Pyrorotor? 是KHD公司發(fā)明的一種回轉式燃燒反應設備，該設備能夠處理燃燒性較差的廢棄物作為水泥生產過程中的替代燃料。在已經安裝使用的7臺設備中，回轉式焚燒爐可以燃盡廢棄物實現燃料的高替代率（TSRs），所處理的廢棄物幾乎涵蓋所有未經專門處理的廢料類型。

圖1. Pyrorotor?示意圖

廢棄物衍生燃料 (WDF)的應用在中歐已經有70年的歷史，在這個過程中積累了大量的知識和經驗，目前已經應用在水泥行業(yè)一些特定的領域。在某些區(qū)域市場受生態(tài)環(huán)境政策因素影響和驅動下，將各種廢棄物轉化為不同種類的衍生燃料（WDF）越來越受到歡迎。

長期、穩(wěn)定、充足可利用廢棄物的供應是水泥廠協(xié)同處置應用的基本條件，如果選擇來自城市的固體廢物（MSW）作為替代燃料，那么前提條件是該城市或地區(qū)應具備一個固體廢物集中收集系統(tǒng)，以實現廢料預處理的集中收集作為基本前提條件，這就需要該城市或地區(qū)社會經濟發(fā)展到了一定階段。

廢物衍生燃料（WDF）的另一個發(fā)展主導因素是發(fā)達國家日益嚴格的環(huán)境制度，傾倒填埋城市垃圾的成本逐漸增加，促進大量水泥工廠使用城市固體廢物（MSW）。伴隨著社會對廢棄物再利用及其預處理和協(xié)同技術意識的提高，在水泥窯中提高替代燃料（AF）代替化石燃料在全世界已達成共識。

替代燃料的特性

不同的替代燃料在物理、化學性質及種類方面具有非常大的差異：固體可回收燃料 (SRF)、垃圾衍生燃料 (RDF)、城市固體廢物（MSW） 以及絨毛類燃料等這些近年來才有的命名及分類，在替代燃料標準化的嘗試過程中，目前還沒有在更廣泛的范圍內被接受和統(tǒng)一。

從技術層面講，替代燃料實際的物理性質以及化學性質比上述提到的命名及分類更有實際意義。以廢棄物衍生燃料（WDF）替代化石燃料為例，我們不得不接受一個非?；镜氖聦崳簺]有一種廢棄物衍生燃料（WDF）最初以全生命周期作為燃料來被使用的，這就意味著它的物理或化學性質與理想的燃料差異甚遠。燃料預處理（對化石燃料進行預處理使其能夠達到理想的燃燒狀態(tài)）的必要性是被人們所公認的。然而在廢物衍生燃料（WDF）預處理方面受到了水泥生產專家的激烈討論。煤需要被研磨成為非常細的煤粉，但目前衍生燃料（WDF）卻是以塊狀形式燃燒，國際上根據煤不同的性質如水分、灰分、揮發(fā)份含量以及熱值，制定了統(tǒng)一的標準將煤分為不同的種類，但是卻沒有一種合適的方法和標準能夠根據衍生燃料（WDF）特性對其進行分類。

對于不同物料（木材、塑料、紡織物、橡膠、紙制品、玻璃，礦物）、不同尺寸（小型、中等、大型）、不同形狀2D和3D（扁平、圓形、圓柱形、立方體）以及上文提到的不同化學性質，所有這些影響因素混雜在一起最后形成替代燃料特殊的燃燒特性，導致非常不同的燃點和燃盡時間。所以唯一能夠確定的是使用替代燃料更具有挑戰(zhàn)性，因為相比于化石燃料，替代燃料的顆粒度更大，尤其液態(tài)替代燃料總是具有較低的熱值或較高的有害物質和環(huán)境污染物含量。

 通過對某些典型混合衍生燃料（WDF）的燃點及燃燒特性研究表明：不同的尺寸、形狀和種類的替代燃料需要的燃盡時間也不盡相同，個別替代燃料碎片可能需要幾分鐘才能燃盡。

預處理與協(xié)同處置的相互作用

逐漸清晰的是從廢棄物衍生燃料（WDF）的獲取源頭到最終在回轉窯上作為燃料使用，這一套完整的處理流程是至關重要的，這一過程可以定義為“預處理”和“協(xié)同處置”兩部分。預處理包含了所有的準備階段直到最終燃料投入回轉焚燒爐中燃燒，而協(xié)同處置主要是在生產的過程中對燃料熱量的利用和生產操作熟料質量控制的綜合整合。

預處理和協(xié)同處置之間的相互作用對于在水泥行業(yè)成功使用廢棄物衍生燃料（WDF） 至關重要，因為它們都有自己的成本和適用性特征。例如，預處理中廣泛使用的路徑是分類和縮小尺寸以產生所謂的高質量 RDF。這可能主要由具有高熱值的輕質、干燥和小尺寸顆粒組成。RDF 可直接投喂主燃燒器或分解爐，無需對協(xié)同處置環(huán)節(jié)（即窯爐燃燒器或分解）進行太多技術改造，這條路徑需要在預處理階段投入很多的工作，而在協(xié)同處理階段則基本不需要做太多的事情。

另一個極端則是預處理部分投入的工作量很小，僅僅將不可燃物從替代燃料中粗選出來，在協(xié)同處置部分就需要有很高的技術含量和適應性很強的協(xié)同處置燃燒設備來使用低質量廢物衍生燃料（WDF）。

關于最佳的預處理深度—或者換句話說，從預處理到協(xié)同處置之間尋找最佳的平衡點—當然取決于許多特定情況和條件的影響，如：工廠可用的協(xié)同處置技術、裝備和持續(xù)穩(wěn)定的 RDF 供應源、可以接受的價格等，此處僅列舉了幾個最重要的因素。此外，相信許多水泥生產商都經歷過，廢物衍生燃料（WDF）的持續(xù)性、可用性、供應價格水平和質量等 市場行情在不斷的變化。

對水泥工廠來說適應性更廣泛，穩(wěn)定性更好的專用協(xié)同焚燒設備的在水泥生產使用替代燃料過程中被廣泛應用是可以預見的，它能夠接受和處置不同質量的 WDF，全球幾個主要的水泥設備供應商都提供此類水泥窯協(xié)同焚燒設備，其主要目標是協(xié)同焚燒處置設備能夠接受和處置經過簡單預處理的低品位WDF ，這些協(xié)同焚燒處置裝備必須保證替代燃料在爐內有較長的燃燒停留時間，對生產和操作操作的高度穩(wěn)健性和確保替代燃料在爐內有良好的燃燒狀態(tài)，確保WDF充分燃盡和清潔燃燒。

KHD Pyrorotor?——德國洪堡專利技術的能夠適應多種類替代燃料，同時實現較高替代率的回轉燃燒反應設備

Pyrorotor? 是一種可以應用于水泥廠的回轉燃燒爐，其優(yōu)點是對燃燒性能較差，品質較差的替代燃料具有很強的適應性。

如圖2所示，德國洪堡的關于利用替代燃料生產水泥熟料的幾種模塊化解決方案中，即使使用簡單預處理的替代燃料，Pyrorotor? 依舊能夠滿足和實現熱值替代率最高的需求。

圖2. KHD針對不同替代燃料的解決方案

利用Pyrorotor?協(xié)同焚燒替代燃料為水泥工廠前端處理 AF 的尺寸和材料方面提供了很大的靈活性。整個輪胎、輪胎碎片、粗糙和塊狀材料、難以點燃的材料甚至被污染和有害的材料都可以投喂在 Pyrorotor?中燃燒。利用Pyrorotor?焚燒固廢衍生燃料，不需要復雜而昂貴的前端預處理，可以最大限度地減少或完全避免固廢替作為代燃料的前端預處理，極大減少了預處理系統(tǒng)的的建設投入和運行成本。

Pyrorotor?可以在新建水泥廠安裝，也可以非常簡單地在現有的生產線上加裝，對現有預熱器塔架無需額外的空間，不增加額外的載荷。Pyrorotor?的開發(fā)背景和機理是基于當前水泥行業(yè)已經廣泛應用成熟且信賴的回轉窯技術，如圖3所示。Pyrorotor?的轉動可以實現三次風與替代燃料及燃盡時間較長的替代燃料充分的混合接觸。物料在窯內的連續(xù)翻轉避免了物料的堆積堵塞以及底層料無法與高溫煙氣接觸燃燒的情況。

圖3. Pyrorotor?驅動

Pyrorotor?上的機械部件已經過試驗，其可靠性已經在成百上千次的窯爐應用中被證明，其中回轉爐筒體安全的支撐并且被平衡地布置在兩個托輪底座上。回轉窯筒體所需的轉動力矩是由兩個托輪的摩擦力提供。安裝的驅動器可在扭矩方面提供較大的裕量適用于各種負載和旋轉要求?；剞D焚燒窯轉速可根據實際情況調節(jié)，為了適應不同替代燃料的停留時間該速度通?？刂圃?.3-3.0 轉/分鐘。Pyrorotor?燃料通常通過合適的閘板鎖風系統(tǒng)進入燃燒爐如電動翻板閥（電動閘板閥），利用雙層翻板閥以防止和減少冷空氣進入系統(tǒng)。

如圖4所示，Pyrorotor?被安裝在窯和分解爐之間 體現了替代燃料在Pyrorotor?中燃燒的原理流程，可控的三次風支路為Pyrorotor?中替代燃料的預熱和燃燒提供了所需的高溫空氣。根據燃料類型和想要達到的燃燒階段，Pyrorotor? 內部的燃燒過程可以在不同的 水平下運行，因此可以實現替代燃料顯著的熱解，以實現節(jié)能和排放優(yōu)化的燃燒。替代燃料在Pyrorotor? 內長時間停留后，灰燼直接落入窯尾煙室的上升煙道中，它們構成入窯進料的一部分。燃燒后的高溫煙氣和夾帶的小燃料顆粒離開 Pyrorotor?，在傳統(tǒng)的分解爐中進行第二階段的燃燒。這種分階段的概念可以在很寬的 lambda 數值范圍內運行，極大地提高了能源利用效率和同時減少了 NOx 的排放。

圖4. Pyrorotor?的氣體流動圖

工業(yè)使用業(yè)績

自2017年以來的第一臺投入工業(yè)應用，目前已經有7個Pyrorotor?投入使用并通過了驗收。在圖5中列出了已投產的Pyrorotor?的一些運行參數。由圖5可知，煅燒爐的總TSR高達98%，僅留很小區(qū)間化石燃料利用作為安全儲備。原始的3D邊長達到300mm的廢物衍生燃料 (WDF)也具備直接投入Pyrorotor?作為替代燃料。

圖5. Pyrorotor?在現有預熱塔的應用

下圖圖 6 ：顯示了在現有預熱器塔中使用 Pyrorotor? 的典型改造案例， Pyrorotor? 直接放置在窯上方，并且在大多數情況下與窯平行，因此改造幾乎沒有任何限制，因為它既不需要塔內的空間，也不會在預熱器框架上增加額外的載荷。三次風管和進料口的所有連接都可以毫無問題地布置。

圖6. Pyrorotor?在現有預熱塔的應用

Pyrorotor?已經被應用于多個燒成系統(tǒng)改造項目中，與來自不同供應商的多個不同種類的燒成系統(tǒng)相匹配，如果同時與分解爐和預熱器改造相結合，可以產生更大的效益。隨著 TSR 的增加，可以實現產量的增加和排放的減少。

總 結

Pyrorotor?的多功能性及強適應性和可靠穩(wěn)定性在市場上是獨一無二的，并且在利用廢料作為替代燃料方面優(yōu)于類似系統(tǒng)。使用 Pyrorotor? 可以實現最高的 AF 替代率，因為較長的停留時間以及 （替代燃料）AF 與高溫三次空氣的穩(wěn)定混合確保了任何燃料的完全燃燒，能夠適用幾乎所有類型的未處理固體廢棄物和工業(yè)廢料。由于其寬泛的 lambda 值可操作性，可以加強替代燃料的熱解和氣化，同時實現高效的熱轉化和有效的 NOx 還原。

引進Pyrorotor? 無論是在經濟上還是在環(huán)境上是對未來的可持續(xù)投資，它將允許對將來可能處理的任何 WDF 在水泥生產線上進行協(xié)同處置，而無需對工廠進行很大的改造。此外它將顯著的減少熟料生產的給環(huán)境留下的印記和影響，因為它使用固體廢棄物和工業(yè)廢料生產水泥，同時減少氮氧化物的排放。因此它是 KHD當前最新技術和裝備的典型代表：將可持續(xù)和具有成本效益的水泥生產與更清潔的環(huán)境相結合的技術。