危險(xiǎn)廢物是指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄或者根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)性的固體廢物。危險(xiǎn)廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性或者感染性等一種或者幾種危險(xiǎn)特性，在操作、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處理和處置不當(dāng)時(shí)會(huì)對(duì)人體健康或環(huán)境帶來(lái)重大威脅。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放的危險(xiǎn)廢物日益增多，危險(xiǎn)廢物處置需求與處置能力不足之間的矛盾日益突出。

焚燒由于其減容、減重、無(wú)害化程度高、能回收廢物中所含的能量等優(yōu)點(diǎn)成為危險(xiǎn)廢物無(wú)害化處理的主要選擇之一。焚燒處理是指將危險(xiǎn)廢物置于焚燒爐內(nèi)，在高溫和足夠氧量的條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)，分解或降解危險(xiǎn)廢物的過(guò)程。焚燒技術(shù)適合有機(jī)物含量高、熱值較高的廢物；特別是針對(duì)組分和來(lái)源復(fù)雜的廢物，焚燒處理具有減容、減量效果好，無(wú)害化徹底的優(yōu)點(diǎn)。

“回轉(zhuǎn)窯+二燃室”是目前危廢處理中常見(jiàn)的組合式焚燒工藝。根據(jù)《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484—2001），焚燒爐出口的煙溫必須達(dá)到1100℃。對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行余熱利用，符合節(jié)能減排的原則，因此，結(jié)合各個(gè)焚燒工程的燃燒室布置情況，各種立式、臥式、混合式?jīng)_刷余熱鍋爐（常見(jiàn)的形式如圖1所示）都進(jìn)行了應(yīng)用嘗試。但在實(shí)際使用過(guò)程中暴露出余熱鍋爐受熱面的積灰和腐蝕問(wèn)題，圖2是某臥式布置的余熱鍋爐上積灰情況照片，在焚燒系統(tǒng)運(yùn)行10天后，受熱面表面就出現(xiàn)了嚴(yán)重的積灰，受熱面前后煙道壓差每天增長(zhǎng)100Pa，因此，焚燒系統(tǒng)往往在20天左右就被迫停爐，使焚燒系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)余熱鍋爐本體也容易爆管、損壞；有些焚燒系統(tǒng)在運(yùn)行半年后，余熱鍋爐就需要進(jìn)行大修，成為制約系統(tǒng)運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)。在危廢焚燒領(lǐng)域，甚至有的焚燒系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)中就不考慮余熱回收，轉(zhuǎn)而采用煙氣中噴水降溫手段，既減弱了焚燒系統(tǒng)節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又使焚燒尾氣中水分含量顯著提高，加重了布袋除塵器糊袋、尾部煙道腐蝕等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)不容易積灰的新型余熱鍋爐對(duì)于危廢焚燒系統(tǒng)的余熱利用具有重要意義。



一、膜式壁式余熱鍋爐的設(shè)計(jì)

圖3是一種新設(shè)計(jì)的膜式壁余熱鍋爐，該鍋爐為單鍋筒、自然循環(huán)低壓鍋爐。


余熱鍋爐由3個(gè)輻射直立煙道組成。四周采用膜式壁圍合成煙道，內(nèi)部不在設(shè)置換熱面，中間也采用膜式壁受熱面來(lái)做隔墻，分隔成3個(gè)室，隔墻相當(dāng)于雙面曝光的受熱面。整個(gè)膜式壁系統(tǒng)分成10組循環(huán)回路，設(shè)4根集中下降管。膜式壁采用懸吊方式，膜式壁外設(shè)有剛性梁，整個(gè)膜式壁組成剛性吊箍式結(jié)構(gòu)，水冷壁本身及其所屬爐墻及剛性梁等重量均通過(guò)水冷壁系統(tǒng)吊掛裝置懸吊在頂梁上，并可以向下自由膨脹。鋼結(jié)構(gòu)按七度地震、二類(lèi)場(chǎng)地設(shè)防，平臺(tái)為柵架平臺(tái)。鍋爐布置于輻射煙道上方，鍋筒內(nèi)部采用水下孔板加波形板分離器。余熱鍋爐本體爐室、爐頂均采用敷管式爐墻，爐墻外面有外護(hù)板。兩水冷壁墻的交接處設(shè)有密封板和密封罩。

煙氣從左側(cè)進(jìn)入余熱鍋爐，一二室之間通過(guò)讓管形成煙氣轉(zhuǎn)彎通道，通過(guò)輻射換熱與膜式壁的受熱面?zhèn)鳠?。各室的傳熱?jì)算采用校核方式進(jìn)行，其主要算法依據(jù)《工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》的爐膛傳熱計(jì)算方法，在確定進(jìn)入余熱鍋爐的入口濕度后，依次計(jì)算出各室的出口溫度。

所設(shè)計(jì)的膜式壁式余熱鍋爐應(yīng)用于圖4所示的危廢焚燒系統(tǒng)，其焚燒處理的危險(xiǎn)固體廢物來(lái)源有蒸餾殘液、活性碳、高濃度有機(jī)廢液、醫(yī)藥廢渣、染料廢渣、醫(yī)化污泥等，其焚燒日處理量為30t/d，余熱鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。



該余熱鍋爐的一二三煙道的斷面尺寸分別為2200mm×2530mm、2000mm×2560mm、1600mm×2530mm（深×寬）。鍋爐為單母管給水，給水經(jīng)給水操縱臺(tái)進(jìn)入鍋筒，管路直徑為DN40。鍋筒裝有各種監(jiān)測(cè)、控制裝置和接管（如各種水位表、水位自控裝置、壓力表、加藥管、連續(xù)排污管），并裝有兩只PN1.6、DN50的彈簧安全閥。在鍋爐各最高點(diǎn)裝有空氣閥，最低點(diǎn)裝有疏水閥。

危廢焚燒系統(tǒng)中，一般認(rèn)為在500℃到200℃的溫度區(qū)間存在一個(gè)二噁英的低溫再生段，《危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》要求危險(xiǎn)廢物焚燒的熱能利用應(yīng)避開(kāi)200~500℃溫度區(qū)間，因此，本項(xiàng)目的余熱鍋爐設(shè)計(jì)溫度選取為550℃。應(yīng)該說(shuō)，如此高的出口溫度，還有很高的余熱利用潛力可挖，還需要環(huán)保行業(yè)二噁英控制方面的相關(guān)研究進(jìn)一步升入，突破這一禁區(qū)。

二、膜式壁式余熱鍋爐的應(yīng)用

該余熱鍋爐在30t/d危廢焚燒系統(tǒng)中安裝使用至今2年多了，在運(yùn)行一個(gè)周期（30天）后，停爐檢查發(fā)現(xiàn)，在膜式壁表面積了一層50mm左右的灰，在隨后的的2年運(yùn)行中，積灰達(dá)到了自平衡，不在增長(zhǎng)；由于大通道的膜式壁余熱鍋爐機(jī)構(gòu)特性，余熱鍋爐的阻力沒(méi)有變化，不再成為制約危廢焚燒系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)節(jié)。但由于受到余熱利用的制約，余熱鍋爐的運(yùn)行壓力在1MPa左右。在余熱鍋爐剛投運(yùn)時(shí)，出口溫度為500℃左右。一年后，余熱鍋爐的出口煙溫基本保持在550℃，很好地達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。良好的降溫性能，為后續(xù)煙氣凈化系統(tǒng)提供了可靠的前提。

三、結(jié)論

余熱鍋爐是危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)中的重要設(shè)施，過(guò)去由于嚴(yán)重的積灰和腐蝕問(wèn)題，使余熱鍋爐成為制約焚燒系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，本文設(shè)計(jì)的膜式壁式余熱鍋爐，很好地解決了受熱面的積灰問(wèn)題，系統(tǒng)產(chǎn)汽量穩(wěn)定、未出現(xiàn)因余熱鍋爐的積灰而影響停爐的故障，產(chǎn)生的蒸汽供危廢處置廠的廢油提煉綜合利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，具有良好的運(yùn)行效益。