浅析回转窑处理危险废弃物技术

沈林华，王海东，李 昂

（中国联合工程有限公司，杭州 310025）

根据《中华人民共和国固体废物污染防治法》的规定，危险废物是指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。根据《国家危险废物名录》的定义，危险废物为具有下列情形之一的固体废物和液态废物：具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的;不排除具有危险特性，可能对环境或者人体健康造成有害影响，需要按照危险废物进行管理的[1]。废弃物是现代社会发展必然会出现的问题，对于废弃物的处理研究工作由来已久，关于如何进行废弃物种类区别，如何完成不同类型废弃物处理，优化废弃物处理效率的相关研究工作一直没有停止[2]。

1 我国废弃物整体情况

面对工业化生产和城市化发展每天产生的大量废弃物，如果不能找到合适的办法对其进行及时的处理，会浪费大量的放置空间，废弃物自身也会引发严重的环境污染。解决得越慢，废弃物造成的污染程度越深，对其污染进行治理的困难程度就越大。最终，为了进行污染物治理，城市需要花费大量的资源，造成资源浪费[3]。

我国《国家危险废物名录》规定的危废有49 大类、600 多种，涉及行业近百，重点行业20 余项，种类繁杂，处理难度大。危废分类主要有物理形态、化学组成、热值、危险性及危废来源等方式。危废来源决定其性质即热值和危害性，危废的性质影响危废的处理方式。按照危废来源简要对危废进行分类，并对其污染类型及处理等特点进行梳理。危废来源主要有生活商业、农业种植、工业生产、医疗科研及环保设施5 个方面[4]。

目前，农业种植以及冶炼、选矿、化工等用地，对土壤等环境造成了污染，但由于资金、技术等原因很少进行土壤修复。生活商业产生的危废多以生活垃圾及废水的形式转嫁到环保设施中，转移到水处理的污泥、垃圾焚烧飞灰甚至填埋场中。工业系统产生的固废、污泥和电子垃圾存在综合利用的空间，这些需要专业领域针对性进行有价元素的提取和相应产品的制造。垃圾焚烧飞灰含有大量二噁英、重金属，工业危废中含砷等剧毒元素的危废往往难以综合利用，须采用高温焚烧玻璃化、水泥固化等方式处理。固化、稳定化处理后满足有害元素浸出标准再进行储存[5]。

2 危险废弃物处理流程和回转窑焚烧炉简介

2.1 危险废弃物处理流程

焚烧法因为其在废弃物处理过程中能够大量处理废弃产品而受到广泛使用，在处理过程中能够减少废弃物数量，同时不会造成二次污染，被认为是目前掌握的最有效的一种危险废弃物处理办法。目前，我国所有的危险废弃物处理中心采用的主要办法也是通过焚烧法进行废弃物处理，该技术在西方国家已经有了长时间的应用，达到了相当成熟的水平，每年西方国家通过焚烧法对废弃物处理的比率在60%以上。近几年，危险废弃物无害化处理要求越来越高，焚烧法也会逐渐替代那些在处理过程中可能产生二次污染的处理办法，焚烧法对废弃物处理的比例还会增加[6]。

目前，国内外最常使用的废弃物焚烧炉一共分为四种类型，分别为炉排焚烧炉、炉床焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉。与其他几种焚烧炉相比，回转窑焚烧炉能够进行更加广泛的废物处理，适应性更强，能够同时处理液态、固态、气态的废弃物，对于处理对象的宽容性也很高。正是基于以上两种特点，目前回转窑焚烧炉污染物处理领域占有85%的份额，是目前污染物处理过程中采用的主要设备。

2.2 回转窑焚烧炉介绍

回转式焚烧窑炉体的主体采用的是耐火砖或水冷壁炉墙，一般为圆柱形滚筒。在工作时通过转动炉体，保证内部的垃圾可以更加均匀地混合。为了保证燃烧效果，在内部燃烧室的设置上增加了二燃室。在对垃圾进行焚烧之前，首先将垃圾根据气体、液体、固体的特点进行分类。利用多种传热形式，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，解决了之前焚烧炉对于水分含量大的垃圾焚烧效果不佳的问题[7]。

3 回转窑焚烧的三种焚烧方法

3.1 回转窑灰渣式焚烧

灰渣式焚烧炉，回转窑温度控制在800～900℃，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较长，内炉体“挂壁”现象也不严重。

3.2 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1 500℃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1 300～1 400℃，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[8]。

3.3 回转窑热解式焚烧

热解式回转窑焚烧窑内温度控制在700～800℃，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，其烟气量在三种处理工艺中最低，使得装机容量降低，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[9]。

4 回转窑焚烧炉的处理流程

回转窑焚烧炉是由一个稍倾斜的炉膛与一个二燃室组成。炉膛是一个内嵌耐火砖的空心钢式圆筒。对炉膛进行加入的能源主要来自辅助燃料或者废弃物燃烧。焚烧热值低的废弃物，需要有相应的辅助燃料进行助燃。焚烧热值高的废弃物，仅需要辅助燃料对废弃物进行引燃即可。在设备运转过程中，废弃物由机械设备从炉膛的高端投入，在重力影响下自动进入炉膛，沿着炉膛缓慢下滑，在下滑过程中经历干燥、燃烧、燃尽的三个阶段。

燃烧之后的主要产物为气体和灰渣，某些废弃物质含有重金属元素，在对其进行安全填埋之前，需要进行固化稳定处理。在二燃室中安装一至多个燃烧器，这种气体产物与二燃室内的过量空气混合后在高温下进行燃烧，除去气体中所含有的有毒物质。热值高的液态废弃物既可以与固体废弃物混合，也可以借助空气雾化直接喷入二燃室进行焚烧。整个处理过程，最后产生的废气由二燃室排出并进入余热锅炉送烟气净化系统进行净化[10]。

5 回转窑焚烧系统处理危险废弃物流程

首先需要对废弃物进行预处理。预处理的作用是对固液废物进行分类，绞碎大块废弃物。在这一过程中，固液废弃物将会分离投放到不同的区域，大块废弃物在绞碎之后得到尺寸均匀的物料，以达到提高燃烧效率的目的。绞碎能够显著减少燃烧过程所产生的有毒气体，如一氧化碳的含量[11]。

在对废弃物预处理结束后，将废弃物处理成品放入传送带或螺旋给料机中，将固体废物投入回转窑。对于液体废弃物，可以通过喷头直接通过燃烧器传送，也可以与固态废弃物进行混合以提高给料的均匀性。其间要注意的是必须采取连续给料的方式，避免批量给料过程中产生的给料高峰引起处理过程不当，面对高热值的液体废弃物，可以采用直接投入二燃室的方法进行处理[12]。

当废弃物进入回转窑的一燃室后，大部分废弃物会进行焚烧，这一过程实现脱毒并对固体废弃物进行减容，将废弃物中的有机成分和水分转化为烟气通往二燃室。在这一过程中，工作人员通过调节窑体的倾斜角度和传送速度来控制固体废弃物在窑内的具体停留时间，以及废弃物产物与空气的混合程度。

进入二燃室后，在一燃室内没有完全燃尽的可燃气体，可以继续燃烧直至燃尽。完全燃烧后，脱除烟气中的有毒气体。

6 结语

随着城市发展，每天产生的废弃物数量居高不下，在这些废弃物中，有很多可能对环境造成严重污染，如医疗废弃物和重金属生产产生的废弃物。如果不能及时处理这些废弃物，它们就会对周围环境造成严重的影响，有的甚至会造成不可逆的影响。随着相应经验教训的积累，回转窑焚烧炉逐渐得到推广和应用，它是目前最为成熟的危险废弃物处理方式。