典型危險廢物在兩段式回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)內(nèi)的熱處置和結(jié)渣特性研究及其應(yīng)用.pdf

1、我國2009年的危險廢物產(chǎn)生量達(dá)到1430萬噸，由于危險廢物形態(tài)復(fù)雜，回轉(zhuǎn)窯焚燒是一種比較適宜的安全處置方式。目前對危險廢物焚燒特性、灰渣特性的研究尚不深入，回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)在運(yùn)行過程中缺乏必要的指導(dǎo)，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了危險廢物焚燒效果不佳、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)渣、耐火材料腐蝕、污染物排放不達(dá)標(biāo)等問題。依托國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)重點(diǎn)項目課題“危險廢物焚燒系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與示范”(2007AA061302)和浙江省重大科技專項“工業(yè)危險廢物

2、新型回轉(zhuǎn)窯集成系統(tǒng)處置技術(shù)示范工程”(2007C13084)，本文對幾種典型危險廢物的熱解、燃燒特性開展了基礎(chǔ)研究工作，并對危險廢物焚燒處置工程應(yīng)用進(jìn)行試驗研究，為現(xiàn)有的危險廢物熱處置研究提供有益的補(bǔ)充，為回轉(zhuǎn)窯危險廢物焚燒系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化提供支持。
　　 本文首先運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)平衡模擬和試驗研究對危險廢物在不同熱處置條件下的氣體生成特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，危險廢物熱解產(chǎn)物主要是H2O、C2H4、C2H2、H2和CO，隨著溫度的

3、升高，熱解氣態(tài)產(chǎn)物出現(xiàn)進(jìn)一步分解。在較低的過量空氣系數(shù)條件下，危險廢物的氣化產(chǎn)物主要是CO、H2O、H2、和CH4，研究發(fā)現(xiàn)，少量O2有利于危險廢物在熱分解過程中CH4、H2和CO的生成。在危險廢物熱處置過程中，絕大部分Cl元素在300-600℃之間以HCl的形式釋放析出，危險廢物焚燒過程中，SO2是最主要的含S污染物。利用熱重-紅外分析方法進(jìn)行實(shí)驗研究和動力學(xué)分析表明，危險廢物燃燒過程的揮發(fā)份析出階段與其熱解過程的揮發(fā)份析出階段具有相

4、似的熱分解特性，而氧氣對危險廢物的熱分解具有明顯的促進(jìn)作用，使熱分解溫度提前，表觀活化能降低。研究發(fā)現(xiàn)，危險廢物熱解氣態(tài)產(chǎn)物的析出主要集中在200-500℃之間，大部分危險廢物在700℃之前燃燼。高揮發(fā)份危險廢物的熱解氣態(tài)產(chǎn)物析出較為集中，析出氣體具有較高的濃度；高氮含量有機(jī)危險廢物熱解氣中含有大量的HNCO，高硫危險廢物熱處置過程中的主要?dú)鈶B(tài)污染物是SO2。有機(jī)化工污泥的固定碳燃燒階段持續(xù)時間相對較長，且大部分失重都在固定碳燃燒階段完

5、成。實(shí)驗研究發(fā)現(xiàn)，升溫速率的提高對危險廢物熱解產(chǎn)物成分的影響較小。針對較高重金屬含量的制革污泥的研究發(fā)現(xiàn)，其具有較好的燃燒特性。制革污泥在揮發(fā)份燃燒初期有少量有機(jī)酸析出，800℃時基本燃燼，超過900℃以后，制革污泥燃燒灰渣開始出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。為避免制革污泥焚燒過程中出現(xiàn)結(jié)渣，并有效減少重金屬的揮發(fā)，可以選擇800℃為制革污泥的最佳燃燒溫度。
　　 本文利用計算流體軟件，對危險廢物在兩段式回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)內(nèi)的燃燒過程進(jìn)行了不同運(yùn)行工

6、況條件下的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，在回轉(zhuǎn)窯的后部區(qū)域，煙氣流速存在明顯的分層現(xiàn)象。在額定負(fù)荷和配風(fēng)條件下，危險廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較為充分的燃燒，增加窯頭部位的送風(fēng)量以后，窯內(nèi)煙氣流速分層現(xiàn)象提前，窯內(nèi)高溫區(qū)域前移，危險廢物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒完全程度提高，二燃室的燃燒現(xiàn)象明顯減弱。模擬研究表明，投用窯頭助燃燃燒器可以在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部形成一個穩(wěn)定的沿著回轉(zhuǎn)窯軸向分布的高溫區(qū)域，有助于促進(jìn)窯內(nèi)溫度的穩(wěn)定和危險廢物在窯內(nèi)的燃燒。對危險廢物焚燒處置工程應(yīng)用

7、的研究發(fā)現(xiàn)，兩段式回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)完全可以滿足危險廢物焚燒和污染物排放控制要求，穩(wěn)定運(yùn)行期間二噁英排放濃度只有0.016-0.035 TEQ ng/m3，但回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在較大程度的結(jié)渣隱患。危險廢物焚燒飛灰呈現(xiàn)明顯的小顆粒團(tuán)聚特征，底渣質(zhì)地致密，具有明顯的燒結(jié)跡象，灰渣中部分重金屬含量較高。通過對不同部位灰渣采樣的分析，研究了危險廢物在高溫焚燒條件下的灰渣特性，以及煙氣流動方向飛灰的形成過程和小顆粒的團(tuán)聚過程，以及小顆粒在大顆粒表面富集的過