危险废物处理中回转窑焚烧工艺控制分析

2022-03-21张硕

中国资源综合利用 2022年2期

张硕

（北京金隅红树林环保技术有限责任公司，北京 102402）

回转窑焚烧工艺是当前较为常用的危险废物无害化处理工艺。目前，此工艺的各项操作基本需要通过机械完成，为了保证配套机械运行的稳定性，获得更好的危险废物处理效果，必须采取有效控制措施，提升回转窑焚烧工艺作业水平。

1 危险废物回转窑焚烧工艺内容

回转窑焚烧工艺的原理是通过高温焚烧来分解、无害化处理危险废物，烟气净化工艺和热利用工艺是回转窑焚烧工艺体系的核心，因为危险废物在焚烧过程中会产生有毒、有害的烟气以及废热。其中，热利用工艺先收集高温烟气，然后运用换热装置对烟气进行热交换处理，收集废热，将其循环利用，同时收集换热时形成的大量蒸汽并加以循环利用，以提高回转窑焚烧工艺的能源利用率。而烟气净化工艺通常包括6 种。

一是急冷塔工艺，它可以有效处理烟气中的二噁英。一般来说，该工艺能够瞬间破坏二噁英的生成条件，防止其二次形成，同时可以控制扬尘、调节水量。二是干法脱酸工艺，一般需要运用脱酸反应塔，将石灰粉吹送到酸性烟气中，使其与烟气发生酸碱中和反应，该工艺能够有效去除酸性物质，消除烟气的腐蚀性物质，以免污染环境。三是活性炭工艺，它利用活性炭的吸附作用，将烟气中的二噁英、重金属等有害成分吸附，避免污染环境。一般来说，活性炭喷射反应器安装在烟气管路中，让烟气与活性炭充分接触，提高此工艺的应用效果。四是布袋除尘工艺，其主要依托除尘器中布袋的过滤作用。除尘器主要由布袋、箱体、支架和卸灰装置等部分组成。五是湿式洗涤工艺，它也是一项烟气脱酸工艺，原理为将洗涤液喷淋到烟气中，使烟气中的酸性物质与洗涤液发生酸碱中和反应，由此将酸性物质带离烟气，达到脱酸效果。六是烟气加热工艺，其运用换热器对烟气进行升温处理，有效缓解烟气中腐蚀性物质凝结对烟囱、烟气监测系统等造成的腐蚀。

从我国危险废物回转窑焚烧项目的发展趋势来看，新建项目的处置规模普遍更大，工艺技术更加成熟，转窑和二燃室的控制更加依靠信息化、自动化、智能化的中控系统，所涉及的人工干预和注意事项逐渐减少。

2 危险废物处理中回转窑焚烧工艺控制

2.1 余热锅炉水量控制

余热锅炉在回转窑焚烧工艺中起到压力容器的作用，而压力、水位作为反映压力容器作业状态的基础参数，其变化会直接影响工艺运行效果，因此，一直以来，这两项参数都是工艺控制要点。通常，在余热锅炉运行中，为了保证工艺安全，必须确保锅炉水量充足，即水位参数正常。但工艺运行中很可能会出现汽包缺水现象，引发故障。汽包缺水现象常见表现有：分散控制系统（DCS）显示水位低于安全水位，或无法看到水位；中控显示有水位，但DCS 显示低水位；烟气、蒸汽的温升过快；蒸汽流量大于给水流量；在现场能够嗅到异味，类似焦糊味。

当工艺运行中出现上述几种情况时，应立即采取控制措施，对水位进行调节，确保余热锅炉水量充足，以免发生危险。其间需要查看给水泵情况，若其未自动给水，则要马上采用手动方式，启动备用泵给水，然后继续观察除氧器水位、汽包水位情况，如果两个水位均未上升，那么缺水问题可能源于除氧器水位失准，这时需要立刻进行除氧器给水，以确保锅炉水位顺利上升到正常位置。但当水位无法确定或已经消失时，要采取紧急叫水操作，及时控制水位，使锅炉尽快恢复正常运行。

在正常的工艺运行中，要做好水位控制，实时观测水位，在用汽量增大时同步提升上水量，定期检查炉管、省煤器管、排污阀是否出现泄漏、忘记关闭等情况，实现事前控制，保持工艺的稳定运行。

2.2 输灰环节控制

焚烧产生的飞灰通常含有大量有毒有害物质，需要统一收集，并输送到相应位置加以统一处理，防止泄漏造成危害。因此，飞灰输送环节属于回转窑焚烧工艺的重要一环。为了保证该环节的正常运行，要做好现场控制，防止输送管道堵塞、泄漏等，提高工艺运行水平。目前，此环节常见的问题主要有4 种，即设备故障、除尘器问题、烟气含水率高、卸灰量少。

飞灰输送环节可能出现的设备故障包括停运、飞灰堵塞、飞灰溢出，通常发生于刮板机、螺旋输送器、卸灰阀等装置，要定期对这些设备进行巡检和维修，保证飞灰输送环节的顺利运行。除尘器问题通常表现为积灰过多、烟气粉尘含量高、布袋损伤、除尘器压差异常，主要原因为焚烧产生的粉尘量过多，导致除尘器振打、清灰频率满足不了清灰需求，因此要适当提高振打、清灰频率，增强此环节的运行效果。烟气含水量高会使飞灰粘在飞灰输送管道内壁、设备表面，形成堵塞，影响该环节的正常运行。通常，主要原因在于烟气温度过低，导致其在灰斗表面形成凝结水，提高了烟气含水率，因此，要适当提高烟气温度。卸灰量少一般是输灰设备设计问题导致的，一旦发现此情况，要进行全面检查，找出设备设计不合理位置，再根据实际情况加以改进，及时排除故障。

2.3 洗涤环节控制

在湿法脱酸工艺中，洗涤环节将经过雾化的碱性洗涤液喷淋到烟气中，让烟气中的酸性物质与其充分反应，生成盐类物质，然后溶于洗涤液中，再排放至污水处理系统处理。随着溶于洗涤液的盐类逐渐增多，盐类结晶可能析出，而析出的盐结晶很可能堵塞烟道，影响正常的工艺运行。要定期清理烟道，保持烟道畅通。但一般来说，清理烦琐复杂，耗费的人力成本和时间成本较高。为此，应当注重事前控制，提前做好洗涤液中盐类含量的监测、记录，以便及时采取控制措施，预防烟道堵塞。考虑到烟气流速突降很容易导致盐类结晶大量析出，要重点关注烟气流速并做好相应控制，尽量避免流速突降，如果已经出现流速突降，要立刻检查洗涤液的盐类含量，如果含量过高，就应及时更换洗涤液并对烟道进行清洁，预防堵塞，增强工艺控制效果。

2.4 废物储存环节控制

目前，危险废物呈现明显的多样化特征，焚烧处理前，通常会被统一储存在料坑中，因此，各种废料很容易发生反应，导致料坑内燃烧、发热，造成安全事故。回转窑焚烧工艺要对废物储存环节加以控制，消除火灾隐患，提升危险废物处理水平。要严格把控物料取样、化验、运输、确认和预处理等环节，合理调整物料的类型、状态，防止物料燃烧、发热。同时，要根据化验数据、焚烧效果资料等信息进行物料分类，并设置分类储存料坑，降低物料反应率。此外，应根据物料的物理化学性质，科学规划物料储存总量，以保持坑内物料热值稳定、卤素含量合理、pH 正常。对于化学稳定性较弱的物料，要加强监督并做好预处理，必要时可以考虑以少量加入的形式，进行储存试验，确认无问题后，才能将其正常投入料坑中，保证后续各项工艺的安全推进[1]。

2.5 投料环节控制

投料环节，回转窑焚烧工艺需要先将物料送入焚烧设备，以推动后续工艺环节的运行。但投料期间很容易出现回火现象，引发火灾，因此，应当重点关注此环节，以规避潜在的安全风险。一般来说，回火现象主要源于窑头负压偏小、焚烧工况差、进料装置附近的高热残余物料被引燃等因素。因此，应当严格按照现行规程、标准，进行工艺操作和监控，以便随时调控工况，同时，要加大设备检修力度，及时调整作业参数，确保窑头负压的合理性，并做好进料装置周围的清理工作，防止残余物料被引燃。其间要重点清洁粘在进风口位置和溜槽上的杂物，防止其成为回火燃点。此外，要控制好物料投入量，严禁一次性大规模投料，以免物料燃爆引起回火。要先粉碎物料，严禁直接将高热值物料投入焚烧设备，以保障投料安全[2]。

2.6 溜槽、破碎机运行控制

溜槽、破碎机作为重要的回转窑焚烧工艺设施，其运行状态直接影响工艺应用效果。这两种设施比较容易出现阻塞，一旦出现，就需要进行大量清理，影响生产效率。因此，溜槽、破碎机的运行也是一项重要的工艺控制内容。针对破碎机阻塞问题，应当提前按照现行规范，严格履行各项日常维护程序，确保物料破碎效果达到预期，以免物料破碎不充分阻塞破碎机，同时，必须提前将混入的铁器（如螺栓等坚硬的物料）筛除，防止其卡在破碎机中造成阻塞。在此过程中，物料中的蛇皮袋等容易缠刀的物品会影响破碎机的正常运行，导致堵塞，因此，要控制此类物品的投入量。对于溜槽阻塞问题，要加大阻塞检查力度，及时处理轻微阻塞，同时做好配伍控制，提高物料的均匀性和固液比的合理性，防止其在传输过程中滞留在溜槽中而影响工艺运行[3]。

2.7 极端天气下的工艺控制

回转窑焚烧工艺的运行会受到温度、湿度等因素的影响，在极端天气出现时，焚烧工艺应用效果难以保障，甚至有可能出现故障、事故。因此，极端天气也是工艺控制的一项重点内容。一般来说，大风、暴雨、低温和雷电等极端天气会影响工艺运行效果，要针对各类极端天气采取相应的控制措施，以保证工艺运行效果。其中，在大风天气下，要采取检修控制措施，工作者穿戴好安全装备，检修、紧固悬空装置，防止其被吹落而发生危险。在暴雨天气下，要采取防水控制措施，运用现有排水措施，及时排出泵房等位置的积水，必要时用沙袋封堵水沟，以免积水水位过高，影响工艺运行。在低温天气下，应当采取防冻控制措施，为容易出现介质冻凝现象的输送管道做好保暖，防止工艺运行受阻。在雷电天气下，应采取电力供给控制措施，严格落实各项应急预案，提前确定好浪涌保护器、接地线等装置的使用性能，以免突然停电导致设备故障，保证控制效果[5-6]。