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(光大環(huán)保技術(shù)研究院(南京)有限公司，江蘇 南京 211102)

1 引言

工業(yè)固體廢棄物是指不具有危險特征的固體廢物。相較于一般廢物，通常熱值較高。目前處理方式以綜合利用、貯存和處置三種方式為主。

圖1為我國環(huán)保行業(yè)細分領(lǐng)域投資占比?？梢钥闯龉虖U投資占比不足15%，而發(fā)達國家固廢領(lǐng)域總投資占比已超過50%，并且是固廢領(lǐng)域的支柱性產(chǎn)業(yè)。因此對標國外，我國固廢行業(yè)發(fā)展市場前景巨大[1～3]。

圖1 我國環(huán)保行業(yè)細分領(lǐng)域投資占比(%)

重工業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)固廢占固廢總量的80%。其余20%包括：廢布條、皮革邊角料、廢塑料、廢電纜皮等可燃固體廢物，保守估計年產(chǎn)量1億t，分布于制造業(yè)、紡織業(yè)等輕工業(yè)發(fā)達的地區(qū)，市場處置規(guī)?？捎^[4，5]。

本文以紡織類工業(yè)固廢為例，探討回轉(zhuǎn)窯控制熱解工藝處置此類固廢的可能性。

2 固廢成分分析

以江蘇省南方某城市紡織類工業(yè)廢料為處置對象，對廢料進行了元素和工業(yè)分析、熱重分析。

從表1、表2可以看出紡織類廢物具有如下特點：揮發(fā)分高、熱值高、水分少，S、Cl含量高。從圖1中可以看出：紡織類工業(yè)固廢的著火溫度為200～280 ℃。燃燒過程中存在多個燃燒峰值，分別在300 ℃、425 ℃與650 ℃附近。前兩個溫度峰值為樣品揮發(fā)分析出燃燒并伴隨快速失重；后一個溫度峰值變化緩慢，為固定碳的燃燒階段。

因此，適用于該類工業(yè)固廢的焚燒爐，要具備如下特性：①具備處理高熱值物料的能力；②因為物料是高揮發(fā)分，最好采用熱解技術(shù)；③物料是高S、高Cl，焚燒爐溫度要低，減少結(jié)焦。

表1 元素分析

表2 工業(yè)分析

圖2 熱重分析

3 處置現(xiàn)狀

目前很少有專門用于焚燒高熱值工業(yè)廢物的項目，基本以為燃燒工藝為主。將高熱值工業(yè)廢物與生活垃圾或其他熱值較低的廢物進行摻混，再通過生活垃圾焚燒爐進行焚燒處置。主要案例如下：

國內(nèi)光大惠東1200 t/d垃圾焚燒摻燒布料類工藝垃圾項目；光大吳江3×1000 t/d垃圾焚燒摻燒40%比例的當?shù)匾话愎I(yè)廢棄物項目。

國外瑞典哥德堡WTE電廠，處置772 t/d生活垃圾+工業(yè)垃圾；瑞典馬摩爾WTE電廠，處置2500 t/d生活垃圾+工業(yè)垃圾。

4 處置技術(shù)

4.1 垃圾爐排摻燒

生活垃圾焚燒爐技術(shù)很成熟，對于高熱值垃圾產(chǎn)生量少的地區(qū)，可以直接借助生活垃圾焚燒項目摻燒處置。

但是，普通生活垃圾爐排爐對入爐物料熱值是有限制的，一般不超過3000 kCal/kg，因此影響對高熱值工業(yè)垃圾的摻燒處置量。同時，工業(yè)垃圾中S、Cl含量遠高于生活垃圾，因此摻燒工業(yè)垃圾對普通生活垃圾焚燒項目的煙氣凈化系統(tǒng)帶來較大壓力。而且摻燒工業(yè)垃圾會加重爐膛結(jié)焦，造成爐排片超溫損壞[6～9]。

4.2 循環(huán)流化床

循環(huán)流化床是一種以低溫燃燒、物料循環(huán)、分級送風為主要特點的清潔高效燃煤技術(shù)，其最大的特點在于燃料在流態(tài)化中運動燃燒。該技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用[10]。

循環(huán)流化床除了可以燃用一般的煤以外，還可以燃燒低熱值的物料，包括煤矸石、油頁巖、煤泥、垃圾等。因此具備處理高熱值和低熱值固廢的能力。

其缺點包括：①循環(huán)流化床對物料入爐粒徑有較高的要求，因此物料預(yù)處理系統(tǒng)就極為重要。②物料與床料一起形成流化態(tài)需要較大的風壓和風量，運行成本高。③循環(huán)流化床產(chǎn)生的飛灰屬于危險廢棄物，飛灰產(chǎn)生量高，飛灰處置成本高[11，12]。

4.3 水冷爐排

為了有針對性地處理高熱值工業(yè)固廢，國內(nèi)外逐步研發(fā)了水冷爐排技術(shù)。水冷爐排顧名思義是用工業(yè)冷卻水對爐排表面進行降溫。相較與生活垃圾爐排的風冷技術(shù)，水冷爐排可以處理熱值4000 kCal/kg的固廢。其優(yōu)點還包括對入爐固廢要求低，入爐物料不需要破碎、混合等預(yù)處理工藝。

但是水冷爐排爐也有其自身的缺點，包括：①結(jié)構(gòu)復雜，尤其是冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及水冷爐排片焊接工藝難度大，加工周期長，成本高；②水冷爐排內(nèi)的冷卻水處于有壓流動狀態(tài)，壓力較高，爐排片間的管接頭密封性能要求高，有較高的安全隱患；③熱損失大，熱效率低[13～15]。

5 回轉(zhuǎn)窯控制熱解

回轉(zhuǎn)窯是由圓形鋼板卷成的筒體。筒體在轉(zhuǎn)動裝置的帶動下轉(zhuǎn)動，物料從進料口進入筒體，物料在回轉(zhuǎn)窯筒體的轉(zhuǎn)動和傾斜裝置作用下，作圓周運動與由高到低的復合運動，物料在60～100 min的時間內(nèi)運動到窯尾[16～19]。

按照窯內(nèi)煙氣與物料流動的方向，回轉(zhuǎn)窯可以分為順流回轉(zhuǎn)窯和對流回轉(zhuǎn)窯，如圖3所示,圖3(a)、圖3(b)分別為順流回轉(zhuǎn)窯和對流回轉(zhuǎn)窯。

圖中，1-輔助燃料；2-廢液；3-物料進口；4-回轉(zhuǎn)窯；5-二燃室；6-煙氣出口

圖3回轉(zhuǎn)窯焚燒爐結(jié)構(gòu)

順流回轉(zhuǎn)窯采用燃燒技術(shù)，窯內(nèi)溫度1000～1100 ℃，窯體尺寸長、占地大、成本高。

對流回轉(zhuǎn)窯相較于順流回轉(zhuǎn)窯在處理紡織類高熱值、高揮發(fā)分物料方面具有較大的優(yōu)勢。主要包括：①對流回轉(zhuǎn)窯采用控制熱解技術(shù)，窯內(nèi)溫度在850～950 ℃，由于溫度低，結(jié)焦量少；②熱解產(chǎn)生的可燃氣體進入二燃室繼續(xù)燃燒，可以降低二燃室補充燃料量；③煙氣量少直接導致熱損失少[20～23]。

和水冷爐排爐和循環(huán)流化床爐相比，對流回轉(zhuǎn)窯具有如下優(yōu)點：①對固廢適應(yīng)性強。熱值影響小、可處理高S、高Cl物料、對物料進料尺寸要求低；②設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地小；③回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度低。對于處理含鹽量大的物料，結(jié)焦風險低；④二噁英、飛灰產(chǎn)生量少[24，25]。

綜合來看，與常規(guī)的處理方式相比，控制熱解回轉(zhuǎn)窯在處理高熱值、高揮發(fā)分的工業(yè)固廢上具有獨特的優(yōu)勢。因此可以借鑒危廢對流回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)特點，研發(fā)一種大容量的工業(yè)回轉(zhuǎn)窯，該回轉(zhuǎn)窯具備熱解技術(shù)，可以專門用來處理高熱值、高揮發(fā)分的工業(yè)固廢，同時對高S、高Cl的物料適應(yīng)性高。

6 結(jié)論

(1)我國工業(yè)固廢處置不足發(fā)達國家的30%，行業(yè)市場前景較大。

(2)以紡織類廢料為主的工業(yè)固廢具有揮發(fā)分高、熱值高、S、Cl含量高的特點。

(3)控制熱解技術(shù)適用于處理揮發(fā)分高的工業(yè)固廢。

(4)可依據(jù)現(xiàn)有危廢對流回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)，研發(fā)出一種專門用于處置高熱值工業(yè)固廢的回轉(zhuǎn)窯。