浅谈危险废弃物处理焚烧系统耐火材料的选择.pdf

曹烈英:浅谈危险废弃物处理焚烧系统耐火材籵的选择
生产技术
中图分类号:TQ172.6文献标识码:B文章编号:1007-0389(2013)06-33-02
浅谈危险废弃物处理焚烧系统耐火材料的选择
曹烈英(中材装备集团有限公司南京分公司,江苏南京21110
焚烧处理技术还有待改进,利用回转窑焚烧处理上
1危险废弃物的处理概况介绍
尚有很大的发展空间。针对水泥产能过剩、国家严
城市生活垃圾的处理方式有焚烧和填埋等,焚格调控的现阶段,改造超小规模回转窑来焚烧危废,
烧又可有焚烧余热发电、水泥熟料烧成系统中协同是一项利国利民的策略。
处理,后者是近10多年来才得以研究开发并在少量
目前危废焚烧系统中的主流是回转窑+二燃室
泥厂中得到应用的。如中材国际经过多年研究,系统(见图1),整个处理系统有破碎喂料+焚烧+余
就已经开发了该项最新技术,并已在溧阳5000a热利用+烟气冷却处理等组成。在这一系统中,危
水泥熟料生产线协同处理500d城市生活垃圾项废在回转窑内进行高温分解及燃烧反应,可使废物
目中得以成功应用,目前运行情况良好。本项目既大幅减量(有害物破除率大于99%);部分未燃尽的
使溧阳市的部分生活垃圾得到了无害化、减容化和残渣从回转窑排出后直接掉落在二燃室下部,经
资源化利用,并且使生活垃圾分类难、易发臭、替代燃室再次焚烧,燃尽后由出渣系统排出;回转窑焚烧
率和燃尽率低等问题得到了很好的解决。但对成分产生的烟气进入二燃室内进一步燃烧。二燃室的出
更为复杂的工业垃圾和医用垃圾(即危险废弃物,本口烟气温度保证维持在1100℃以上,燃气停留时间
文以下简称“危废”),国家对其处理及烟气排放有更超过2s,以使烟气中的有机物和二恶英彻底分解达
高要求,如何资源化、无害化处理,难度更大。
到无害化的目的,满足危废焚烧污染控制标准GB/T
国家环境保护总局于2001年12月20日印发的18484-2001的排放要求。
关于《危险废物污染防治技术政策》的通知指出:“危
2危废回转窑+二燃室处理系统的耐火材料选择
险废物的焚烧宜采用以回转窑炉为基础的焚烧技
术,可根据危险废物种类和特征选用其他不同炉型,
回转窑+二燃室的危废处理系统中,虽危废焚
鼓励改造并采用生产水泥熟料的旋转窑炉协同处理烧使用了回转窑,但其窑内工况(如物料和气体的成
或专烧危废物”。据回转窑的煅烧原理和煅烧环境,分、温度和稳定性等)与水泥熟料回转窑内的是截然
应该说用其焚烧危废具有适应性广、运行稳定可靠、不同。水泥窑入窑物料成分稳定,窑内热工制度稳
管理操作方便、设备维修简单等多方面优点,因此在定,煅烧气氛易于控制,出窑产品是质量稳定的熟
国际危废焚烧领域中运用最广。如美国各种危废焚料,且为保护回转窑,要求在烧成带有适当厚度的窑
烧处理中,应用回转窑的比例就高达75%,见表1。皮形成,因此其从窑头到窑尾,水泥熟料的耐火材
表1美国各种危险废弃物焚烧应用比例
料常规配置通常为浇注料→高耐磨砖→镁铁尖晶石
炉型回转窑两室炉+固定炉膛多膛炉+流化床
砖→镁铝尖晶石砖→硅莫砖→浇注料。而危废焚烧
应用比例/%75
15
10
回转窑煅烧的是成分复杂且不稳定的危废,煅烧目
的是要使危废焚烧成渣,并要使残渣热灼减率<5%,
近年来,我国的危废焚烧建设市场已渐趋成熟,且窑内不希望存在结皮。因此危废焚烧回转窑系统
已在向采用不同组合的回转窑焚烧炉型靠拢。如:的耐火材料配置方案完全不同于水泥熟料窑的。
2010年投运的上海固体废物(主要是医用危废)处2.1回转窑耐火材料选择
置中心的第三条回转窑焚烧线,处置固废规模达到
对危废处理回转窑来说,因危废组成复杂、种类
72ud(这是目前国内规模最大的医用废弃物焚烧繁多,其中医疗危废就有载玻片、输液瓶、注射管、手
线);北京通州的2011年9月投运的医用废弃物焚烧术残物、动物试验废物等等,因此决定了危废化学成
线,处置规模为45d;2013年6月,国资委决定由天分的复杂性。危废在回转窑中一般以700~1000℃
津滨海合佳威立雅环境服务公司建设一条危废回转的温度焚烧,其煅烧后气体的主要化学成分见表2。
窑焚烧线,其危废处理规模将达到100d。但危废
从表2中可看出,危废物煅烧后气体的主要成
水
?2013年第6期
万方数据
生产技术
曹烈英:浅谈危险废弃物处理焚烧系统耐火材料的选择
表2危废煅烧后气体的主要化学成分
%
表3二燃室内烟气的主要成分
v()u(H)(O)x(V)S)(Cl)w(H0)w(惰性成分)
主要成分
NO. 0
314
110.81.4223
质量浓度(标况下M(mg"m)290035009508
分是偏酸性的。在耐火材料中,耐火砖、浇注料都对火材料要求荷软温度要高、抗侵蚀性好,并要具有
酸性气体如硫酸气体、氯化氢气体具有较好的稳定定的热震稳定性,所以其柱体部分选用含锆型的抗
性:但在停止操作,回转窑内温度降到露点以下时,剥落高铝砖。因ZO,是一种耐酸性极好的耐火砖原
需要考虑酸液造成的腐蚀。其中当氯气浓度超过料,在高温燃烧和受到机械应力的环境中,它能产生
500pm(即0.5%)时,需要用Al2O,Al2O-SiO2质耐单斜→四方的相变,伴随4%~5%的体积变化,同时
腐蚀性好的砖及浇注料;而且应选用耐火材料中在ZrO2尖端和周围产生微裂纹,这些微裂纹能使能
Fe:0含量尽可能低或不含FeO的产品,因FeO与量逸散,消除和减缓了由于能量应力集中引起的材
氯气反应生成的FeCl是气相,会挥发而使砖失去平料裂纹扩展破坏,从而提高了高铝砖的强度和初
衡,因此通常不建议使用水泥回转窑中常用的耐腐性。即:含错型高铝砖能更好地应对烟气的侵蚀,防
蚀环保产品一镁铁尖晶石砖。同样因为氯气的问止砖的剥落,延长砖的寿命。而与回转窑连接处及
题,喂料和出料口用浇注料也应使用低水泥的浇注底部排渣口,则可选用莫来石质浇注料。二燃室耐
料;因水泥中的Ca0会与氯起反应,生成液相的火材料的建议配置,也见图1。
CaC!2而会降低浇注料的耐热性。另危废焚烧回转
在危废焚烧系统中,以前较多使用含Cr0的镁
窑一般采用的都是一顺流的焚烧过程,即其燃料、一铬砖。因为CrO具有非常好的抗侵蚀性和抗剥落
次风、危废是从一个方向进人,其窑的长度较短(长性,水泥回转窑中的烧成带也广泛使用这种砖。但
径比一般只有3~5);其窑内反应单一,就是燃烧氧含CnO镁铬砖在氧化气氛及一定温度下,其三价铬
化反应,因此其耐火材料配置方案可相对单
(Cr)会部分转化为对人类健康有严重危害的六价
综合以上各因素,建议危废回转窑内应使用耐铬(Cr)。C“是毒性很强的环境重金属污染物,在
磨、热震稳定性好、抗侵蚀性好的耐火材料。在目前自然界中不能被分解,而会随生物链、食物链转移,
的主流产品中,硅莫砖是一种较合适的产品,浇注料已被国际癌症研究机构认为具有强致癌物,因此含
可选用莫来石质的,具体配置见图1
CnO2的镁铬砖尽管各方面性能很好,但在保护环
热层十高倍高强浇注料境、人人有责的今天,应该杜绝选用。
结语
(1)危废回转窑焚烧在我国已有一定的应用,
二燃室
隔热层+含结抗但还不是很多,还停留在小型焚烧炉的基础上。在
剥落高铝砖越来越注重环境保护资源的前提下,应该大力