利用填充物增加接触表面积），碱洗去除酸性气体，达到深度脱酸目的。在各类脱酸处理设备中，湿式洗涤塔的脱酸效率无疑是最高的，可以达到99%以上。

洗涤塔的填料是洗涤塔内气-液两相接触的核心元件。填料类型和填料层的高度直接影响传质效果，其性能的优劣是决定洗涤塔操作性能的主要因素。填料应具有比面积大、空隙率大、对气流阻力及压损较小、吸附能力强等特点。

碱洗后需再进一步除雾，以去除酸碱反应中可能产生的微小颗粒，同时减少烟气中的水滴。

2.4.6 烟气加热器。烟气加热器是利用余热锅炉产生的蒸汽加热烟气，从而提高烟气排放温度，使排放温度高于烟气露点，防止后续的引风机和烟囱由于烟气结露而被腐蚀，防止出现烟囱冒白烟的现象。

通过以上工艺对危险废物回转窑焚烧处理后产生的烟气进行处理后，烟气排放指标一般都能达到或优于《危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）》。

3 结语

回转窑焚烧处理危险废物具有适应性广、运行可靠、管理操作方便、焚烧彻底等优点，得到广泛的应用。由于危险废物种类较多、成分复杂，焚烧烟气中的有害成分很难用单独一种方法去除，所以合理选用烟气处理工艺才能使烟气达标排放。

参考文献

[1] 朱江，蒋旭光，刘刚，严建华，池涌.回转窑处理危险废弃物技术探讨[J].环境工程，2004，（10）.

[2] 周苗生，汤国伟.危险废物回转窑焚烧系统的工艺设计[J].环境污染与防治，2001，（12）.

[3] 陈敬军.危险废物回转窑焚烧炉的工艺设计[J].有色冶金设计与研究，2007，（3）.

作者简介：游铭金（1967-），男，上海博士高环保设备工程有限公司工程师，研究方向：工业固废、市政污泥、石化行业含油污泥、危险废物焚烧处理。