隨著國內環保要求越來越嚴格,處置成本越來越高,送往危險廢物處置中心的廢物一般盡可能集中,導致此類廢物的熱值普遍較高,尤其是固體廢物和蒸餾殘渣,在大多數情況下在3000至5000千卡/千克之間。為了保持良好的燃盡效果,回轉窯一般在950 ~ 1150℃運行,而危險廢物灰的熔點一般在1000 ~ 1200之間(接近或高于高燃燒溫度)另外,進入回轉窯的物料一般比較復雜,熱值波動大,進料不均勻,物料在窯內停留時間長(一般為60-90分鐘),難以及時調整燃燒過程。因此,窯內溫度一般會有一定程度的波動,窯內局部溫度過高是不可避免的,會導致灰熔融并粘附在回轉窯內壁上。隨著回轉窯的旋轉和爐襯溫度的梯度分布,部分熔化的灰和爐渣可能在爐襯材料上凝固形成新的窯皮。隨著窯的旋轉,一些灰可能再次熔化并達到一定的平衡,因此窯皮不會變厚。但是,如果達不到平衡,掉灰少窯皮會逐漸增厚,達到一定程度后形成一個環。環形成的主要原因如下:
1.回轉窯運行方式
根據不同的運行溫度,回轉窯有兩種運行方式:干渣方式和熔渣方式,干渣運行模式在危險廢物焚燒中常見,也已被證明是可靠的運行模式。一般認為,干渣模式低于925℃,正常的相容性可以保證灰不會熔化,這種操作模式不太可能形成回路。另一種模式是爐渣模式?;剞D窯將在更高的溫度下運行,使焚燒后形成的灰熔化成液態。傳統的爐渣模式在高于1200℃的溫度下運行,這通常難以形成一個循環,因為灰處于熔融狀態。如果操作溫度在950℃至1200℃之間,其操作正好處于干渣和熔渣操作模式的中間,這可以稱為半熔操作模式。部分熔化相對容易發生,但不能完全熔化。隨著溫度的變化和波動,部分熔化的爐渣在回轉窯內襯上凝固。與此同時,一些高熔點爐渣被包裹,窯皮逐漸增厚,導致形成環。
2.回轉窯的進料和氣流分布的穩定性
危險廢物包括液體、固體和半固體廢物,特別是成分和形態復雜的固體廢物,一般來說,回轉窯主要的固體廢物給料主要是間歇給料,如抓斗、推料器或溜槽,有些回轉窯還間歇處理一些低閃點的桶裝特殊廢液直接進入窯內,間歇給料會造成物料焚燒的大幅波動,影響氣流分布的穩定性,導致回轉窯溫度大幅波動,這也成為導致回轉窯結圈的重要原因之一。
3.灰的化學成分和灰熔點
回轉窯底部灰的主要成分是一些無機氧化物,如二氧化硅、氧化鋁、氧化亞鐵和氧化鈣。此外,由于一些危險廢物的高鹽含量,通常還含有一些低熔點堿金屬鹽,如鈉/鉀鹽。如果堿金屬成分的含量高,由于其熔點低,如果進入熔爐的廢物中的鹽含量高,則很容易在窯中濃縮,導致在窯中形成環。然而,根據文獻中的實驗結果,當二氧化硅、氧化鋁和氧化鈣的含量分別增加時,灰熔點溫度有不同程度的升高,因此底渣的成分對灰軟化溫度有很大的影響。