危险废物焚烧回转窑窑皮的建立

目前，大部分工业危险废物焚烧处置主体设施借鉴并采用了发展非常成熟的水泥工业生产中的回转窑设备用耐火材料，同时也采用其挂窑皮技术，但面对完全不同的处置对象、不同的运行工艺要求，在实际的运行过程中有必要形成适合危废窑自身的窑皮建立技术。

回转窑是一个集燃料燃烧、热交换、高温化学反应和输送物料气流为一体的设备，由于窑内气体温度比物料温度要高得多，窑内长期保持1450℃以上。窑每转一圈，窑内耐火材料表面受到周期性的热冲击，温度变化幅度为150~250℃，在耐火材料10~20 mm 表层范围内产生热应力;耐火材料还承受由于旋转而产生的耐火砖砌体交替变化的轴向和径向的机械应力，以及煅烧物料的冲刷磨损;由于同时产生的硅酸盐熔体对耐火材料有一定的侵蚀作用，会引起耐火材料的脱落，使窑体表面温度过高或“红窑”。为延长耐火砖的使用寿命及运行周期，降低运行成本，有必要在其表面再加上一层坚固的保护层，也就是在耐火砖表面覆盖一层“窑皮”，从而延长耐火砖使用寿命及运行周期，降低运行成本。

1 危险废物焚烧回转窑窑皮作用、原理与特点

1.1 窑皮作用

(1)保护耐火砖，使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀。避免液体及酸、碱等性质的物料直接接触耐火砖而产生的热震、侵蚀，起到保护耐火砖;隔绝火焰与砖直接接触，减少炉内燃烧高温火焰对耐火砖的高温侵蚀，物料燃烧产生的火焰温度可高达1000~1200℃，通过窑皮的隔离，避免砖所受到高温火焰的直射侵蚀;

(2)保护耐火材料，减少物料磨损。由于物料在内部从窑头到窑尾做形象的滑动运动，建立窑皮后可以使物料运动形态发生改变即：变滑动为滚动摩擦，从而有效的减弱、防止物料对耐火砖的表面不断连续的摩擦损耗;由于物料在窑水平底面及侧面做周期性的滑行运动，物料对接触面的窑皮进行互为传热，导致接触面温度降低，从而导致窑壁温度根据窑转速及物料堆积不同情况进行周期性热冲击，根据内部物料堆积、粒度、物料的配伍等等不同情况产生的温度差50~200℃不等，对窑表面10~20 mm 处产生一定的热应力破坏影响，所以窑皮起到了保护耐火砖; (3)窑皮的表面粗糙，它可以降低粉料流动速度，延长料在窑内反应时间。形成窑皮表面粗糙，堆积状物料在内部运动时，增强翻滚，疏松物料能力，利于物料在窑内充分燃烧;

(4)充分传热介质，在窑皮暴露于空气中，与高温的空气接触时，通过辐射或者是对流的方式吸收热量，当窑皮在下部与料接触时，以传导的方式传热给生料。储存热能，减小窑壳向周围的热损失，提高旋窑的热效率。尽可能的提高蓄热能力，减小窑壳向周围的热损失，更有效的组织物料的燃烧要求，提高旋窑的热效率，同时尽可能的降低钢材使用温度。

1.2 挂窑皮原理

根据物料在煅烧时所具有的胶粘性能与表面熔融的耐火砖结合在一起的特点来挂窑皮。物料进入烧成带以后出现液相，随温升而液相增多。当耐火砖表面微发融时，随窑的转动，具有一定胶粘性的物料将耐火砖压在下面，并从耐火砖上吸收一定的热量使其胶粘在一起，并起化学反应，随温降形成第一层窑皮，随窑运转时间的加长窑皮越来越厚，窑皮表面温度也越来越高，粘上和掉下的窑皮数量相等，再经烧炼，窑皮坚固致密。

1.3 危险废物焚烧回转窑窑皮特点

根据窑皮在窑内所担负起的作用，危废窑应该具备以下特点及要求：

(1)所建立的窑皮应与大部分物料特性相吻合，在一定程度具有抗各种酸、碱、高温火焰的侵蚀能力;

(2)具备一定的温度变化所带来的抗热应力的破坏影响，即具有一定的柔韧性;

(3)所建立的窑皮应该有一定的粗糙度;

(4)整层窑皮应致密并一体式，没有分层现象;

(5)与窑内衬耐火砖表面结合致密;整个窑皮应有相互帮助、牵扯的能力，开裂后不会以独立的形式存在;

(6)窑皮的使用过程中开裂口不会形成类似刀切状的断面;具备一定的硬度抗冲刷、耐磨能力。

2 危险废物挂窑皮过程

危废焚烧砖窑在借用水泥厂成熟的转窑设备的同时也一并借用了水泥厂转窑的窑皮建立技术，即：采用玻璃瓶、沙子混合或同时掺杂其他一些物料进行建立窑皮方法。通过焚烧窑皮建立全过程的跟踪、观察，采用玻璃、细沙混合进行建窑皮不尽理想，基本参数如下：

2.1 窑皮作用

几次的建立窑皮所采用的物料种类、配比等大致一致，表为比较有代表性的过程数据。

2.2 温度、窑速及火焰控制

建立过程中首先提高窑速出尽窑内原焚烧废物后，再调回正常窑速，利用燃烧器火焰提高窑内温度使窑壁发白、发亮，检测温度达到900℃以上时集中投入混合好厚的物料进行煅烧直至熔融，然后使溶融的物料逐步粘结在窑壁上，调整温度及根据熔融物在窑内的附着情况对窑速进行调整，使结皮逐步增厚，最后，当达到预期的厚度时逐步进行降温，并养护后进行升温运行使用。

2.3 窑皮使用周期

从建立完窑皮(窑表面温度约220℃)到下一次建窑皮(窑表面温度约330℃)时间间隔约2 周。周期中物料排产、固液比例、焚烧工况等无太大异常变化。

2.4 块状炉渣熔点检测

3 结果与讨论

(1)窑皮运行周期短，约半个月左右，每运行半个月后就得重新组织升温建立新的医疗、危废回转窑用耐火材料窑皮，对耐火砖、运行参数等不利;

(2)石沙与溶融的玻璃不易混合，组成相互独立，无法建立致密、一体的窑皮;

(3)由于玻璃溶程比较低，约600~800℃就开始逐步变形熔融，窑尾检测温度约850℃左右，此时实际窑内炉气温度大约900~1000℃，并且经物料按一定比例所建立的窑皮软化温度从两次的检测报告中为1043~1075℃，流动温度为1070~1159℃，不足以满足危废的工况要求;

(4)玻璃相对比较脆，建立的窑皮在受物料周期性的热应力时容易爆裂;

(5)石沙与玻璃混合后建立的窑皮一旦开裂，容易形成相互独立的块状，而且与砖表面有石沙存在缺乏粘结性，一旦开裂极易整块脱落，此时对局部耐火砖破坏影响较大;

(6)以玻璃和沙子混合的窑皮在物料接触相互摩擦时，沙子颗粒更容易脱落、磨损，使窑皮更容易减薄;

综上所述，沙子与玻璃瓶等不适合用于危废窑皮建立的主材。

对比危废废物焚烧回砖窑与水泥厂回转窑，危废废物焚烧回砖窑的焚烧对象为各种工业危险废物，物化性质均复杂多变，导致窑内部焚烧工况更复杂;水泥厂回转窑焚烧对象单一，窑内部焚烧工况较稳定。对于危废废物焚烧回砖窑，在抗蚀、抗磨损、抗高温、抗温度变化所产生的热应力能力要求就更高，因此我们在实际过程中不能完全借用水泥砖窑的方法。针对危废窑的特殊性，我们应该根据不同所焚化处置的物料特点及工况要求进行不断的摸索，从而形成与本企业危废窑所处置的废物相适应的建立窑皮工艺。窑皮建立大致需经历以下几个过程：

4.1 物料的选择

尽可能在处置废物中选择挂窑皮原料，并是大批量的、集中性的;选择软化温度较高的物料，变形温度达到1200~1300℃;各种物料熔融后相容性较好;不含盐类废物;烧结后抗还原性反应较好;各种物料比例搭配恰当，颗粒度均匀，之间的比重还应进行考虑，适当考虑搭配一定量的钢丝(500~1000 mm)。

4.2 窑皮的建立方法与过程

建窑皮就是将已经按比例混合好后的物料投入窑内，根据物料在窑内煅烧时所具有的胶粘性能与表面熔融的耐火砖结合在一起的特点。首先，根据窑升温要求提高窑内温度，同时逐量的将物料投入窑内，当温度达到物料半球温度时停止升温并保持恒定。

然后，物料在此温度经过一段时间的煅烧以后出现液相，随时间延长物料的充分燃烧后液相增多。当耐火砖表面微发融时，随窑的缓慢转动，具有一定胶粘性的呈半球状的混合物料将耐火砖压在下面，此时利用壁与物料的温差使已经熔融的物料冷凝胶粘在一起，并起化学反应，随温差逐步形成窑皮，随着时间的加长窑皮也越来越厚。最后，根据窑表面的温度进行推算及通过窑尾观察视窗来综合评估所形成的窑皮温度是否已达到目标值，完成后根据最后的温将要求进行逐步降温养护再使用。

4.3 过程中的注意要点

开始前应根据厚度的目标值及设备、物料的参数建立好窑内热工制度及实施计划;按热工制度计划严格执行物料量频次及量;应从窑尾至窑头分段推进，温度由低向高进行;建立过程中严格把控窑速、物料、温度的配合，防止窑内结圈形成;在挂窑皮的过程中，要求窑皮渐渐增厚，不要过快，以避免挂上的窑皮松驰，不结实;严密监视筒体温度扫描看温度波动是否平稳;严密监视电机电流的规律曲线是否在比较窄的范围内进行周期性的变化，谷与峰过度是否圆滑过度;实时通过视窗观察内部窑皮情况，前后是否平整、颜色一致，有无凹凸和明暗等现象，并及时调整。

4.4 危废窑窑皮的维护

建立和建全危废配伍，综合考虑进窑物料的比重、含水、等参数;严格执行热工制度，保证进窑物料量做到少而勤，保持窑内温度平稳运行，避免忽高忽低现象;改进窑内布风及燃烧器结构，优化焚烧高温区布局;加强设备维护，减少停窑次数，避免窑皮因忽冷忽热而脱落。

文章来源：中国耐火砖产业网（http://nhz.99114.com/）