一、焚燒爐基礎(chǔ)知識理解

  焚燒是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，以一定的過?？諝饬颗c被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)，廢物中的有害有毒物質(zhì)在高溫下氧化、熱解而被破壞。可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化。

  1、焚燒目的

  盡可能焚毀廢物，使被焚燒的物質(zhì)變?yōu)闊o害和最大限度地減容，并盡量減少新的污染物的產(chǎn)生，避免造成二次污染。

  2、處理廢物類型

  A固體廢物、液體廢物、氣體廢物，乃至危險(xiǎn)廢棄物(同樣包含固、液、氣三態(tài))。

  B焚燒適宜處理有機(jī)成分多，熱值高的廢物。對于一些低熱值廢物焚燒處理時(shí)，需補(bǔ)充大量的燃料，會提高運(yùn)行成本，實(shí)際運(yùn)行可將高、低熱值廢物混合處理，以降低運(yùn)行成本，也可在處理時(shí)回收資源，也能起到降低運(yùn)行成本的效果。

  3、焚燒處理指標(biāo)

  A減量比：可燃廢物經(jīng)焚燒處理后減少的質(zhì)量占所投加廢物總量的百分比。

  B熱灼減量：焚燒殘?jiān)?600±25)℃經(jīng)3h灼熱后減少的質(zhì)量占原焚燒殘?jiān)|(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。

  C焚燒效率及焚毀去除率

  焚燒效率：煙道排出氣體中二氧化碳濃度與二氧化碳和一氧化碳之和的百分比焚毀去除率：某有機(jī)物經(jīng)焚毀后所減少的百分比。

  D煙氣排放濃度限制指標(biāo)(國家相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn))

  4、廢物焚燒控制參數(shù)

  焚燒溫度、攪拌混合程度、氣體停留時(shí)間(一般稱為3T)及過?？諝饴省?/span>

  A焚燒溫度

  廢物的有害組分在高溫下氧化、分解直至破壞所須過到的溫度。提高焚燒溫度有利于廢物中有毒物的分解和破壞，并可抑黑煙的產(chǎn)生。但過高的焚燒溫度不僅增加燃料消耗量，而且會增加廢物中金屬的揮發(fā)量和氧化氮數(shù)量，引起二次污染。

  大多數(shù)有機(jī)物的溫度范圍在800~1100℃之間，通常在800~900℃左右。

  (1)對于廢氣脫臭處理，采用800~950℃的焚燒溫度。

  (2)當(dāng)廢物粒子在0.01~0.05μm之間，并且供氧濃度與停留時(shí)間適當(dāng)時(shí)，焚燒溫度在900~1100℃。

  (3)含氯化物的廢物，溫度在800~850℃以上時(shí)，氯氣可以轉(zhuǎn)化成氯化氫，回收利用或以水洗滌除去，低于800℃會形成氯氣，難以除去。

  (4)含有堿土金屬的廢物，一般控制在750~800℃以下，因?yàn)閴A土金屬與其鹽類一般為低熔點(diǎn)化合物，當(dāng)廢物中灰分較少不能形成高熔點(diǎn)爐渣時(shí)，這些熔渣容易與焚燒爐的耐火材料和金屬零部件發(fā)生腐蝕而損壞爐襯和設(shè)備。

  (5)焚燒含氰化物的廢物時(shí)，溫度達(dá)到800~900℃，氰化物幾乎全部分解。

  (6)焚燒可能產(chǎn)生氧化氮(NOx)的廢物時(shí)，溫度控制在1500℃以下，過高的溫度會使(NOx)急驟產(chǎn)生。

  (7)高溫焚燒是防治PCDD和PCDF的最好辦法，估計(jì)在925℃以上這些毒性有機(jī)物即開始破壞，足夠的空氣與廢氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間可以再降低破壞溫度。

  B停留時(shí)間：廢物中有害組分在焚燒爐內(nèi)處于焚燒條件下，該組分發(fā)生氧化、燃燒、使有害物質(zhì)變成無害物質(zhì)所需的時(shí)間。

  (1)對于垃圾焚燒，如溫度維持在850~1100℃之間，有良好攪拌和混合，使垃圾的水分易于蒸發(fā)，燃燒氣體在燃燒室的停留時(shí)間約為1~2S。

  (2)對于一般有機(jī)廢液，在較好的霧化條件及正常的焚燒溫度條件下，焚燒所需的停留時(shí)間在0.3~2S左右。實(shí)際常取0.6~1S，含氰化合物的廢液一般在3S左右。

  (3)對于廢氣，如用于除惡臭，停留時(shí)間一般在1S以下。如廢氣在油脂精制工程中產(chǎn)生的，在650℃下只需停留0.3S。

  C混合強(qiáng)度：使廢物燃燒完全，減少污染物形氣，必段使廢氣與助燃空氣接觸充分、燃燒氣體與助燃空氣混合充分。

  D過?？諝猓涸趯?shí)際燃燒系統(tǒng)中，氧氣與可燃物質(zhì)無法完全達(dá)到理想程度的混合及反應(yīng)。為使燃燒完全，僅供給理論空氣量很難使其完全燃燒，需要加上比理論空氣量更多的助燃空氣量，以使廢物與空所以完全混合燃燒。

  廢物燃燒所需的理論空氣量：固廢：A0=1.01×Q(廢物熱值)/1000+0.5

  液廢：A0=0.203×Q(廢物熱值)×4.18/1000+2

  氣廢：A0=0.2×4.18×Q(廢物熱值) /1000+0.03

  廢物燃燒所需的實(shí)際空氣量: A= A0×α(空氣過剩系數(shù)：固體1.8~2.2，液體1.4~1.5，氣體1.2)

  二、焚燒爐分類及介紹

  1、廢氣焚燒爐

  廢氣的焚燒又分為直接燃燒法(把廢氣中的可燃有害組分當(dāng)燃燒料直接燃掉，只適用于凈化含可燃組分較高或有害組分燃燒時(shí)熱值較高的廢氣。因直接燃燒是有火焰燃燒，故燃燒溫度可達(dá)到1100℃以上)、催化燃燒法(在氧化催化劑的作用下，將廢氣中的可燃組分或可高溫分解組分徹底氧化成CO2和H2O以凈化氣體)、蓄熱式燃燒法(利用輸助燃燒料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度，使可燃的有害物質(zhì)進(jìn)行高溫分解)。目的是將有機(jī)氣體高溫燃燒破壞，使有機(jī)物分解成無機(jī)物(二氧化碳和水)，實(shí)現(xiàn)廢氣達(dá)標(biāo)排放及燃燒熱能的回收利用。

  在設(shè)計(jì)廢氣焚燒爐時(shí)，首先要對所要焚燒的廢氣組分了解清楚，確定廢物熱值、焚燒溫度、焚燒方式及后續(xù)尾氣處理的控制點(diǎn)。

  2、廢液焚燒爐

  廢液焚燒爐能夠處理各種可用泵送廢物，凡是流動性的廢液、泥漿及污泥等有毒物質(zhì)都適用。廢液焚燒爐的結(jié)構(gòu)由廢液的種類、特性及采用的廢液噴嘴形式來確定。霧化設(shè)備是廢液焚燒爐的關(guān)鍵，燃燒情況的好壞與廢液霧化裝置有直接的關(guān)聯(lián)。故霧化裝置的設(shè)計(jì)是整套廢液焚燒設(shè)備的核心部分，一定要結(jié)合物料實(shí)際情況采用最適合的進(jìn)料方式。在廢液焚燒爐設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)廢水的組成和特性，設(shè)計(jì)不同形狀和爐襯的焚燒爐體;根據(jù)廢水中含鹽的情況設(shè)計(jì)不同的爐溫控制方式，保證無機(jī)鹽焚燒時(shí)在爐內(nèi)不掛壁，很少形成鹽霧飄出爐外;對焚燒過程中產(chǎn)生的粉塵和酸性氣體采用最適宜的的處理方式，充分保證廢水焚燒處理后不形成新的污染。

  3、熱解式焚燒爐：主要用于醫(yī)療廢物等危險(xiǎn)廢棄物的焚燒處理。

  A工作原理：

  熱解爐是醫(yī)療廢物在控氧條件下的熱解區(qū)，廢物由燃燒器點(diǎn)火開始燃燒，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)供給的空氣分布在爐的下部，且風(fēng)量只有廢物燃燒所需化學(xué)計(jì)氧量的20%-40%，從而使得只有位于爐下部的廢物完全燃燒，其燃燒釋放的熱能向上傳遞給上一層廢物，上層廢物吸收熱量首先被烘干，進(jìn)而熱解，再到炭化，直到最終不再吸收熱量后，熱量再向更高層傳遞，由此廢物逐漸在爐內(nèi)自下而上形成燃燼層、燃燒層、碳化層、熱解層和烘干層，各種化合物的長分子鏈逐步被斷裂成短分子鏈，變成可燃?xì)怏w。由于沒有足夠的氧讓這些氣體進(jìn)一步氧化，因此這些氣體將進(jìn)入二燃室進(jìn)一步燃燒。殘留下來的可燃性固定碳由于在爐內(nèi)長時(shí)間停留逐步轉(zhuǎn)化成CO2。

  B 熱解爐特點(diǎn)：

  熱解爐燃燒共分五層：最上層——干燥層、第二層——熱解層、第三層——燃燒層、第四層——燃盡層、第五層——冷卻層

  (1) 對垃圾外形大小適應(yīng)性廣,特別是對大件垃圾更具有突出優(yōu)勢。對醫(yī)療垃圾可保證醫(yī)療垃圾在不破袋的情況下入爐，保證了操作環(huán)境衛(wèi)生;

  (2) 垃圾在爐內(nèi)靜態(tài)氣化、焚燒，粉塵產(chǎn)生量小，大大減輕后續(xù)尾氣凈化工段的負(fù)荷;

  (3) 醫(yī)療垃圾采用一次裝料，間歇操作，大大降低了垃圾與操作人員的接觸機(jī)會，保證了員工的身體安全，同時(shí)大大減輕了操作勞動強(qiáng)度;

  (4) 熱解爐所需空氣由電腦自動控制;

  (5) 熱解爐處于低溫氣化狀態(tài)，對爐體的負(fù)擔(dān)和損傷小，爐體壽命長;

  (6) 垃圾點(diǎn)火時(shí)間短;

  (7) 熱解爐頂部設(shè)有密封罩，防止煙氣溢出污染環(huán)境;

  (8) 焚燒過程完整，殘灰為完全無污染物質(zhì)，殘灰的體積和重量小于原固體廢物的10%(不包含原無機(jī)物)，有機(jī)物去除率達(dá)到99.99%;

  4、回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐

  A回轉(zhuǎn)窯焚燒爐機(jī)理

  回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是一個(gè)圓筒形的有耐火磚襯里的外殼，其軸心的安裝線與水平線略成角度。可用天然氣、油或煤粉作燃料?；剞D(zhuǎn)窯最早是用來處理及制造水泥、石灰、鐵礦砂、焦炭等固體物質(zhì)的主要設(shè)備，后來逐漸被應(yīng)用于廢物的焚燒上，由于它能有效地處理各種不同物態(tài)(固體、液體、污泥等)的廢物，已經(jīng)被工業(yè)界普遍采用。回轉(zhuǎn)窯通常窯體很長，使得燃燒區(qū)在整個(gè)焚燒爐中只占有一個(gè)很小的部分。大多數(shù)廢物物料是由燃料過程中產(chǎn)生的氣體以及窯壁傳輸?shù)臒崃考訜岬摹?/span>

  回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)窯和一個(gè)二次燃燒室組成，以確保廢物燃燒完全?；剞D(zhuǎn)窯本身是用來沸化及氧化廢物中的可燃物，廢物中的惰性固體則隨著窯體的轉(zhuǎn)動向另一端移動，然后由底部排出。沸化的蒸汽及燃燒氣體經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯后端，進(jìn)入二次燃燒室在高溫下再進(jìn)行氧化。二次空氣用鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)，以增加空/燃比及湍流程度。回轉(zhuǎn)窯和二燃室都設(shè)有輔助燃燒器以維持爐內(nèi)溫度穩(wěn)定。同時(shí)，在回轉(zhuǎn)窯窯頭和二燃室設(shè)有廢液噴嘴，液態(tài)的危險(xiǎn)廢物可以通過噴嘴噴入裝置內(nèi)焚燒處理。

  按氣體、固體在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)流動的方向，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐分為同向及逆向兩種。逆向式的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐氣、固體混合及接觸較佳、傳熱效率高、利于增大燃燒速率，但是由于氣、固體相對速度較大，排氣所帶走的粉塵數(shù)量也高。同向式回轉(zhuǎn)窯焚燒爐形不僅適于固體廢物的輸入及前置處理，同時(shí)可以增加氣體的停留時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)密閉性。目前大多數(shù)處理危險(xiǎn)廢物的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐為同向式。

  根據(jù)窯內(nèi)灰渣物態(tài)及溫度范圍，回轉(zhuǎn)窯可分為干灰式及熔渣式。干灰式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度低于1000℃，窯內(nèi)固體尚未溶融，仍為固體灰渣。熔渣式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度可能高達(dá)1350℃，固體廢物中的惰性物質(zhì)除高熔點(diǎn)的金屬及其化合物外，皆在窯內(nèi)熔融，因此焚燒程度比較完全。熔融的流體由窯內(nèi)流出，經(jīng)急速冷卻后凝固。由于這種類似礦渣或巖漿的殘?jiān)?，顆粒大，重金屬浸出濃度較干灰式回轉(zhuǎn)窯所排放的灰渣低。歐洲有一些熔渣式的焚燒爐，美國僅有少數(shù)幾座，它的主要用途是銷毀含多氯聯(lián)苯廢物。然而根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，熔渣式回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)比較困難，如果溫度控制不當(dāng)，窯壁上可能附著不同形狀的礦渣，熔渣出口容易堵塞。另外焚燒溫度高，能耗比較大。

  回轉(zhuǎn)窯焚燒爐爐型技術(shù)成熟，操作簡單靈活，適用于處理各種不同形狀的固液體廢物，還可以處理低熔點(diǎn)的危險(xiǎn)廢物?；剞D(zhuǎn)窯可以分別接受固體及液體進(jìn)料，也可以將桶裝或大形塊狀固體廢物直接送入窯內(nèi)處理。窯內(nèi)氣體湍流程度高，氣、固體接觸良好，窯內(nèi)無移動的機(jī)械組件，保養(yǎng)容易。窯內(nèi)固體停留時(shí)間可以由回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速的調(diào)整而控制。窯內(nèi)溫度可達(dá)1200℃以上，可以有效摧毀任何有毒有害物質(zhì)。

  B回轉(zhuǎn)窯焚燒爐特點(diǎn)

  (1)爐本體燃燒室依焚燒爐三T原則設(shè)計(jì)，爐溫維持在850℃～1000℃焚燒可將廢棄物內(nèi)有機(jī)物充分氧化分解，使其燃燒與破壞去除率達(dá)99.99%以上，并有效控制臭氣及氮氧化合物產(chǎn)生，使產(chǎn)生之煙氣達(dá)到無異味、無惡臭、無煙之完全燃燒的效果。

  (2)爐內(nèi)容積大，爐負(fù)荷大，足夠應(yīng)付各種熱值廢棄物之混燒，適用范圍廣且穩(wěn)定。

  (3)設(shè)計(jì)負(fù)壓燃燒，不逆火，避免有害氣體外泄，操作安全可靠。

  (4)爐體轉(zhuǎn)動裝置為變頻調(diào)速電機(jī)。齒輪傳動,整體回轉(zhuǎn)工作狀態(tài)平穩(wěn)。

  (5)爐膛采用不定形高鋁質(zhì)耐火材料整體澆注，分為隔熱層和蓄熱層，以保證爐外壁溫度不超過70℃;爐體放置設(shè)計(jì)成一定的斜度，以保證爐內(nèi)物料傳動的均勻推進(jìn)，但又能保證爐體具有較小的轉(zhuǎn)動矢量;爐膛澆注成一定的坡度，使物料在重力作用下，由窯頭向窯尾運(yùn)動;用不銹鋼鋼釘做內(nèi)部固定錨釘并設(shè)有膨脹外套，保證爐膛澆注的強(qiáng)度以適應(yīng)焚燒爐工作狀態(tài)的交變熱應(yīng)力。

  (6)爐壁采用鋼制材料，通過拋丸處理，保證材料表面的除銹效果良好，采用高溫防腐油漆涂裝。

  三、焚燒系統(tǒng)配置

  1、進(jìn)料系統(tǒng)

  焚燒爐進(jìn)料系統(tǒng)應(yīng)盡可以保持氣密性，焚燒系統(tǒng)大多采用負(fù)壓操作?；蜻M(jìn)料系統(tǒng)采用開放式投料或密閉式進(jìn)料中氣密性不佳，冷空氣滲入爐內(nèi)會導(dǎo)致爐溫下降，破壞燃燒過程的穩(wěn)定性，使煙氣中CO與粒狀物濃度急劇上升。

  目前運(yùn)用較多的進(jìn)料系統(tǒng)包括：帶式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、氣力輸送等設(shè)備。

  2、焚燒系統(tǒng)

  焚燒系統(tǒng)由爐本體、二次燃燒室及焚燒輔助系統(tǒng)組成。

  3、尾氣凈化系統(tǒng)

  尾氣凈化設(shè)備包含：

  A除塵器(水冷旋風(fēng)集塵器：采用水冷集塵設(shè)備，除去顆粒較大的粉塵，效果良好。經(jīng)過高溫焚燒后的煙氣，進(jìn)入高速旋風(fēng)除塵器內(nèi)，進(jìn)行預(yù)除塵處理。經(jīng)過預(yù)除塵處理后的煙氣, 10um以上顆粒浮塵得以最初的攔截處理。煙氣在除塵的同時(shí)得到冷卻、布袋除塵器：布袋除塵器是一種高效的除塵裝置，去除粉塵粒徑在0.05μm以上，除塵效率可達(dá)99%以上。本系統(tǒng)配套專門針對廢物焚燒設(shè)計(jì)的布袋除塵裝置，采用耐高溫、耐酸堿性、耐水解性、抗氧化性都很好的特殊的過濾材料，對于高酸性煙氣造成的煙氣露點(diǎn)上升而導(dǎo)致煙氣容易結(jié)露有良好的抵御效果，由于表面光滑、疏水，高粘性粉塵無法黏附于過濾材料表面，在保證除塵效果的前提下使清灰壓力大大降低，同時(shí)使過濾材料的使用壽命大大延長。同時(shí)采用先進(jìn)的濾袋張緊裝置，確保濾袋始終處于張緊狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)濾袋清灰時(shí)的脈動共振，取得理想的清灰效果;彈性內(nèi)卡式濾袋安裝方式，確保濾袋的安裝和拆卸非常方便，特別是避免了袋內(nèi)結(jié)灰和濾料的磨損，確保濾袋使用壽命兩年以上。特殊過濾結(jié)構(gòu)降低了設(shè)備總阻力，使脈沖清灰頻率大大降低，可使布袋表面成為石灰粉的良好載體，提高除酸效率。)

  B換熱器(G-L換熱器、G-G換熱器)

  燃燒后的煙氣進(jìn)入換熱器達(dá)到回收熱水和初步降溫的目的

  C干式吸收裝置

  本裝置利用硝石灰中和反應(yīng)能力，在半干式吸收裝置和布袋除塵器之間串聯(lián)了干式反應(yīng)裝置，硝石灰粉末通過定量給料裝置送入煙氣管道，對煙氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行中和反應(yīng)，當(dāng)煙氣進(jìn)入布袋除塵器后，未反應(yīng)完全的硝石灰粉末被吸附在布袋表面，繼續(xù)與煙氣中殘留的酸性氣體進(jìn)行反應(yīng)。

  配置干式反應(yīng)裝置，可有效提高整個(gè)系統(tǒng)對酸性氣體的去除效率，使得HCl的去除率達(dá)到98%，SOx的去除率達(dá)到90%

  D半干式吸收裝置

  煙氣進(jìn)入半干式吸收裝置進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和再次降溫，達(dá)到急冷和脫酸的目的。反應(yīng)所使用的堿液通常為NaOH溶液(10%)。堿性溶液與酸性氣體反應(yīng)后生成鹽類，其水分被完全蒸發(fā)并降低煙氣溫度;半干式吸收裝置最大的優(yōu)點(diǎn)為酸氣去除率高，對HCL之去除率可達(dá)95%以上，對SO2亦可80%以上，半干式吸收裝置比干式吸收裝置對各種有機(jī)污染物(如PCDD、PCDF等)及重金屬去除效率高，同時(shí)半干式吸收裝置還具有除塵功能，所以本項(xiàng)目選用半干式吸收裝置。其性能特點(diǎn)：

  (1) 煙氣中的酸性氣體采用堿液吸收后，達(dá)標(biāo)排放;

  (2) 高溫?zé)煔庠谖昭b置內(nèi)被瞬間冷卻，抑制二惡英的產(chǎn)生;

  (3) 自動控制，運(yùn)行可靠、方便;

  (4) 操作簡單，易于維護(hù)。

  E活性炭吸附裝置

  利用活性炭的多孔性及吸附能力，吸附煙氣中的二噁英及其它碳?xì)浠衔铩?/span>

  活性炭纖維是一種較新型的高效吸附劑。它是由超細(xì)的活性炭微粒與各種纖維素、人造絲、紙漿等混合制成的各種形態(tài)的纖維狀活性炭。微孔范圍在0.5-1.4mm，比表面積大，對各種有機(jī)和無機(jī)氣體、水溶液中的有機(jī)物、重金屬離子等具有較大的吸附量和較快的吸附速率，其吸附能力比一般的活性炭高1～10倍，特別是對一些惡臭物質(zhì)的吸附量比顆?；钚蕴恳叱?0倍左右。吸附劑的吸附容量有限，一般在1%～40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))之間。