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        危險廢物回轉窯焚燒爐窯內結圈原因分析及對策探討(上)

        其他2020-09-25 09:05:40點擊量: 載入中...

        危險廢物回轉窯焚燒爐窯內結圈原因分析及對策探討(上)

         

        危險廢棄物焚燒處置技術的應用和發展已有近百年的歷史,二十世紀初期一些地方就開始采用焚燒處置技術處置工業固體廢棄物。在工業危險廢棄物焚燒處理行業中,回轉窯+二燃室的組合因其適應性強、工藝相對簡單、操作性強等特點而得到廣泛應用。在實際運行中,回轉窯窯內結圈是一個比較容易出現的問題,對裝置的長周期穩定運行會帶來一定的影響。根據筆者多年的工程設計與現場運行經驗,結合相關技術文獻,現對此問題進行分析,并嘗試給出一些建議措施,以期對實際的生產和工程設計提供一些參考。

        由于國內環保要求越來越嚴格,處置成本越來越高,因此外送危廢處置中心的廢棄物一般都盡量濃縮,致使此類廢棄物特別是固廢和蒸餾殘渣的熱值普遍較高,多數情況下在3,000~5,000Kcal/kg之間。為了保持較好的燃燼效果,回轉窯普遍在950~1,150℃之間運行,而危廢灰渣的熔點普遍在1,000~1,200之間(接近或者稍高于一般高燃燒溫度)。加上送入回轉窯的物料一般都較為復雜、熱值波動較大、物料進料不均勻,且物料在窯內停留時間較長(一般在60~90分鐘),比較難做到及時調整燃燒過程,因此窯內溫度一般都會有一定的波動,不可避免會出現窯內局部溫度過高導致灰渣熔融,進而粘附在回轉窯內壁上。隨著轉窯的轉動及由于內襯的溫度呈梯度分布,部分熔融的灰渣可能會在內襯材料上凝固下來,形成新的窯皮。隨著窯的轉動,部分灰渣可能會被再次熔融,并達到一定的平衡,這樣窯皮就不會增厚。但是如果沒有達到平衡,掉落下來的灰渣少,窯皮就會逐步增厚,達到一定程度后就形成結圈。

        形成結圈的主要原因有如下幾點:01回轉窯的操作模式根據操作溫度的不同,回轉窯有兩種操作模式:干渣模式和熔渣模式。干渣操作模式在危廢焚燒中一般為常見,也被證明是一般為可靠的一種操作模式,常規一般認為925℃以下為干渣模式,正常配伍可以保證灰渣不會熔融,此種操作模式結圈的可能性比較小。另外一種模式是熔渣模式,回轉窯會在較高的溫度運行,使得焚燒后形成的灰渣融化成液態,常規的熔渣模式操作溫度大于1,200℃,此種模式由于灰渣處于熔融態,一般也較難結圈。如果操作溫度運行在950~1,200℃之間,其操作正好介于干渣和熔渣操作模式中間,可以稱為半熔融態操作模式,比較容易產生部分熔融,但又不能完全熔融的工況出現,進而隨著溫度變化及波動,造成部分熔融的渣凝固在轉窯內襯上,同時包裹一些高熔點灰渣,窯皮逐漸加厚,進而造成結圈。

        02 回轉窯進料的及配風穩定性。危險廢棄物包括液態、固態和半固態,特別是固廢成分、形態比較復雜。一般占主導地位的回轉窯固廢進料以抓斗+推料機或者溜槽等間歇進料為主,部分轉窯還間歇處理一些直接入爐的低閃點的桶裝特殊廢液。由于間歇進料會造成物料焚燒的大幅波動,以及會影響配風的穩定性,造成回轉窯溫度的波動較大,這也成為導致回轉窯窯內結圈的重要原因之一。

        03 灰渣的化學組分及灰熔點。回轉窯底部灰渣的主要成分是一些無機氧化物,如SiO2、Al2O3、FeOx及CaO,另外由于部分危廢高含鹽,也普遍含有一定量的低熔點堿金屬鹽如Na/K鹽。若堿金屬組分含量較高,由于其熔點低,因此入爐廢料如果含鹽量較高,很容易在窯內濃縮,導致窯內結圈。而根據文獻的實驗研究結果,當分別提高SiO2、Al2O3及CaO的含量時,其灰熔點溫度都有不同程度的上升,因此底渣的成分對于灰渣軟化溫度有較大的影響。根據現場操作經驗,在此情況下,即使回轉窯在較低溫度運行時(比如850~950℃),窯內也可發現較多的熔融物,如下圖所示,根據化驗結果可知,其中Na含量高達35%。

        綜上所述,危險廢棄物在回轉窯焚燒裝置中焚燒時,如果實際運行中操作不當,很容易產生窯內結圈的問題。當結圈嚴重時,將導致窯內重力負荷增加、物料運行不通暢,造成耐火材料被拉裂損壞、焚燒系統被迫停運等問題,那么如何預防及解決回轉窯結圈的問題呢?我們將在下一期的推送中,與大家分享。

         

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