危險廢物回轉(zhuǎn)窯焚燒爐窯內(nèi)結(jié)圈原因分析及對策探討（上）

發(fā)布時間：2020-04-30　　　來源:固危前沿

危險廢棄物焚燒處置技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展已有近百年的歷史，二十世紀初期一些國家就開始采用焚燒處置技術(shù)處置工業(yè)固體廢棄物。在工業(yè)危險廢棄物焚燒處理行業(yè)中，回轉(zhuǎn)窯+二燃室的組合因其適應(yīng)性強、工藝相對簡單、操作性強等特點而得到廣泛應(yīng)用。在實際運行中，回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)結(jié)圈是一個比較容易出現(xiàn)的問題，對裝置的長周期穩(wěn)定運行會帶來一定的影響。根據(jù)筆者多年的工程設(shè)計與現(xiàn)場運行經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)技術(shù)文獻，現(xiàn)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(chǎn)和工程設(shè)計提供一些參考。

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐窯內(nèi)結(jié)圈的原因分析

由于國內(nèi)環(huán)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(shù)情況下在3,000~5,000Kcal/kg之間。為了保持較好的燃燼效果，回轉(zhuǎn)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（接近或者稍高于最高燃燒溫度）。加上送入回轉(zhuǎn)窯的物料一般都較為復(fù)雜、熱值波動較大、物料進料不均勻，且物料在窯內(nèi)停留時間較長（一般在60~90分鐘），比較難做到及時調(diào)整燃燒過程，因此窯內(nèi)溫度一般都會有一定的波動，不可避免會出現(xiàn)窯內(nèi)局部溫度過高導(dǎo)致灰渣熔融，進而粘附在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁上。隨著轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動及由于內(nèi)襯的溫度呈梯度分布，部分熔融的灰渣可能會在內(nèi)襯材料上凝固下來，形成新的窯皮。隨著窯的轉(zhuǎn)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(jié)圈，如下圖所示：

形成結(jié)圈的主要原因有如下幾點：

01 回轉(zhuǎn)窯的操作模式

根據(jù)操作溫度的不同，回轉(zhuǎn)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最為常見，也被證明是最為可靠的一種操作模式，常規(guī)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(jié)圈的可能性比較小。另外一種模式是熔渣模式，回轉(zhuǎn)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(tài)，常規(guī)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(tài)，一般也較難結(jié)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(tài)操作模式，比較容易產(chǎn)生部分熔融，但又不能完全熔融的工況出現(xiàn)，進而隨著溫度變化及波動，造成部分熔融的渣凝固在轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯上，同時包裹一些高熔點灰渣，窯皮逐漸加厚，進而造成結(jié)圈。

02 回轉(zhuǎn)窯進料的及配風穩(wěn)定性

危險廢棄物包括液態(tài)、固態(tài)和半固態(tài)，特別是固廢成分、形態(tài)比較復(fù)雜。一般占主導(dǎo)地位的回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wěn)定性，造成回轉(zhuǎn)窯溫度的波動較大，這也成為導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)結(jié)圈的重要原因之一。

03 灰渣的化學(xué)組分及灰熔點

回轉(zhuǎn)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(nèi)濃縮，導(dǎo)致窯內(nèi)結(jié)圈。而根據(jù)文獻的實驗研究結(jié)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(jù)現(xiàn)場操作經(jīng)驗，在此情況下，即使回轉(zhuǎn)窯在較低溫度運行時(比如850~950℃)，窯內(nèi)也可發(fā)現(xiàn)較多的熔融物，如下圖所示，根據(jù)化驗結(jié)果可知，其中Na含量高達35%，見表1，也印證了此推論。

表1：低熔點鹽灰熔點及主要成分分析

綜上所述，危險廢棄物在回轉(zhuǎn)窯焚燒裝置中焚燒時，如果實際運行中操作不當，很容易產(chǎn)生窯內(nèi)結(jié)圈的問題。當結(jié)圈嚴重時，將導(dǎo)致窯內(nèi)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(tǒng)被迫停運等問題，那么如何預(yù)防及解決回轉(zhuǎn)窯結(jié)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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