宿向超，陳 翼，吳夢(mèng)欣，姜 凱

（中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京 211106）

1 工程背景概述

回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是目前國(guó)際上較被認(rèn)可的一種危險(xiǎn)廢物焚燒爐型，并且得到了廣泛的應(yīng)用，技術(shù)成熟、方法可行，成本投入較?。?］。我國(guó)自20世紀(jì)90 年代開始，逐步開始應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)處理危險(xiǎn)廢物，目前，全國(guó)90% 以上的危險(xiǎn)廢物處置中心都采用了回轉(zhuǎn)窯危險(xiǎn)廢物焚燒處理系統(tǒng)［2］。為改善除渣勞動(dòng)環(huán)境和防止漏風(fēng)，這類系統(tǒng)大部分采用了濕式除渣方式［3-6］，即在回轉(zhuǎn)窯二燃室出渣口下方設(shè)置水封，高溫爐渣通過水封進(jìn)入封渣水池，通過與水的直接接觸來(lái)冷卻，采用濕式螺旋出渣機(jī)或者濕式刮板出渣機(jī)進(jìn)行排渣。濕式除渣工藝被廣泛應(yīng)用的原因是二燃室爐膛底部不易漏風(fēng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和造價(jià)低。但是，濕式出渣工藝在使用過程中存在諸多弊端，如進(jìn)入二燃室爐膛水蒸發(fā)引起煙氣溫度降低，高溫爐渣自身的熱量無(wú)法利用，排出的爐渣含水率高（一般30%～40%）影響綜合利用，存在熱灼減率不達(dá)標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，爐渣冷卻水需定期處置等。

近幾年，新建的危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)以日處置規(guī)模100 t 的回轉(zhuǎn)窯焚燒爐為主，單條回轉(zhuǎn)窯焚燒線日處置規(guī)模最大可以達(dá)到120 t。新建的幾十條日處置規(guī)模100 t 的回轉(zhuǎn)窯焚燒線仍廣泛采用濕式除渣工藝。但在進(jìn)行回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)物料平衡和熱平衡計(jì)算時(shí)，無(wú)論是設(shè)備工藝提供方、設(shè)計(jì)方還是環(huán)評(píng)單位仍按照經(jīng)驗(yàn)，忽略了濕式除渣機(jī)的蒸發(fā)水量對(duì)焚燒系統(tǒng)的影響。另外，采用濕式除渣工藝，產(chǎn)生的高溫爐渣的熱量無(wú)法利用，爐渣高溫?zé)崂速M(fèi)明顯。參考火電領(lǐng)域，最初燃煤焚燒爐采用水力除渣系統(tǒng)（也是濕式除渣系統(tǒng)），后來(lái)隨著發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，燃煤量增加，水力除渣系統(tǒng)的耗水量和污水產(chǎn)生量也隨之增加，耗水、污水處置困難、爐渣熱量得不到利用的問題也凸顯出來(lái)。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排工程的開展與實(shí)施，干式除渣系統(tǒng)，即采用自然空氣代替水來(lái)冷卻爐渣的系統(tǒng)隨之被引進(jìn)和推廣，從1999 年12 月17日河北三河電廠1 號(hào)機(jī)組的成功投運(yùn)開始，在我國(guó)火電行業(yè)逐步推廣應(yīng)用至今為止10 多年時(shí)間里，有約百余臺(tái)干式除渣系統(tǒng)設(shè)備投入運(yùn)行。近幾年來(lái)，干式排渣方式因其簡(jiǎn)化爐底除渣系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能降耗目的，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，提高資源綜合利用，逐步取代了燃煤鍋爐傳統(tǒng)的水力除渣方式。因此，參考干式除渣技術(shù)在火電領(lǐng)域的成功應(yīng)用，若將其應(yīng)用于回轉(zhuǎn)窯危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)有何影響，也值得研究。

本研究通過建立數(shù)學(xué)分析模型，以某危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒線（處置量為100 t/d）為例，計(jì)算因采用濕式除渣系統(tǒng)而進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯二燃室的水蒸氣量，以及這些水蒸氣對(duì)二燃室爐膛溫度和耗能的影響，并計(jì)算采用干式除渣系統(tǒng)對(duì)焚燒系統(tǒng)的影響，分析二者的技術(shù)特性，以期對(duì)回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

2 工藝流程與設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 工藝流程

以某危廢處置中心的1 條100 t/d 危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置線為研究對(duì)象，其處置工藝流程如圖1 所示。

圖1 某危廢處置中心100 t/d 危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置線工藝流程Figure 1 Process flow of a 100 t/d hazardous waste rotary kiln incineration disposal line in a hazardous waste disposal center

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

1）經(jīng)過配伍，進(jìn)入焚燒爐的物料，其組成成分如表1 所示。

表1 焚燒處理危險(xiǎn)廢物焚燒配伍成分Table 1 Incineration compatible composition for incineration treatment of hazardous wastes

參考相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)算方法［7］，該危險(xiǎn)廢物焚燒配伍的低位熱值約為14 700 kJ/kg，過量空氣系數(shù)取1.80，則該100 t/d 的回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)完全燃燒所需的空氣量（標(biāo)況）為30 965 m3/h (40 038 kg/h），煙氣量（標(biāo)況）為34 072 m3/h（43 513 kg/h）。

2）該危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置線采用濕式除渣工藝，主要設(shè)備為水封刮板除渣機(jī)，其參數(shù)如下：灰渣排出溫度80～100 ℃；水箱水溫50～70 ℃；輸送能力1.8 t/h；出渣口（水封面）尺寸為長(zhǎng)4 110 mm、寬1 420 mm；外形尺寸為總長(zhǎng)18 m、寬1.78 m、高1.67 m；二燃室爐膛底部至水封面距離1 240 mm。

3）該回轉(zhuǎn)窯焚燒線產(chǎn)生的灰渣成分：高溫渣排出率90 %；高溫渣排出溫度850 ℃；高溫渣密度1.0 t/m3；濕渣密度1.35 t/m3；濕渣含水率30%。

4） 外界環(huán)境條件取值：除渣機(jī)補(bǔ)水水溫20 ℃；環(huán)境溫度20 ℃，相對(duì)濕度40%。

3 分析方法

3.1 濕式除渣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置線的濕式除渣系統(tǒng)采用維持除渣機(jī)水封水位的方式運(yùn)行，主要設(shè)備為水封刮板除渣機(jī)。該除渣系統(tǒng)的工藝流程如圖2 所示。

圖2 濕式除渣系統(tǒng)工藝流程Figure 2 Process flow of wet-type deslagging system

焚燒爐的焚燒殘?jiān)鼜母G尾通過出渣口進(jìn)入水封刮板除渣機(jī)，水淬冷卻后被刮板除渣機(jī)送到設(shè)置的專用渣倉(cāng)，定期外運(yùn)處理。水封刮板除渣機(jī)槽內(nèi)灌滿冷卻水。料斗接口插入水中150 mm，通過自動(dòng)補(bǔ)水保持水位恒定。這樣焚燒產(chǎn)生的煙氣和殘?jiān)疾恢苯雍屯獠拷佑|，達(dá)到密封的要求?；剞D(zhuǎn)窯濕式除渣系統(tǒng)布置如圖3 所示。

圖3 濕式除渣系統(tǒng)布置Figure 3 Layout of wet-type deslagging system

3.2 濕式除渣機(jī)數(shù)學(xué)計(jì)算模型

3.2.1 研究計(jì)算方法

考慮到濕式除渣系統(tǒng)熱量傳遞過程的復(fù)雜性和灰渣顆粒外形尺寸的多樣性，在建立計(jì)算模型時(shí)忽略對(duì)換熱過程影響較小的因素，以簡(jiǎn)化計(jì)算［8］。

當(dāng)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，除渣機(jī)槽體水溫將保持恒溫，當(dāng)焚燒殘?jiān)孔兓瘯r(shí)，槽體水溫將隨之變化，因此當(dāng)外界條件不變時(shí)，不同的焚燒工況將對(duì)應(yīng)不同的槽體水溫，槽體水溫也將是除渣系統(tǒng)熱平衡時(shí)的平衡溫度。因此求出熱平衡水溫是計(jì)算蒸發(fā)水量的關(guān)鍵。研究計(jì)算流程見圖4。

圖4 研究計(jì)算流程Figure 4 Research calculation flow

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，除渣機(jī)槽體水溫一般為60 ～70 ℃。根據(jù)DL/T 5142—2012 火力發(fā)電廠除灰設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，采用維持水位運(yùn)行方式時(shí)槽體水溫不宜大于70 ℃。

3.2.2 除渣機(jī)總用水量計(jì)算

1）水冷式除渣過程水分的蒸發(fā)可分為3 種方式，即猝發(fā)式蒸發(fā)、自然蒸發(fā)和條件蒸發(fā)，其計(jì)算公式［9］如下所示。

式中：Gz、Gcf、Gzr、Gtj分別為除渣機(jī)渣水總蒸發(fā)量、猝發(fā)式蒸發(fā)量、自然蒸發(fā)量、條件蒸發(fā)量，t/h；Glz為焚燒爐渣產(chǎn)生量，t/h；Asf為除渣機(jī)水封口/出渣口面積，m2；tlz為爐渣溫度，℃，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，取850 ℃；t0為除渣機(jī)熱平衡水溫，℃；Azr為除渣機(jī)自然蒸發(fā)面面積，m2；T為環(huán)境溫度，取20 ℃；r為環(huán)境濕度，取40%。

式中：Gs為除渣機(jī)濕渣帶走的水量，t/h；?為濕渣含水率，一般為20% ～40%，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，取30%。

式中：G0為除渣機(jī)總耗水量，t/h。

3.2.3 熱平衡計(jì)算

水冷式除渣過程，輸入的能量包括補(bǔ)水帶入的熱量、高溫渣的熱量以及爐膛輻射熱量，輸出的能量包括濕渣帶走的熱量、渣水蒸發(fā)帶走的熱量和除渣機(jī)向環(huán)境的散熱量。

假設(shè)高溫渣冷卻后能及時(shí)被刮板帶走，且渣水溫度保持恒定，以0 ℃為基準(zhǔn)，各項(xiàng)能量計(jì)算公式如下所示。

根據(jù)Stefan - Boltzmann 定律，爐膛對(duì)除渣機(jī)槽體關(guān)斷門內(nèi)水面輻射熱量：

式中：Qbs為補(bǔ)水熱量，MJ/h；cs為補(bǔ)水平均比熱容，取4.187 kJ/（kg·℃）；tbs為補(bǔ)水水溫，取20 ℃；Qgz為高溫渣熱量，MJ/h；cz為高溫渣平均比熱容，取1.047 kJ/（kg·℃）；Qfs為輻射熱量，MJ/h；C0為黑體輻射系數(shù)，取5.67 W/（m2·K4）；tb為鍋爐爐膛溫度（爐膛排渣口區(qū)域溫度），取850 ℃；φ12為角系數(shù)，即鍋爐爐膛排渣口（表面1）發(fā)射的輻射能投到除渣機(jī)槽體的水面（表面2）上的份額，近似按“兩塊平行的、尺寸相同的矩形換熱表面”考慮；由于鍋爐爐膛容積大，可以將爐膛排渣口假定為：等溫大空腔表面的小孔，即爐膛排渣口可近似認(rèn)為是黑體，根據(jù)黑體的性質(zhì)，爐膛排渣口的黑度ε1= 1.0；除渣裝置槽體內(nèi)水深遠(yuǎn)大于0.1 mm，則水的黑度ε2= 0.96［9］；Qzf為水蒸發(fā)帶走的熱量，MJ/h；cv為含渣水的汽化潛熱kJ/kg，cv= 2 500 - 2.375 4·t0；czs為含渣水平均比熱容，取4.111 kJ/（kg·℃）；Qsz為濕渣帶走的熱量，MJ/h；Qsr為除渣機(jī)散熱量，MJ/h；Acz為除渣機(jī)表面積，m2；K為除渣機(jī)散熱系數(shù)，取51.41 kJ/（m2·K·h）；tw為除渣機(jī)表面溫度，一般該溫度比渣水溫度低4 ～6 ℃，取5 ℃；Q1為除渣機(jī)總熱量輸入，MJ/h；Q2為除渣機(jī)總熱量輸出，MJ/h。

3.2.4 除渣機(jī)蒸汽量對(duì)焚燒系統(tǒng)影響分析

1）對(duì)燃料消耗量的影響。

水蒸氣進(jìn)入二燃室后被加熱到1 100 ℃，假設(shè)加熱水蒸氣的熱量均來(lái)自二燃室燃燒器，則二燃室燃燒器需要提供熱量：

式中：Qrs為二燃室燃燒器需要提供熱量，MJ/h；Hsq,1100、Hsq,100分別為水蒸氣在1 100 ℃和100 ℃的焓值，分別取4 893.46 kJ/kg 和2 675.60 kJ/kg。

燃燒器采用天然氣或輕柴油作為燃料，則天然氣或輕柴油消耗量：

式中：Grs1為采用濕式除渣工藝，二燃室燃燒器燃料量，kg/h；η為二燃室燃燒器的燃燒效率，取99%；q為燃料熱值，輕柴油取40.2 MJ/kg，天然氣（標(biāo)況）取35.6 MJ/m3。

2）對(duì)焚燒煙氣的影響。

對(duì)于100 t/d 的焚燒系統(tǒng)，產(chǎn)生的煙氣量（標(biāo)況）為34 072 m3/h（43 513 kg/h），除渣機(jī)蒸汽量約占0.89%，占比較小。

假設(shè)加熱除渣機(jī)水蒸氣的熱量均來(lái)自二燃室爐膛高溫?zé)煔猓? 100 ℃），則除渣機(jī)水蒸氣引起的

式中：Δt1為除渣機(jī)水蒸氣引起的二燃室煙氣溫度變化，℃；Gyq為二燃室煙氣量，43 513 kg/h；cyq為二燃室煙氣比熱容，取1.16 kJ/（kg·℃）。

3.3 干式除渣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前還未見到干式除渣系統(tǒng)在危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置工程中的應(yīng)用案例。風(fēng)冷干式除渣系統(tǒng)在我國(guó)燃煤電廠中應(yīng)用較為廣泛，與常規(guī)的濕式除渣系統(tǒng)相比，風(fēng)冷干式除渣系統(tǒng)具有節(jié)電、節(jié)水、環(huán)保和灰渣綜合利用效益好的特點(diǎn)［8］。 干式除渣機(jī)的工作原理是用自然空氣代替水來(lái)冷卻爐渣。適量的自然風(fēng)在鍋爐爐膛負(fù)壓的作用下，進(jìn)入干式除渣機(jī)以及鍋爐喉部區(qū)域，冷空氣逆向與渣相混，將含有大量熱量的高溫渣冷卻為可以直接貯存和運(yùn)輸?shù)睦湓?。產(chǎn)生的熱風(fēng)進(jìn)入爐膛，冷卻后的渣由不銹鋼輸送帶輸出。干式除渣機(jī)原理示意［10］如圖5 所示。

圖5 干式除渣機(jī)原理示意Figure 5 Schematic of dry-type slag cleaner

從干式除渣的基本原理可以看出，對(duì)于回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)而言，采用干式除渣與傳統(tǒng)的濕式除渣相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①冷渣介質(zhì)為空氣，不需要冷卻水，可節(jié)約用水；②自然風(fēng)的引入，吸收了底渣的熱量以及爐膛喉部的輻射熱，降低二次風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量，有助于提高二燃室溫度，降低燃料消耗量；③焚燒殘?jiān)梢栽谂旁^程中繼續(xù)燃燒，可以減少殘?jiān)形赐耆紵康暮?，從而降低其熱灼減率。

但是采用干式除渣與傳統(tǒng)的濕式除渣相比又有一定的缺點(diǎn)：①設(shè)備由于采用較多的耐熱材料，導(dǎo)致造價(jià)偏高；②對(duì)于大塊的爐渣，冷卻效果較差；③爐渣口漏風(fēng)系數(shù)較大，對(duì)爐膛送風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)要求較高。

本研究主要分析危廢焚燒回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)采用干式除渣系統(tǒng)對(duì)焚燒系統(tǒng)的影響。

3.4 干式除渣技術(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算模型

干式除渣系統(tǒng)爐渣冷卻風(fēng)量［8，11］：

干式除渣機(jī)表面向環(huán)境散熱量：

干式除渣機(jī)冷卻風(fēng)帶走熱量：

相比同等質(zhì)量的二次風(fēng)引起燃料量的變化：

相比同等質(zhì)量的二次風(fēng)引起煙氣溫度的變化：

式中：Gq為爐渣冷卻風(fēng)量，kg/h；Glz為鍋爐排渣量， kg/h ；cz為爐底排渣比熱容，取1.047 kJ/（kg·℃）；ck為干式除渣機(jī)周圍環(huán)境空氣比熱容，取1.049 kJ/（kg·℃）；tz1為爐底排渣初始溫度，取850 ℃；tz2為干式除渣機(jī)出口渣溫，取150 ℃；tk1為干式除渣機(jī)周圍環(huán)境空氣溫度，取20 ℃；tk2為爐渣冷卻風(fēng)入爐溫度，取300 ℃；Qgs為干式除渣機(jī)表面向環(huán)境散熱量，MJ/h；K為除渣機(jī)散熱系數(shù)，取51.41 kJ/（m2·K·h）；tbm為除渣機(jī)表面溫度，取50 ℃；Ag為干式除渣機(jī)表面積，為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮干式除渣機(jī)大小與濕式除渣機(jī)相同，m2；T為干式除渣機(jī)周圍環(huán)境空氣溫度，取20 ℃；Qq為干式除渣機(jī)冷卻風(fēng)帶走熱量，MJ/h；Grs2為采用干式除渣工藝，二燃室燃燒器燃料量，kg/h；Δt2為采用干式除渣工藝，二燃室煙氣溫度的變化，℃。

4 運(yùn)行效果分析與討論

4.1 濕式出渣機(jī)計(jì)算結(jié)果

4.1.1 對(duì)物料平衡的影響采用公式（1）～（14），計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 濕式除渣機(jī)用水量及熱平衡計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results of water consumption and heat balance of wet-type slag cleaner

由表2 可知，以某危廢處置中心配置有1 條100 t/d 危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置線的濕式除渣系統(tǒng)為例進(jìn)行計(jì)算，其除渣機(jī)熱平衡水溫為65.4 ℃，總耗水量為0.830 t/h。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)返回的運(yùn)行數(shù)據(jù)，受危廢成分影響，除渣機(jī)水溫基本維持在60～70 ℃，用水量在0.8～0.9 t/h?？梢?，本次計(jì)算采用的方法基本可行。

因蒸發(fā)進(jìn)入爐膛內(nèi)的蒸汽量（猝發(fā)式蒸發(fā)量+條件蒸發(fā)量=0.387 t/h）占總蒸發(fā)量的90.5%，總蒸發(fā)量占總耗水量的51.6%（表2）。本項(xiàng)目的危廢處置量為4.17 t/h，進(jìn)入爐膛的蒸汽量約為危廢處置量的9.28%，因此該蒸汽量應(yīng)該在平衡計(jì)算中予以考慮。

4.1.2 對(duì)焚燒煙氣的影響

經(jīng)公式（17）計(jì)算可知，除渣機(jī)水蒸氣引起的煙氣溫度降低值為30.0 ℃?？梢?，蒸氣量雖然占煙氣的比例很小，但是對(duì)煙氣溫度的影響較大。

4.1.3 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響

由于本項(xiàng)目的焚燒系統(tǒng)二燃室后續(xù)的設(shè)備為余熱鍋爐和急冷塔，急冷塔對(duì)煙氣進(jìn)行噴水降溫，煙氣含濕量將急速增加，因此，除渣機(jī)產(chǎn)生的水蒸氣占煙氣的比例很小，除引起煙氣溫度變化外，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行基本無(wú)影響。

4.1.4 對(duì)燃料消耗量的影響

經(jīng)公式（15）～（16）計(jì)算可知，由于除渣機(jī)水蒸氣的進(jìn)入將導(dǎo)致輕柴油消耗量增加38.1 kg/h，年運(yùn)行7 000 h，則理論輕柴油年消耗量增加266.7 t。

若采用天然氣作為輔助燃料，則天然氣消耗量（標(biāo)況）增加43.0 m3/h，年運(yùn)行7 000 h，則理論天然氣年消耗量（標(biāo)況）增加3.01×105m3。

4.1.5 濕式除渣機(jī)優(yōu)化建議

由前述的計(jì)算分析可知，蒸發(fā)水量受水封面大小和除渣機(jī)水體溫度影響較大，因此在保證排渣順利的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量減小鍋爐出渣口，減小水封面尺寸，延長(zhǎng)除渣管長(zhǎng)度。另外，增大除渣機(jī)水體容積，可以降低除渣機(jī)渣水熱平衡溫度，也可以減少濕式除渣機(jī)蒸發(fā)水量。

4.2 干式除渣系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果

4.2.1 對(duì)焚燒煙氣的影響

經(jīng)公式（22）計(jì)算可知，若其他運(yùn)行條件不變，由于冷卻風(fēng)的進(jìn)入，煙氣溫度將提高5.25 ℃。

4.2.2 對(duì)燃料消耗量的影響

經(jīng)公式（18）～（22）計(jì)算可知，由于爐渣冷卻風(fēng)的進(jìn)入，回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)二次風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)量減少6.76%，將節(jié)約輕柴油消耗量6.66 kg/h，年運(yùn)行7 000 h，則理論輕柴油年消耗量節(jié)約46.6 t。

若采用天然氣作為輔助燃料，則天然氣消耗量（標(biāo)況）減少7.52 m3/h，年運(yùn)行7 000 h，則理論天然氣年消耗量（標(biāo)況）節(jié)約5.26×104m3。

可見，采用干式除渣工藝相比濕式除渣工藝更有利于回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)節(jié)能。

4.3 分析與討論

在多個(gè)全國(guó)核準(zhǔn)危廢處置企業(yè)中，如東江環(huán)保、威立雅（中國(guó)）、新天地環(huán)境集團(tuán)、蘇伊士環(huán)境集團(tuán)、光大環(huán)保等，其危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒爐配置的除渣系統(tǒng)均為濕式除渣系統(tǒng)。之所以采用該系統(tǒng)，是由于危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒爐產(chǎn)生爐渣的最終去向是經(jīng)過固化穩(wěn)定化工藝處置后送至填埋場(chǎng)填埋。固化穩(wěn)定化工藝本身就需要加入水，因此對(duì)爐渣的含水率要求不高。但是對(duì)特殊領(lǐng)域或者爐渣需要綜合利用的領(lǐng)域，如煉鋼廠的高含鐵的油泥，經(jīng)焚燒處置后，爐渣需要再次回到煉鋼車間，含水率高則對(duì)煉鋼不利，此時(shí)采用干式除渣系統(tǒng)更合適。因此，干式除渣系統(tǒng)能否應(yīng)用在危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置工程中，還應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況確定。

4.3.1 爐渣冷卻效果

濕式除渣系統(tǒng)采用爐渣水直接接觸冷卻的方式，冷卻效果明顯優(yōu)于干式，且對(duì)較大尺寸的爐渣冷卻效果也較好，排渣溫度一般低于70 ℃。冷卻后爐渣根據(jù)狀態(tài)不同，含水率也不同，一般在30%～40%。

干式除渣系統(tǒng)由于采用風(fēng)冷冷卻，對(duì)粒徑小的爐渣冷卻效果較好，同時(shí)未燃盡的爐渣在干式除渣輸送帶上還可以進(jìn)一步燃燒，因此，干式除渣系統(tǒng)對(duì)危廢回轉(zhuǎn)窯控制熱灼減率有利，且冷卻后的爐渣有機(jī)質(zhì)含量更低，更有利于綜合利用，但是對(duì)于粒徑大的、塊狀爐渣冷卻效果較差。

4.3.2 對(duì)回轉(zhuǎn)窯、后續(xù)鍋爐換熱及尾部?jī)艋到y(tǒng)的影響

濕式除渣系統(tǒng)的水蒸氣進(jìn)入二燃室，會(huì)引起二燃室溫度降低，為保證回轉(zhuǎn)窯二燃室出口溫度（≥1 100 ℃［12］），必然導(dǎo)致二燃室補(bǔ)燃量增加，導(dǎo)致燃料耗量增加。煙氣雖然含水率增加，但是由于危廢焚燒系統(tǒng)的煙氣進(jìn)入尾部?jī)艋到y(tǒng)前，會(huì)經(jīng)過余熱鍋爐和采用直接噴水冷卻的急冷塔，煙氣濕度會(huì)進(jìn)一步增加，因此濕式除渣系統(tǒng)幾乎不影響尾部?jī)艋到y(tǒng)的運(yùn)行。

在干式除渣系統(tǒng)中，冷卻風(fēng)靠爐內(nèi)負(fù)壓吸入到干式除渣機(jī)內(nèi)，冷卻風(fēng)吸收爐渣的顯熱和爐渣可燃物釋放的熱量，升溫后進(jìn)入二燃室，干式除渣機(jī)相當(dāng)于二燃室部分二次風(fēng)的空氣預(yù)熱器。該系統(tǒng)不僅可以節(jié)省二次風(fēng)機(jī)功率還可以提高二次風(fēng)送風(fēng)溫度，對(duì)系統(tǒng)節(jié)能是有利的。但是對(duì)于采用二次風(fēng)預(yù)熱的回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)，干式除渣系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)將減弱［11］。由于二燃室出口煙氣采用控溫措施，過量空氣系數(shù)不變，總煙氣量變化不大，采用干式除渣系統(tǒng)不會(huì)影響后續(xù)鍋爐換熱及危廢焚燒系統(tǒng)的尾部?jī)艋到y(tǒng)，但是干式除渣系統(tǒng)冷卻風(fēng)量調(diào)節(jié)困難，回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)對(duì)二次風(fēng)的調(diào)節(jié)要求提高。

4.3.3 技術(shù)和設(shè)備可靠性

濕式除渣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)應(yīng)用成熟，在眾多的危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)中，基本未發(fā)生由于濕式除渣機(jī)發(fā)生故障引起停爐事故的情況。然而，爐渣中氧化鈣含量高時(shí)又容易引發(fā)設(shè)備及管道結(jié)垢問題［13］。

干式除渣機(jī)在火電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，基本未發(fā)生由于排渣機(jī)發(fā)生故障而引起停爐事故的情況［12］。然而，危廢成分復(fù)雜，含有的結(jié)焦的元素（Cl、Na、K 等）較多，干式除渣機(jī)由于冷風(fēng)的進(jìn)入，出渣口處溫度較低，容易引起出渣口結(jié)皮堵塞。

4.3.4 技術(shù)、維護(hù)和設(shè)備場(chǎng)地要求

濕式除渣機(jī)由于換熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，內(nèi)部構(gòu)件不多，易維護(hù)。但是其產(chǎn)生的爐渣水需要定期更換，爐渣水由于冷卻過危廢焚燒后的爐渣，其含鹽量和重金屬含量存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，處置成本較高。

干式除渣機(jī)運(yùn)行速度低，因此磨損低，輸送帶壽命較長(zhǎng)，易維護(hù)，且不產(chǎn)生渣水，對(duì)配套設(shè)施要求低。但是由于運(yùn)行速度低，輸送帶較濕式除渣機(jī)尺寸大，同等除渣規(guī)模，占地面積相對(duì)較大。

4.3.5 適用性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

濕式除渣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備造價(jià)低，冷卻效率高，適合在較小規(guī)模和對(duì)爐渣含水率要求不高的危廢焚燒處置系統(tǒng)中應(yīng)用。

干式除渣系統(tǒng)在較小規(guī)模的危廢焚燒系統(tǒng)中，由于回收爐渣熱量少，節(jié)能優(yōu)勢(shì)不明顯，因此適用于較大規(guī)模的危廢焚燒系統(tǒng)。對(duì)于可以綜合利用的爐渣，采用干式除渣系統(tǒng)也更合適。干式除渣系統(tǒng)由于采用了較多的不銹鋼材料，整體造價(jià)成本較高，但是其不消耗水，不產(chǎn)生污水，長(zhǎng)遠(yuǎn)看，綜合成本是有優(yōu)勢(shì)的。

4.3.6 展望

參考火力發(fā)電廠的除渣技術(shù)應(yīng)用情況，干式除渣系統(tǒng)正逐步替代水力除渣，已經(jīng)是火電領(lǐng)域成熟的、優(yōu)選的工藝。針對(duì)危廢焚燒領(lǐng)域單線焚燒處置規(guī)模越來(lái)越大的發(fā)展趨勢(shì)，干式除渣機(jī)相比濕式除渣系統(tǒng)同樣具有類似優(yōu)點(diǎn)。在火電領(lǐng)域，干式除渣系統(tǒng)符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策，已被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家稅務(wù)總局列入第一批“當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的節(jié)水設(shè)備（產(chǎn)品）目錄”。對(duì)于危廢焚燒領(lǐng)域，干式除渣系統(tǒng)也是應(yīng)當(dāng)被鼓勵(lì)和推廣的。

隨著環(huán)保指標(biāo)要求越來(lái)越嚴(yán)格，用于危廢處置的新建柔性填埋場(chǎng)項(xiàng)目已經(jīng)很難被獲批。而采用建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和投資更高的剛性填埋場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致危廢焚燒爐渣處置成本增加。尤其是當(dāng)焚燒爐產(chǎn)生干渣的成分適用于綜合利用的時(shí)候，如爐渣用作水泥原料，爐渣綜合利用的優(yōu)勢(shì)就越來(lái)越明顯。隨著現(xiàn)有危廢填埋場(chǎng)庫(kù)容逐漸填滿封場(chǎng)，危廢焚燒爐渣綜合利用的路徑逐漸被打開，干式除渣系統(tǒng)勢(shì)必將被推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

1）濕式除渣系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸發(fā)水可以引起二燃室爐膛溫度降低，增加能耗，其對(duì)焚燒系統(tǒng)的影響應(yīng)當(dāng)被重視。系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)重視對(duì)鍋爐出渣口、水封面和除渣機(jī)水體容積和散熱量的設(shè)計(jì)。

2）采用干式除渣系統(tǒng)，不消耗水，無(wú)廢水排放，可以回收爐渣熱量，減少二次風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，相比濕式除渣系統(tǒng)更節(jié)能和環(huán)保。由于危廢成分復(fù)雜，干式除渣系統(tǒng)適應(yīng)性較差，存在冷卻效果差、系統(tǒng)結(jié)皮堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。干式除渣系統(tǒng)能否應(yīng)用在危廢回轉(zhuǎn)窯焚燒處置工程中，還應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況確定。

3）在各危廢處置中心填埋場(chǎng)庫(kù)容有限、爐渣填埋成本升高、爐渣綜合利用越來(lái)越受重視的背景下，針對(duì)回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)的干式除渣工藝具有較強(qiáng)的應(yīng)用和推廣價(jià)值。