危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據國家規定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有危險性的固體廢物。危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性或者感染性等一種或者幾種危險特性，在操作、儲存、運輸、處理和處置不當時會對人體健康或環境帶來重大威脅。隨著工業的發展，工業生產過程排放的危險廢物日益增多，危險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、無害化程度高、能回收廢物中所含的能量等優點成為危險廢物無害化處理的主要選擇之一。焚燒處理是指將危險廢物置于焚燒爐內，在高溫和足夠氧量的條件下進行氧化反應，分解或降解危險廢物的過程。焚燒技術適合有機物含量高、熱值較高的廢物；特別是針對組分和來源復雜的廢物，焚燒處理具有減容、減量效果好，無害化徹底的優點。

“回轉窯+二燃室”是目前危廢處理中常見的組合式焚燒工藝。根據《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484—2001），焚燒爐出口的煙溫必須達到1100℃。對高溫煙氣進行余熱利用，符合節能減排的原則，因此，結合各個焚燒工程的燃燒室布置情況，各種立式、臥式、混合式沖刷余熱鍋爐（常見的形式如圖1所示）都進行了應用嘗試。但在實際使用過程中暴露出余熱鍋爐受熱面的積灰和腐蝕問題，圖2是某臥式布置的余熱鍋爐上積灰情況照片，在焚燒系統運行10天后，受熱面表面就出現了嚴重的積灰，受熱面前后煙道壓差每天增長100Pa，因此，焚燒系統往往在20天左右就被迫停爐，使焚燒系統無法連續穩定運行，同時余熱鍋爐本體也容易爆管、損壞；有些焚燒系統在運行半年后，余熱鍋爐就需要進行大修，成為制約系統運行的薄弱環節。在危廢焚燒領域，甚至有的焚燒系統原始設計中就不考慮余熱回收，轉而采用煙氣中噴水降溫手段，既減弱了焚燒系統節能減排的經濟價值，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、尾部煙道腐蝕等問題。因此，開發不容易積灰的新型余熱鍋爐對于危廢焚燒系統的余熱利用具有重要意義。



一、膜式壁式余熱鍋爐的設計

圖3是一種新設計的膜式壁余熱鍋爐，該鍋爐為單鍋筒、自然循環低壓鍋爐。


余熱鍋爐由3個輻射直立煙道組成。四周采用膜式壁圍合成煙道，內部不在設置換熱面，中間也采用膜式壁受熱面來做隔墻，分隔成3個室，隔墻相當于雙面曝光的受熱面。整個膜式壁系統分成10組循環回路，設4根集中下降管。膜式壁采用懸吊方式，膜式壁外設有剛性梁，整個膜式壁組成剛性吊箍式結構，水冷壁本身及其所屬爐墻及剛性梁等重量均通過水冷壁系統吊掛裝置懸吊在頂梁上，并可以向下自由膨脹。鋼結構按七度地震、二類場地設防，平臺為柵架平臺。鍋爐布置于輻射煙道上方，鍋筒內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，爐墻外面有外護板。兩水冷壁墻的交接處設有密封板和密封罩。

煙氣從左側進入余熱鍋爐，一二室之間通過讓管形成煙氣轉彎通道，通過輻射換熱與膜式壁的受熱面傳熱。各室的傳熱計算采用校核方式進行，其主要算法依據《工業鍋爐設計計算標準方法》的爐膛傳熱計算方法，在確定進入余熱鍋爐的入口濕度后，依次計算出各室的出口溫度。

所設計的膜式壁式余熱鍋爐應用于圖4所示的危廢焚燒系統，其焚燒處理的危險固體廢物來源有蒸餾殘液、活性碳、高濃度有機廢液、醫藥廢渣、染料廢渣、醫化污泥等，其焚燒日處理量為30t/d，余熱鍋爐的設計參數如表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，給水經給水操縱臺進入鍋筒，管路直徑為DN40。鍋筒裝有各種監測、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、連續排污管），并裝有兩只PN1.6、DN50的彈簧安全閥。在鍋爐各最高點裝有空氣閥，最低點裝有疏水閥。

危廢焚燒系統中，一般認為在500℃到200℃的溫度區間存在一個二噁英的低溫再生段，《危險廢物集中焚燒處置工程建設技術規范》要求危險廢物焚燒的熱能利用應避開200~500℃溫度區間，因此，本項目的余熱鍋爐設計溫度選取為550℃。應該說，如此高的出口溫度，還有很高的余熱利用潛力可挖，還需要環保行業二噁英控制方面的相關研究進一步升入，突破這一禁區。

二、膜式壁式余熱鍋爐的應用

該余熱鍋爐在30t/d危廢焚燒系統中安裝使用至今2年多了，在運行一個周期（30天）后，停爐檢查發現，在膜式壁表面積了一層50mm左右的灰，在隨后的的2年運行中，積灰達到了自平衡，不在增長；由于大通道的膜式壁余熱鍋爐機構特性，余熱鍋爐的阻力沒有變化，不再成為制約危廢焚燒系統運行的環節。但由于受到余熱利用的制約，余熱鍋爐的運行壓力在1MPa左右。在余熱鍋爐剛投運時，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℃，很好地達到了設計要求。良好的降溫性能，為后續煙氣凈化系統提供了可靠的前提。

三、結論

余熱鍋爐是危險廢物焚燒系統中的重要設施，過去由于嚴重的積灰和腐蝕問題，使余熱鍋爐成為制約焚燒系統連續穩定運行的薄弱環節，本文設計的膜式壁式余熱鍋爐，很好地解決了受熱面的積灰問題，系統產汽量穩定、未出現因余熱鍋爐的積灰而影響停爐的故障，產生的蒸汽供危廢處置廠的廢油提煉綜合利用，實現了節能減排的目標，具有良好的運行效益。