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【產品介紹】SDA高速旋轉脫硫霧化器

發表時間:2020-06-02 15:56

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       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,二十世紀初期一些國家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。

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回轉窯焚燒爐窯內結圈的原因分析

       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(接近或者稍高于最高燃燒溫度)。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,如下圖所示:

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形成結圈的主要原因有如下幾點:

1.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最為常見,也被證明是最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。

2.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。

3.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%,見表1,也印證了此推論。

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表1:低熔點鹽灰熔點及主要成分分析

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回轉窯結圈的預防措施

        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,就會產生耐火材料被拉裂損壞,焚燒系統被迫停運等問題,因此需要從操作運行等源頭上進行預防。

1.選擇合適的操作模式

       根據物料灰分和熱值等條件,進行物料配伍及選擇合適的操作模式,使得回轉窯盡量在干渣或者熔渣模式下工作,盡量避開物料在半熔融狀態下運行。

2.改變進料方式及穩定配風

       根據物料的特性,做好物料的分類及配伍,盡量采用螺旋或者SMP(破碎-混合-泵送系統)等連續進料設備進行固廢的進料,同時加強回轉窯配風,使得回轉窯的操作溫度處于較穩定的狀態。

3.加強廢物的配伍

       盡量控制堿金屬含量較高的物料或其他低熔點灰分廢棄物的入爐量。若必須要處理高含堿金屬廢棄物,可以適當地配搭一些CaO,或者含有SiO2或Al2O3較高的黏土進行配伍。同時根據廢棄物的熱值,合理地進行配伍,以保證廢棄物熱值的穩定性。

結圈的清理措施

       焚燒系統的安全穩定運行是危險廢棄物安全焚燒處置的基礎,而回轉窯內部結圈是影響裝置穩定運行的重要因素之一。由于國內危廢的種類繁多,部分廢棄物無相關的工業分析及元素分析數據,所以實際操作中可能還是存在結圈的可能。如果結圈比較嚴重時,可能還會造成內襯的脫落坍塌,這樣就需要至少2周以上的時間進行停車清理,因此如果在保證安全的前提下在線清理結圈,就有比較現實的意義。根據筆者的經驗,建議采用如下兩種方式進行清理。

1.自熔融措施

       根據危險廢棄物回轉窯灰渣的灰熔點數據可知,熔渣的熔點僅比回轉窯的穩定運行溫度高100℃左右。根據設計參數,一般回轉窯內襯材料的耐火溫度為1,350℃,因此可以考慮在回轉窯運行過程中,通過調整燃燒工況,適當地提高回轉窯運行溫度到1,200℃左右,在不危害回轉窯內襯材料的前提下,將回轉窯內部結圈熔融。采取熔融態的操作模式,可以有效地解決回轉窯內部的結圈問題。這種清理結圈的方式,已在國內很多危廢處置中心得到驗證。

2.高壓水槍

       高壓水槍是將30-50MPa高壓水柱射入溫度在850℃-1,050℃左右的結皮物料內部,在高溫物料內,水驟然汽化膨脹從而使結皮爆裂,被擊中的部分物料被震動垮落,相鄰部分物料局部溫度迅速下降而變脆、變硬。高壓水柱的射入深度與結皮厚度相關,目的是使結皮物料爆裂垮落,而耐火材料不受影響。水柱射入的角度應僅使物料松軟而不致于被大面積沖垮,否則會引起設備或人員的傷害事故。這種方法對于操作角度和空間要求較高,適用于回轉窯尾部的結圈清理,但如果操作不當,也可能會損壞回轉窯內襯。

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綜上所述:

1.回轉窯的操作溫度對于回轉窯結圈影響較大,因此,建議回轉窯在干渣模式或者熔渣模式下運行,不建議在爐渣處于半熔融態下運行;


2.進料方式和配風對于操作穩定性也有較大影響,采用連續進料的方式優于傳統的間歇進料。同時優化配風控制程序,更有利于操作的穩定,減少結圈的產生;


3.灰渣的成分(特別是低熔點鹽的含量)對于結圈及結圈溫度也有一定的影響,需要經過嚴格的配伍,盡量減少低熔點鹽的入爐量或占比;

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4.實際生產中如產生了結圈,可以通過自熔融或者高壓水槍的方式進行清理。


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