工业固体废物回转焚烧炉窑装置设计3摘要为了减少对我们赖以生存的地球的污染，工业固体废物的处理已 经得到了全世界各国和地区的高度重视，有关此领域的处理工艺及装 置的研究与设计已经成为人们广泛开展的工作工业固体废物焚烧炉主要有炉排型焚烧炉、炉床型焚烧炉和回转 炉窑式焚烧炉三种本次设计选用了回转炉窑式焚烧炉回转炉窑式 焚烧炉是当今运用最广泛的工业固体废物焚烧炉窑本文首先对工业 固体废物焚烧的工艺过程进行了较系统性的阐述，主要包括处理能力 处理工艺过程及主要参数、耗能情况其后重点对焚烧炉窑的性能参 数及结构设计进行了说明关键词：工业固体废弃物，处理工艺，回转炉窑，设计DESIGN OF INDUSTRIAL SOLID WASTE ROTARYINCINERATOR KILNABSTRACTIn order to reduce the pollution of the earth on which we live, the treatment of industrial solid waste has been highly valued by countries and regions all over the world. Research and design of treatment processes and devices in this field have become widely carried out.Industrial solid waste incinerators mainly include grate type incinerators, hearth type incinerators and rotary kiln type incinerators. This design used a rotary kiln type incinerator. Rotary kiln type incinerators are the most widely used industrial solid waste incinerators. This paper firstly describes the process of industrial solid waste incineration, including processing capacity, treatment process, main parameters and energy consumption. Subsequent emphasis was placed on the performance parameters and structural design of the incinerator kiln.Keywords: industrial solid waste, treatment process, rotary kiln, design目录摘 要 错误!未定义书签。
ABSTRACT ffl第 1 章 绪论 51.1 工业固体废弃物的介绍及危害 51.2 目前工业固体废弃物的国内外研究管理现状 61.3 焚烧技术发展的动向 7第 2 章 工业固体废弃物焚烧的基础工艺及相关参数的控制 82.1 工业固体废弃物焚烧工艺 82.2 工业固体废弃物焚烧过程的主要控制参数 9第 3 章 工业固体废弃物焚烧炉的工作原理 93.1 常见工业固体废弃物焚烧炉的基本工作原理 93.2 常见工业固体废弃物焚烧炉比较 错误!未定义书签第 4 章 回转焚烧炉窑的设计 错误!未定义书签4.1 回转焚烧炉工艺流程及对设备的要求 错误!未定义书签4.2 回转焚烧炉窑的设计计算 错误!未定义书签第 5 章 结束语 12参考文献 13致谢 错误!未定义书签第1章 绪论1.1 工业固体废弃物的介绍及危害工业固体废弃物，是指工矿企业在生产活动过程中排放出来的各种废渣、粉 尘及其他废物等如化学工业的酸碱污泥、机械工业的废铸砂、食品工业的活性 炭渣、纤维工业的动植物的纤维屑、硅酸盐工业的砖瓦碎块等这种固体废物， 数量庞大，成分复杂，种类繁多有一般工业废物和工业有害固体废物之分。
前者如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏 盐泥等；后者包括有毒的、易燃的、有腐蚀性的、能传播疾病的及有强化学反应 的废弃物随着工业生产的发展，工业废物数量日益增加其消极堆放，占用土 地，污染土壤、水源和大气，影响作物生长，危害人体健康如经过适当的工艺 处理，可成为工业原料或能源工业固体废物较废水、废气容易实现资源化工业固体废弃物的危害污染土地 工业废物产生以后，须占地堆放，堆积量越大，占地越多废物堆置，其中 的有害组分容易污染土地当污染的土壤中的病源微生物与其他有害物质随天然 降水，径流或渗流进入水体后就可能进一步危害人的健康 工业固体废物还会破 坏土壤内的生态平衡土壤是许多细菌，真菌等微生物聚集的场所工业固体废 物，特别是有害固体废物，能杀灭土壤中的微生物，是土壤丧失腐解能力，导致 草木不生污染水体 大量工业固体废物排放到江河湖海会造成淤积，从而阻塞河道、侵蚀农田、 危害水利工程有毒有害固体废物进入水体，会使一定的水域成为生物死区2.与水（雨水、地表水）接触，废物中的有毒有害成分必然被浸滤出来，从 而使水体发生酸性、碱性、富营养化、矿化、悬浮物增加，甚至毒化等变化，危 害生物和人体健康。
污染大气工业废物对大气的污染表现为三个方面： （1）废物的细粒被风吹起，增加了大气中的粉尘含量，加重了大气的尘污染；2）生产过程中由于除尘效率低，使大量粉尘直接从排气筒排放到大气环境中，污染大气；（3）堆放的固体废物中的有害成分由于挥发及化学反应等，产生有毒气体， 导致大气的污染1.2 目前工业固体废弃物的国内外研究管理现状我国工业固体废弃物管理及资源化对策由于工业固体废物种类较多，在目前 情况下还不能全面控制，处理和利用所有的废物根据其特殊性，参照发达国家 对于工业固体废物的管理及资源化经验，对于我国有着重要的借鉴意义加强法制和标准建设 1985 年以来，我国陆续颁布了“有色金属工业固体废 物污染控制标准”、“浸出毒性试验方法标准”、“腐蚀性毒性试验方法标准” 和“中华人民共和国固体废物污染环境防治法”等同时各省市也制定相应的地 方标准，实现工业固体废物管理法规化只有有法可依，才能从根本上对工业固 体废物进行管理综合利用 综合利用是实现工业固体废物资源化和减量化，解决环境污染及实 现经济效益、环境效益社会效益统一的最重要的手段之一推广清洁生产 在积极开展工业固体废物资源化、无害化研究的同时，宣传和 推广清洁生产，选择无污染，少污染的替代产品和原材料及清洁生产工艺；对工 业固体废物生产量大的企业，应控制生产规模，减少生产总量。
对能耗高，产渣 量大，环境污染严重的企业分期分批实行关、停、并、转、迁；借鉴国外先进经 验，推广毒有有害废物的生产、排放、收集、运输、储存、处置，利用、处理， 实现从末端处理向源头消减和实现全过程控制其相关的清洁生产工艺和处理处 置技术、设备将是产业发展的重点积极推行ISO 14000认证体质ISO 14000系列标准中的5项标准，体现了 全新的环境管理思想以区别于以往末端控制环境管理方式它为企业建立一体化 的环境管理体系（EMS）,变被动接受环境管理为主动参与环保活动，体现生命周 期思想，即从产品开发设计、原料选购、加工制造、储存运输、使用、废弃物处 理到再生循环利用各个环节都进行资源消耗和环境影响评价，从根本上解决了固 体废物的产量等环境和资源浪费的问题加强国际合作交流 发达国家在工业固体废物管理和治理方面取得了一些经 验，我们应加以借鉴，引进先进技术，争取经费支持和吸引外资，进行跨行业的 业务和技术交流，实行以废物生产者流向废物接受者的具有双联保险功能的办法 控制有害物的全过程我国目前工业固体废物管理和治理基础相对薄弱，因此借鉴发达国家在工业 固体废物管理和治理方面的经验，结合我国现实情况，加快工业固体废物立法的 步伐，积极推行先进的工业固体废物处理技术，提高全民的环保意识对于我国工 业固体废物的管理与资源化具有重要意义。
1.3 焚烧技术发展的动向工业上常把焚烧技术作为固体废物的最终处置方法，焚烧法是高温分解和深 度氧化的综合过程，其特点是处理量大、减容性好、无害化彻底，并且其热能可 以回收利用当前世界能源短缺，而固体麦物量有增无减，焚烧处理有机固体废 物不失为一条新的能源途径因此，焚烧处理固体垃圾，尤其是工业垃圾，已成 为不可逆转的趋势目前，美国在固体垃圾处理上焚烧所占比例已达 16%一20%， 西欧为35%一55%，而在日本等可耕地奇缺的国家，焚晓处理的比例高达65%一80% 据专家预测，我国工业固废也将以焚烧处理为主第2章 工业固体废弃物焚烧的基础工艺及相关参数的控制2.1工业固体废弃物焚烧工艺燃烧气调整卜|丿■:除帮粒物） <——J > I戚渣•处理八烟囱 4 丿;除釀气公按处理厂脱水 化学固定 玄全填埋图I焚烧炉系统废r、废渣处理工艺框图氏馈与吃制冋转窑境烧炉烟囱灰力T灰场综合用:'.|耒统图2 丁业周体废物焚烧丁艺流程示意图2.2工业固体废弃物焚烧过程的主要控制参数序号项目单位设讨要求环境标准审1烟1黑度林格愛级< I< I0烟tl] / tl] '<250tl] s; / tl] '<250< J 00()4.：氧化疏tug /tii1S 150兰 30(?5氯氧优物tug /tii1兰250氯化氫tl] S： / tl] '三 25()< 50(}我I H坏境保护H＞标张妁1 '型杭烧炉划H J /Tis- 19961第3章工业固体废弃物焚烧炉的工作原理3.1常见工业固体废弃物焚烧炉的基本工作原理垃圾焚烧技术在国外的应用和发展已有几十年的历史，比较成熟的炉型有炉 排型焚烧炉、、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉等，下面对这几种炉型作简介绍。
1、 炉排型焚烧炉工作原理：垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（炉排分为干燥区、燃烧区、 燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排 上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至 燃尽排出炉膛燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受 热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出特点：炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与炉排之间的接触面相 当光滑、排与排之间的间隙相当小2、 炉床型焚烧炉工作原理：炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内加入大量的石英砂，将石英 砂加热到600°C以上，并在炉底鼓入200°C以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入 垃圾垃圾同热砂一起沸腾，垃圾很快被干燥、着火、燃烧未燃尽的垃圾比重 较轻，继续沸腾燃烧，燃尽的垃圾比重较大，落到炉底，经过水冷后，用分选设 备将粗渣、细渣送到厂外，少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继 续使用特点：流化床燃烧充分，炉内燃烧控制较好，但烟气中灰尘量大，操作复杂 运行费用较高，对燃料粒度均匀性要求较高，需破碎装置，石英砂对设备有磨损 设备需要定期维护。
3、 回转式焚烧炉工作原理：回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列，炉体水平放 置并略为倾斜通过炉身的不停运转，使炉体内的垃圾充分燃烧，同时向炉体倾 斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体特点：设备利用率高，灰渣中含碳量低，过剩空气量低，有害气体排放量低 垃圾热值低时燃烧困难3.2 常见工业固体废弃物焚烧炉比较炉排炉主要用于处理市政或无毒散状废物，不适用于液体或高热值废物的处 理; 炉床型能够处理污泥、油渣以及多种有机性废液和废物，最适于低灰、低水 分的废物;回转窑焚烧炉可同时处理多种废物，适应面广，而且对前处理要求不高 为了减少二次污染，在焚烧工艺设计中要有控制污染的设施和测试仪器仪表，并 尽可能选择余热锅炉回收热能第4章 回转焚烧炉窑的设计4.1 回转焚烧炉工艺流程及对设备的要求回转窑（一燃室）回转窑是整个焚烧系统的中心装置;窑内焚烧绝大部分的危险废弃物,实现脱 毒和固体废弃物的减容;将废弃物中的有机成分和水份转换成烟气通往二燃室;通 过调节窑体的倾斜角度以及窑体的转速来控制固体废弃物在窑内的停留时间和废 弃物与空气的混合程度; 采用传送带、螺旋给料机等设备将固体废物投入回转窑 中;液体废物可以通过喷头或直接通过燃烧器输送,也可与固体物料混合提高给料 的均匀性;采用连续给料,避免批量给料产生的“给料高峰”;高热值的液体废物可 直接投入二燃室。
二燃室其与回转窑直接相连,使在一燃室中未燃尽的可燃气体达到完全燃烧,脱除烟 气中的毒性有机成分;二燃室内的助燃燃料可以是油、气,也可以是高热值的液体危险废弃物;余热 利用一般采用立式余热利用锅炉,回收从二燃室出来的高温烟气中的余热;利用烟气余热产生的蒸汽用来发电或供暖;或预热空气,提高系统余热利用率, 降低设备运行成本,确保危险废物安全稳定的焚烧急冷急冷塔内通过水喷雾方式与逆流而上的烟气混合 ,使得烟气温度迅速降低以 避开二 英产生的旺盛区域 ;使用石灰乳急冷液,即实现了烟气降温又去除了烟气 中的酸性气体;空气净化在将烟气排放到大气之前除去其中的固体颗粒;过滤出的灰尘一般达到可直接填埋标准 ,否则可将其投入一燃室进行焚 烧;一燃室温度一燃室的温度一般在850〜1100°C范围内以实现危险废弃物的脱毒，卤代烃有 机废液焚烧温度应在850C以上,含氰化物的废液温度应高于900C;熔渣式回转 窑的燃烧温度高达1200〜1400C,其焚烧产物的灰渣实现玻璃化，被包容其中的重 金属类等有害物质渗透性远远低于美国环保局(EPA)规定的废弃物安全填埋要求；二燃室温度二燃室的温度一般要高于950C以彻底消除从一燃室中出来的烟气中类似二 英类剧毒性有机成分:我国危险废弃物焚烧污染控制标准要求二燃室的温度应该 有1100C，焚烧多氯联苯时温度应为1200C:如果危险废弃物中的卤素含量高于 1%,二燃室的温度至少应该提高到 1100C；固体物料以及烟气的停留时间:固体废弃物其停留时间与窑的长径比成正比, 与窑的倾斜度、转速成反比。
回转窑的倾斜角度一般在1〜3°，转速为1〜5rnmin,典型的长径比值范围 为 314〜4；采用大长径比与低转速对处理难于焚烧的危险废弃物有利,而增大倾斜 角与提高窑转速度来提升回转窑的处理量是不可取的，这样会导致焚烧不彻底；一燃室容容积热负荷参数控制到炉内燃烧状况的好坏，文献中给出回转窑容积热负 荷的范围为（412〜10415） X 104kJ n （m3 h）;非熔渣式回转窑的容积填充率控制在715%〜1510%,熔渣式回转窑的容积填充率控制在410%〜610%回转帶和一罐室及余热锅炉冷构；］涛图4.2回转焚烧炉窑的设计计算回转焚烧炉的尺寸计算焚烧炉包括干燥带和燃烧带干燥带所需容积（V ）为:a0 (W I ■"V “ =1000 Un J燃烧带所需容积（V ）:bQ \W i1-需+ 2 2 + Q 别/h — / V3 5X10X4 18回转窑是焚烧炉的总容积（V）为牡=V . + V 4回转窑式焚烧炉的直径与长度之比为1:（5〜12）进行设计，应视工业固体 废弃物焚烧难易来确定取值大小第5章 结束语回转焚烧炉窑处理工业固体废物是合理的，它不仅适应面广，使用寿命长， 可以较好地实现工业废物减量化、无害化的目标，而且通过对余热的回收利用实 现了废物处理资源化的目的。
此外焚烧所产生的灰渣和烟尘的重量仅相当于原废 物的 10%和 4%，且无害化比较彻底，可用作路基材料或直接填埋处置燃料产生 的烟灰，或掺入废物进行二次焚烧，或经无害化、稳定化处理后进行填埋处置 因此，按照上述技术路线设计的工业固体废物回转焚烧炉窑装置，将是一个比较 科学合理的工业固体废物处理体系参考文献[1] 王琨，我国工业固体废弃物的现状及发展方向[J].中小企业管理科学，2008 （17）[2] 田洪海，海颖，兰嗣同，工业固体废物的焚烧处理一实例研究[J].境科学研 究院，1998[3] 钱惠园，回转窑式废弃物焚烧炉的设计[J].动力工程，2002。