回转窑焚烧处理有机废液

罗劲松，何 睿，杨兆标

（云南大地丰源环保有限公司，昆明 650000）

回转窑焚烧处理有机废液

罗劲松，何 睿，杨兆标

（云南大地丰源环保有限公司，昆明 650000）

分析了回转窑处理有机废液的技术要点，探究预处理方式、进料设备的选择、雾化效果、热值及废液进料量对焚烧系统的影响，着重研究了有机废液热值对焚烧运行参数和油耗的影响。

回转窑；危险废物；有机溶液；焚烧

随着现代工业的发展，工业危险废物产量与日俱增，有机废液的产量也在逐渐增加，给环境、安全带来了很大的威胁。目前，列入国家危险废物名录中的有机废液主要涉及 HW06有机溶剂废物、HW41废卤化有机溶剂、HW42废有机溶剂三大类别。有机废液具有以下特点：

1）成分复杂，危险性大。有机废液多含有芳香族化合物和杂环化合物，并且大多含有硫、氯、磷等物质，挥发性强、闪点低，安全风险极大。

2）腐蚀性强。危险废物中的有机废液多呈酸性，对设备和人体会造成腐蚀性伤害。

3）杂质多，热值不均。由于危险废物管理意识薄弱，多数有机废液均为多种废液的混合物，颗粒物较多，易分层，热值差异较大。

4）异味大，刺激性强。大部分有机废液均有刺鼻恶臭，部分还会导致流泪、头晕等症状。

鉴于以上特点，如何安全、高效、科学、环保的处理有机废液已成为危险废物处置行业急需解决的技术难题。

1 有机废液的处理方法

目前，有机废液的处理方法主要有生物处理法、湿式氧化法和焚烧法等。焚烧法是一种简单、高效的有机废液处理方法，在焚烧有害物质的同时可以回收余热，具有投资省，能耗低、去除彻底、操作简单等优点。

有机废液的焚烧一般采用工业炉进行。常见的炉型有液体喷射焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉。其中，回转窑焚烧炉由于物性适应性好、燃烧稳定而被广泛应用于商业化的危险废物处理系统。我公司焚烧系统由废物预处理系统、进料系统、回转窑、二燃室、余热锅炉、急冷塔、循环流化床、布袋除尘器、碱洗塔和烟囱组成。危险废物焚烧系统主要运行参数：回转窑转速 n＝0.15～1.5 r/min（固体废物窑内停留时间50～80 min）、窑尾温度850～950℃、二燃室温度1 100～1 200℃、烟气停留时间大于2s、烟气中氧体积分数6% ～10%。

2 有机废液回转窑焚烧处理技术要点

2.1 预处理

有机废液入焚烧炉前，大多需要进行预处理，预处理手段主要有过滤、混合、蒸发浓缩。

过滤：去除废液中的颗粒物，防止废液进料管道堵塞，颗粒物在雾化器喷头碳化堵塞，一般采用小于0.425 mm（40目）的滤网，三级过滤；

混合：搭配高低热值的有机废液，废液之间相似相容，不得生产絮状物或沉淀，不得发生放热反应；

蒸发浓缩：对于含水率较高的有机废液可采取此办法，充分利用焚烧系统产生的蒸汽余热。

2.2 进料设备的选择

废液泵和雾化喷嘴的选型是影响有机废液进料的主要因素。

由于有机废液成分复杂，大多黏度较大（大于650 mm2/s），可选择转子泵或隔膜泵。但废液中含有细小颗粒物，如过滤不完全，非常容易造成转子磨损，经工程实践，建议选择隔膜泵。针对废液腐蚀性强的特点，材料以聚四氟乙烯材质较为耐用。

有机废液雾化效果越好，焚烧效果越佳。空气雾化喷嘴与精细雾化喷嘴雾化效果较好。但在危险废物焚烧过程中，有机废液黏度变化较大，使用高压空气雾化喷嘴可根据废液黏度调节空气与废液的比例实现雾化效果调节，适应性较精细雾化喷嘴强。

2.3 雾化效果的影响

废液雾化角度的影响：根据废液在回转窑内的焚烧情况，雾化角度以 60°到 120°之间为宜，90°较佳。雾化角度过小，火焰过于集中，造成窑内局部高温，雾化角度过大，容易湿壁，特别是低热值废液，雾化液滴撞到回转窑内壁，使壁表温度骤降，冷热不均，容易造成耐火砖和耐火材料脱落。

废液雾化喷雾投射距离的影响：我公司危险废物焚烧回转窑窑体长度为10.5 m，废液从窑头喷入，可通过调节空气与废液的比例来调节投射距离。为探究投射距离对炉温的影响，我公司选取某制药厂有机废液进行实验，该废液热值为14.650 kJ/g，实验结果见表1。

表1 有机废液喷雾投射距离对炉温的影响Table.1 Effect of the spray projection distance of the organic waste liquid on the furnace temperature

由表1可见，在回转窑燃烧器喷油量恒定情况下，同种有机废液，投射距离过短，容易造成窑头超温，投射距离过长，导致窑尾超温，甚至出现卡窑现象。废液在窑体前终端开始燃烧，雾化喷雾投射距离以3～4m范围内最佳。

2.4 废液热值的影响

2.4.1 废液热值对焚烧运行参数的影响

以回转窑窑尾温度、烟气中氧体积分数、CO排放量为研究因子，在废液流速为6 L/min，烟气氧体积分数为12%，窑尾温度为850℃、回转窑燃烧器喷油量为4 L/min的情况下，每间隔5 min取一次监测数据，以1 h为时限，求平均值，观察不同热值的有机废液对焚烧参数的影响，实验数据见表2。

表2 有机废液热值对焚烧运行参数的影响Table.2 Effect of the calorific value of organic waste on incineration operating parameters

表2表明，在同等条件下，随着废液热值的增加，焚烧耗氧量增加，烟气含氧量逐渐降低；CO排放量呈上升趋势，窑尾温度逐渐升高。废液热值在19.00～30.00 kJ/g范围内，炉况比较正常，连续焚烧过程中，废液热值在25～30 kJ/g范围内，炉况较为理想，含氧量、窑尾温度、CO排放值均能达到技术要求。

2.4.2 废液热值对油耗的影响

在危险废物处置行业中，有机废液不仅可进行提纯后综合利用，还是很好的燃料替代品，尤其是成分单一，热值较高，毒害性物质较低的有机废液。为降低能耗，我公司选择某香精香料公司的精蒸馏残液与0号柴油做检测对比并进行燃料替代验证试验。结果见表3。

表3 精蒸馏残液与0号柴油检测对比结果Table.3 Comparison detection results of fine distillation residue and the No.0 diesel oil

表3数据表明，精蒸馏残液热值略低于柴油，运动黏度约为柴油的两倍，pH值呈酸性，密度大于柴油，水分较柴油偏高。可推断，精蒸馏残液雾化效果稍差，对进料泵的黏度、耐腐要求稍高，供给热量略低，但仍具有代替0号柴油作为燃料油使用的可能性。

在确保回转窑窑尾温度维持在900℃左右的条件下，逐渐降低0号柴油喷入量、增加精蒸馏残液喷入量，观察精蒸馏残液是否能够持续燃烧，窑尾温度是否维持稳定。结果见表4。

表4 精蒸馏残液代替0号柴油试验结果Table.4 Test results of fine distillation residue in place of No.0 diesel oil

表4数据表明，当回转窑燃烧器关闭后，停止柴油输送，精蒸馏残液仍能依靠炉温自持燃烧，窑尾温度虽略有下降，但能够达到850℃以上。因此，该精蒸馏残液基本能够替代燃料油使用，但有时存在温度不稳定，进料不畅等现象，需要加强预处理工作。

2.5 含毒害物质废液进料量对尾气排放的影响

在危险废物焚烧前需对毒害性指标进行分析，有机废液中氯、硫为最常见的毒害性指标，在处置过程中会产生HCl、SO2等污染物。为探究毒害元素单位时间进料量对尾气排放的影响，在试验过程中设为手动控制，燃油喷入量恒定，固定石灰粉的下料频率，固定碱洗塔循环碱液的流量，采集尾气在线监测数据。试验物料为某植物研究所用于植物提取后的有机废液，热值为23.73 kJ/g，硫质量分数为0.005%，氯质量分数为7.14%。试验结果见图1。

如图1所示，含氯有机废液进料量与尾气中HCl的排放值成正相关。当废液进料量超过3.5 L/min的时候，HCl的排放值接近《危险废物焚烧污染控制标准》中的排放限值70 mg/m3。按我公司危险废物焚烧系统设计处置能力30 t/d，废液处置量占比30%推算，当有机废液氯质量分数≤4%时，HCl的排放值基本能够达标排放，增加石灰粉和碱液循环量也能够控制酸性物质排放量，但处置成本也将随之增加。

图1 含氯有机废液进料量对尾气排放的影响Fig.1 Effect of chlorinated organic waste feed amount on exhaust emissions

在有机废液焚烧过程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物质的进料量需严格控制，进料量过大容易造成设备、耐火材料、保温材料腐蚀，还会导致超标排放，造成环境污染。

3 结论

本文通过对回转窑有机废液焚烧处理技术的分析、研究，结合危险废物处理处置项目的工程实践，理论联系实际，得出以下结论：

1）对于有机废液的高温焚烧，预处理技术是高效处置的基础。

2）有机废液进料泵和雾化喷嘴的选型是影响废液进料的主要因素，废液稳定焚烧受雾化角度和雾化喷雾投射距离影响。

3）废液热值在25～30 kJ/g范围内，炉况较为理想，含氧量、窑尾温度、CO排放值均能达到技术要求；热值在37 kJ/g左右且性质较为稳定的有机废液基本能够替代焚烧燃料油。

4）为确保设备安全和处置达标，在有机废液焚烧过程中，含硫、氯、磷、氟等毒害物质的进料量需严格控制。

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Discussion Rotary Kiln Incineration of Organic Waste Technology

LUO Jin-song，HE Rui，YANG Zhao-biao
（Yunnan Dadi Fengyuan Environmental Protection Co.，LTD，Kunming 650000，China）

The technical points of kiln treatment of organic waste was analyzed，Effect of the pre treatment，choice of feeding equipment，atomization effect，calorific value of the waste feed rate on incineration system were explored，the influence of the organic waste calorific value on the burning operating parameters and fuel consumption were studied.

rotary kiln；hazardous waste；organic waste liquid；incineration

X78

A

1004-275X（2015）04-0052-03

12.3969/j.issn.1004-275X.2015.04.015

收稿：2015-06-17

罗劲松（1984-），男，主要从事危险废物处理技术研究。