回转窑焚烧炉窑内结圈的原因分析
由于国内环保要求越来越严格,处置成本越来越高,因此外送危废处置中心的废弃物一般都尽量浓缩,致使此类废弃物特别是固废和蒸馏残渣的热值普遍较高,多数情况下在3,000~5,000Kcal/kg之间。为了保持较好的燃烬效果,回转窑普遍在950~1,150℃之间运行,而危废灰渣的熔点普遍在1,000~1,200之间(接近或者稍高于最高燃烧温度)。加上送入回转窑的物料一般都较为复杂、热值波动较大、物料进料不均匀,且物料在窑内停留时间较长(一般在60~90分钟),比较难做到及时调整燃烧过程,因此窑内温度一般都会有一定的波动,不可避免会出现窑内局部温度过高导致灰渣熔融,进而粘附在回转窑内壁上。随着转窑的转动及由于内衬的温度呈梯度分布,部分熔融的灰渣可能会在内衬材料上凝固下来,形成新的窑皮。随着窑的转动,部分灰渣可能会被再次熔融,并达到一定的平衡,这样窑皮就不会增厚。但是如果没有达到平衡,掉落下来的灰渣少,窑皮就会逐步增厚,达到一定程度后就形成结圈,如下图所示:
01 回转窑的操作模式
02 回转窑进料的及配风稳定性
危险废弃物包括液态、固态和半固态,特别是固废成分、形态比较复杂。一般占主导地位的回转窑固废进料以抓斗+推料机或者溜槽等间歇进料为主,部分转窑还间歇处理一些直接入炉的低闪点的桶装特殊废液。由于间歇进料会造成物料焚烧的大幅波动,以及会影响配风的稳定性,造成回转窑温度的波动较大,这也成为导致回转窑窑内结圈的重要原因之一。
03 灰渣的化学组分及灰熔点
回转窑底部灰渣的主要成分是一些无机氧化物,如SiO2、Al2O3、FeOx及CaO,另外由于部分危废高含盐,也普遍含有一定量的低熔点碱金属盐如Na/K盐。若碱金属组分含量较高,由于其熔点低,因此入炉废料如果含盐量较高,很容易在窑内浓缩,导致窑内结圈。而根据文献的实验研究结果,当分别提高SiO2、Al2O3及CaO的含量时,其灰熔点温度都有不同程度的上升,因此底渣的成分对于灰渣软化温度有较大的影响。根据现场操作经验,在此情况下,即使回转窑在较低温度运行时(比如850~950℃),窑内也可发现较多的熔融物,如下图所示,根据化验结果可知,其中Na含量高达35%,见表1,也印证了此推论。
表1:低熔点盐灰熔点及主要成分分析
综上所述,危险废弃物在回转窑焚烧装置中焚烧时,如果实际运行中操作不当,很容易产生窑内结圈的问题。当结圈严重时,将导致窑内重力负荷增加、物料运行不通畅,造成耐火材料被拉裂损坏、焚烧系统被迫停运等问题,那么如何预防及解决回转窑结圈的问题呢?我们将在下一期的推送中,与大家分享。
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