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水泥窯協同處理生活垃圾對水泥生產造成傷害怎么解決

  在我國,與垃圾發電相比,由于水泥窯處理生活垃圾更環保、更安全、更經濟,能夠為社會創造更大的經濟效益和社會價值,越來越受到政府和企業重視。用水泥窯協同處置生活垃圾沒有二次污染,可以一次性將垃圾處置干凈,而用垃圾來發電不但新產生二惡英等有害氣體和毒性飛灰、殘渣,而且需要新增用地、處理新產生的飛灰物質。同時,用水泥窯協同處置生活垃圾,能夠替代一部分原、燃料,為水泥企業降低成本。然而,從水泥生產管理的角度來看,水泥窯協同處置生活垃圾卻給企業的生產與組織帶來了新的問題與挑戰。
  水泥窯協同處置生活垃圾的工藝介紹
  水泥窯協同處置生活垃圾的工藝路線有所不同,目前我國國內已經逐漸形成以海螺、華新和中材國際等企業為代表的幾個流派,本文以中材國際生活垃圾處理工藝過程為例,介紹其在水泥生產環節的工藝流程。
  生活垃圾先進行預處理,將其分選為可燃物部分(塑料、紙張、橡膠等)、不可燃物部分(渣土、磚石等),再根據各部分的物理、化學特性在水泥生產系統中采取不同的處置方式?扇嘉锝浧扑楹笪谷烁G尾分解爐處置,不可燃物作為水泥生產的原料喂入原料磨。兩種物料具體的流程是:可燃物經壓縮設備擠壓脫水后通過皮帶輸送至可燃物料倉,經取料、計量后再通過皮帶輸送、喂入分解爐,可燃物在880℃以上的分解爐高溫中焚燒,停留時間超過6S。焚燒產生的灰燼隨物料一同進入水泥窯內l450℃的高溫環境,參與熟料煅燒。不可燃物進入緩存儲庫內,采用螺旋鉸刀出料,經計量后喂人原料磨的進料皮帶上,與原料一起在原料磨中進行混合、烘干和粉磨。再隨原料進入預熱器、分解爐和回轉窯,通過850~1450℃高溫焚燒,總計停留時間超過30min,焚燒產生的灰燼成為水泥熟料的組成部分。
  對水泥生產的影響因素分析
  2.1對生料粉磨系統的影響
  (1)生料喂料系統容易堵塞。由于經過預處理的不可燃物濕度很大,一般水分在60%一70%,所以極易在皮帶喂料機至生料喂料皮帶處堵塞,給生產組織帶來難度。
  (2)不可燃物的成分波動,給生料配料造成了影響。不同的城市,其不可燃物的成分也不同。
  不可燃物部分化學成分接近黏土類校正材料,但有害成分如K2O、Na2O、Cl-1的含量偏高。不可燃物作為輔助材料添加到原料中時,約占總喂料量的1%一2%。以日產5000t生產線為例,不可燃物喂料臺時產量在20~25t左右,由于其喂料量小,一般不會對熟料率值帶來大的波動。但是,因為生活垃圾的季節性波動特點,分季節成分差異明顯(如夏季西瓜皮增多),將會帶來配料的偏差。
  (3)不可燃物的高含水率帶來了原料綜合含水率的變化。目前,國內生料粉磨主機分為三類:管磨、立磨和輥壓機,三種粉磨類型對烘干溫度要求不同,對原料綜合含水率要求也不同,要求烘干溫度逐漸降低:管磨>立磨>輥壓機。以立磨為例,經過預處理后不可燃物進入原料粉磨系統進行烘干、粉磨,其中的水分不會帶人燒成系統。不可燃物參與配料后,原料綜合含水率由原先的2%左右增加至5%左右;原料粉磨系統的進口煙氣溫度,需適當提高至可滿足烘干要求的溫度。由于立式磨獨特的工藝要求,在研磨原料過程中需要在磨盤與磨輥之間形成穩定的料層厚度,以減少振動、提高研磨效率,一般需要磨內噴水增加原料含水率以穩定料層,而經過預處理的不可燃物的高含水率提高了原料的綜合含水率,使得磨內少噴或不噴水,降低了噴水量,節約了成本。以江蘇某日產5O00t生產線日處理500t生活垃圾為例,可減少噴水3~5t/ll。而對于以輥壓機為生料粉磨主機的生產線,因為工藝原理不同,提高原料含水率則沒有上述優勢。
  (4)對生料細度和顆粒級配的影響。經過預處理的不可燃物與生料配料的其它物料相比,易磨性較好,當加入不可燃物參與生料配料時,由于原料的配料組份易磨性差異較大,將導致生料成品的細度和顆粒級配發生變化。以江蘇某日產5O00t生產線為例,顆粒級配3~30ixm增加5%左右,使人窯生料在預熱器一級旋風筒的收塵效率變差,窯尾收塵的負荷加重,控制不好,甚至可能導致超標排放。
  2.2對燒成系統的影響
  (1)對燃料替代作用。通過生活垃圾預處理系統,可以將垃圾中可燃部分喂人窯尾分解爐進行處置。以日產5000t生產線日處理垃圾500t為例,對應的可燃物為15t/h左右,可節實物煤1.5~2t/h,節煤效果比較明顯。某城市生活垃圾可燃部分熱值見表2。
  表2城市生活垃圾可燃部分的熱值kJ/kg
  當然,由于各地生活垃圾成分構成有差異,加之垃圾陳化時間不同,對燃料的替代作用也有差異。陳化垃圾中的可燃物比新產生的垃圾對燃料的替代作用更為明顯。
  (2)氯堿等有害成分富集對燒成的影響。由于城市生活垃圾中氯含量、堿含量較水泥生產的控制要求偏低,可能會給預分解系統造成結皮堵塞,尤其是在窯尾喂料處造成結皮、堵料,進而造成預熱器系統CO濃度偏高,燃料燃燒不完全。另外,生料配料(不可燃部分)以硫酸堿和氯化堿為主的揮發性組份對其中的堿性耐火材料(鎂鉻尖晶石磚、鎂鉻磚)具有腐蝕作用。
  (3)對工藝操作的影響。因為可燃物以紙張、塑料和織物為主,所以比較輕,加之水分大,在下料口處極易棚料堵塞,造成喂料不均衡。由于其具有燃料的替代作用,其喂料的波動帶來窯系統參數的頻繁調整(風、煤、料),加大了燒成系統的不穩定性。
  (4)對脫硝系統的影響。如前所述,在窯尾容易產生結皮造成窯尾CO濃度偏高,而由于其可燃物粒度、熱值等燃燒特性與煤有所不同,使得其需要燃燒的時間更長,在一定程度上造成了在分解爐還原氣氛的產生,從而降低了氨水的使用量。
  解決措施
  針對上述對水泥生產系統的影響,有對節約成本有利的一面,也有對生產管理不利的一面,這就需要找出應對辦法,以趨利避害。
  (1)根據垃圾組份變化及時調整配料。
  生活垃圾組份(主要是不可燃物)的波動對系統影響較大,因為廚余垃圾比重大,受季節因素影響,其組份變化較大。這就需要配料過程中,增加在線分析的頻次,根據不可燃物組份變化而及時調整添加比例以保證熟料率值的穩定。
  (2)均衡投放與處理
  應根據日處理垃圾量的情況,均衡安排垃圾投放量,特別是對于可燃物的投放,既要滿足在下料口不堵塞,又要保證下料量穩定性,只有這樣才能避免發生窯尾堵塞和頻繁調整工藝參數等情況發生。
  (3)調整立磨的技術參數(僅對生料粉磨是立磨選型的情況)。
  由于配料中增加了不可燃物組份,改變了生料成品的細度和顆粒級配,可降低選粉機機轉速、減少磨輥壓力以使得生料細度與級配趨于合理,以避免發生一級旋風筒收塵效果下降、窯尾收塵壓力增加的情況。
  (4)旁路放風工藝。
  采用旁路放風工藝是克服氯離子對燒成過程影響的有效手段。當需要開啟旁路放風系統時,窯尾煙室高溫廢氣由旁路放風口抽出,經旁路放風裝置時與冷卻風機鼓入的冷風混合,溫度降至200℃左右,再經袋收塵器凈化后由排風機排人大氣,袋收塵器收集下的粉塵送至熟料庫。
  結 論
  水泥窯協同處置生活垃圾的技術已日趨成熟,通過采取諸多措施,重點在于能夠兼顧好水泥生產與處理垃圾的關系,以實現水泥企業能夠常態化處理生活垃圾、穩定水泥生產。


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