危废焚烧（热解）特性、配伍对危废回转窑焚烧工艺运行的影响

国家法律法规对危险废物焚烧所产生的灰渣热灼减率有明确要求。该项控制指标可直接反映出物料焚烧充分燃尽的程度。“风、火、料”的工艺控制对焚烧系统运行的稳定性具有十分重要的影响。其 中，物料的合理配伍对灰渣热酌减率指标的控制起到首要、关键性作用。

进入焚烧炉的物料配伍需要在粒径、热值、水分、挥发分以及酸性组分（硫、氯、磷等）等方面保持相对均匀、统一。危险废物各种物料热解与燃烧特性不同，在回转窑内经过烘干预热进入热解阶段，将体现出不同的热解效率。物料燃烧过程分为挥发分燃烧与固定碳燃烧两个阶段。高挥发分物料燃尽温度较低，热解效率较高，挥发组分集中析出，以挥发分燃烧阶段为主而形成剧烈燃烧且持续时间较短。高碳量物料不易燃尽，以热解固定碳燃烧阶段为主，燃烧所需要的时间较长。因此，进入焚烧炉物料所体现出不同的热解效率将直接影响下一阶段热解气化产物的燃烧进程与固态物料的燃尽效率，最终影响炉渣热灼减率控制指标。焚烧装置有效工艺控制范围内，固态物料在窑内的停留时间已经限定。焚烧运行过程中，只有通过合理配伍，将不同物料的燃烧特性进行相互融合，方能实现对炉渣热酌减率的控制，达到焚烧运行的持续、稳定。

本文通过研究不同典型危险废物物料的热解效率，分析某回转窑焚烧系统运行调试数据，说明各类物料配伍比例不同体现出回转窑窑体温度及炉渣热灼减率的差别，相应提出了各类物料配伍的合理配比范围。

一、危险废物物料类型划分

某危险废物焚烧系统所配置的预处理生产线主要包括：固态物料筛分预处理、硬质固态物料破碎预处理、污泥干化预处理、废液过滤预处理、精蒸馏残渣废物热融和过滤预处理。

物料预处理生产线所产生的物料划分为五种主要类型：散状物料（活性炭、化工滤渣等）、干化污泥、废液、精蒸馏残渣以及小包装物料。其中，小包装物料包括：与其他物料混合易发生剧烈反应、不易破碎的软质纺织类等废物。根据各类物料配伍比例需求，预处理后的物料分别通过溜子或喷射系统入窑焚烧。

二、物料热解试验及热解效率分析

取暂存库内精蒸馏残渣、固态聚合物、有机废液、活性炭与干化污泥五种典型物料样品各10g，采用马弗炉分别在300℃和600℃恒定温度条件下测定不同时段灼热后冷却至室温的样品残余量，以物料烧失量与原物料量的百分比（烧失率）来表征物料热解效率。 物料烧失量检测试验结果如下。

图1表明，典型高挥发分物料在300℃达到低温热解气化的条件。在300℃含高挥发分物料表现出较高的热解效率，3h后最终均达到50%。其中，有机废液在0.5h内迅速热解，烧失率达到99%。有机废液、固态与液态精蒸馏残渣烧失率随时间变化不大，在0.5h内基本完成高挥发分的热解过程。固态聚合物在300℃下热解相对缓慢，但随着时间延长也表现出良好的热解效果。

物料在600℃经3h灼烧，烧失率体现出灰分指标。在物料水分偏低、不考虑该因素的前提下，烧失率越高，其灰分越低，可燃组分相应越高。图2表明，可燃组分高低排序为：固态聚合物＞液态精蒸馏残渣＞固态精蒸馏残渣＞活性炭＞干化污泥。

另外，固态聚合物与精蒸馏残渣烧失率较高，且随时间变化不明显，在600℃烧失1h达到较高的热解效果。干化污泥在烧失1.5h后能达到比较稳定的烧失率，说明600℃干化污泥中的可燃组分已得到充分热解气化，残余只有灰分指标。活性炭类型的物料热解过程可分为脱水、快速热解和缓慢失重三个阶段。本试验600℃条件下，活性炭烧失率随灼烧时间的延长一直呈上升趋势，体现该物料热解与焚烧固定碳组分过程持续而缓慢，说明活性炭具有很难热解与燃烧的特性。

三、焚烧系统运行及分析

根据危险废物配伍调整比例的不同，焚烧系统调试运行经历三个主要阶段，并选取每阶段运行周期4天的生产数据进行汇总研究。

1、配伍物料

在调试运行阶段，配伍物料控制范围为：粒径＜3cm、低位热值2500-3000kCal/kg、灰分20%-35%、水分12%-20%、氯＜2%、硫＜2%。各阶段物料比例及基本理化指标平均值如表1所示。

表1可以看出，A至 C调试运行阶段，低挥发分的散状物料配伍比例逐渐减小，挥发分较高的有机废液与精蒸馏残渣以及干化污泥配伍比例逐步增加。

A阶段配伍以含低挥发分的散状物料为主；B阶段配伍的散状物料比例降低，但含水率偏高；C阶段配伍的有机废液与精蒸馏残渣高挥发分物料比例达到近40%，散装物料配伍比例降低至低于30%。增大高热值、高硫、高氯组分的精蒸馏残渣投加，需要相应提高干化污泥的配伍比例，以达到平衡入窑物料热值、控制入窑物料盐分的目的。

2、调试运行数据

各调试运行阶段，每1h记录焚烧炉温度，每2h取样炉渣测定热灼减率，具体调试运行数据汇总如表 2 所示。

从表2可以看出，C阶段炉渣平均热灼减率低于5%，达到危废焚烧控制相关标准，回转窑与二燃室运行温度满足设计要求。A、B阶段的炉渣平均热灼减率超标，且窑头温度偏低，不高于800℃。其中，B阶段窑头温度最低，而窑尾温度最高达到1000℃。

3、运行数据分析

回转窑内的焚烧物料需要完成烘干预热、热解、燃烧、燃尽四个阶段，窑体内形成不同温度区间。废物热解过程中，将产生CO、烃类化合物气体和细微炭颗粒等热解产物。固定碳组分通过热解与氧结合先形成气态CO，再通过燃烧与氧结合生成CO2，最终实现减量化目的。挥发分燃烧较为剧烈、迅速直接。固定碳燃烧相对燃尽温度要求较高，燃烧过程相对较长。

在A、B阶段配伍物料中，低挥发分组分的散状物料比例偏高。混合物料入窑后，烘干、预热、热解 所产生的挥发分气体焚烧不足以维持窑头温度，造成窑内物料燃烧与燃尽阶段延后。另外，B阶段入窑物料含水率相对较高，水分烘干进一步降低窑头温度。含碳组分较高的物料热解效率较低，固定碳热解产物在窑后半部分以固定碳燃烧为主，窑尾温度偏高。在入料量与窑体转速一定的条件下，窑尾已无法提供更多的燃烧空间，使物料无法实现充分燃尽，造成炉渣热灼减率超标。

C阶段配伍物料中，高挥发分有机废液与精蒸馏残渣比例有所提升。混合物料入窑后经烘干预热、热解，迅速产生挥发分热解产物并燃烧，提升窑头温度，为物料进一步热解创造良好的条件，并使窑内物料燃烧与燃尽阶段前移，实现在窑尾焚烧后的物料充分燃尽，炉渣热灼减率低于5%。对C阶段的物料配伍还有进一步优化调整的空间，可再适当提高高挥发分物料配伍比例，并降低低挥发分物料配伍比例。干化污泥配伍量根据以上物料热值与盐分比例进行调整，以满足配伍物料综合理化指标的控制要求。

四、结论

不同焚烧物料在一定温度条件下表现出不同的热解效率，这是由物料挥发分与固定碳组分决定的。 其对有机废液及精蒸馏残渣典型物料表现出良好的热解特性，热解效率较高，燃尽温度要求较低。以活性炭、化工滤渣、破碎硬质物料为代表的典型散状物料热解效率较低，燃尽温度要求较高。

在满足配伍综合理化指标的前提下，提高高挥发分物料入窑比例，有利于保证窑头温度不低于800℃，促进配伍物料的进一步热解与后续燃烧。同时，提高干化污泥投加比例，以平抑配伍物料热值与盐分，相应降低含低挥发分散状物料比例。危险废物焚烧比较合理的配伍物料类型比例范围为：活性炭、化工滤渣、破碎硬质料等低挥发分类散状物料＜30%、有机废液与精蒸馏残渣高挥发分类物料为40%-50%，干化污泥类物料为25%-35%。