水泥窑协同处置生活垃圾对水泥生产的影响因素分析及解决措施

百科   2024-11-11 07:31   广西  
水泥窑协同处置生活垃圾的工艺:生活垃圾先进行预处理,将其分选为可燃物部分(塑料、纸张、橡胶等)、不可燃物部分(渣土、砖石等),再根据各部分的物理、化学特性在水泥生产系统中采取不同的处置方式。可燃物经破碎后喂入窑尾分解炉处置,不可燃物作为水泥生产的原料喂入原料磨。两种物料具体的流程是:可燃物经压缩设备挤压脱水后通过皮带输送至可燃物料仓,经取料、计量后再通过皮带输送、喂入分解炉,可燃物在880℃以上的分解炉高温中焚烧,停留时间超过6S。焚烧产生的灰烬随物料一同进入水泥窑内1450℃的高温环境,参与熟料煅烧。不可燃物进入缓存储库内,采用螺旋铰刀出料,经计量后喂入原料磨的进料皮带上,与原料一起在原料磨中进行混合、烘干和粉磨。再随原料进入预热器、分解炉和回转窑,通过850~1450℃高温焚烧,总计停留时间超过30min,焚烧产生的灰烬成为水泥熟料的组成部分。
一、对水泥生产的影响因素分析
1 对生料粉磨系统的影响
(1)生料喂料系统容易堵塞。由于经过预处理的不可燃物湿度很大,一般水分在60%一70%,所以极易在皮带喂料机至生料喂料皮带处堵塞,给生产组织带来难度。
(2)不可燃物的成分波动,给生料配料造成了影响。不同的城市,其不可燃物的成分也不同,某城市的生活垃圾不可燃物化学成分见表1。
从表1可以看出,不可燃物部分化学成分接近黏土类校正材料,但有害成分如K2O、Na2O、Cl-的含量偏高。不可燃物作为辅助材料添加到原料中时,约占总喂料量的1%一2%。以日产5000t生产线为例,不可燃物喂料台时产量在20~25t左右,由于其喂料量小,一般不会对熟料率值带来大的波动。但是,因为生活垃圾的季节性波动特点,分季节成分差异明显(如夏季西瓜皮增多),将会带来配料的偏差。
(3)不可燃物的高含水率带来了原料综合含水率的变化。目前,国内生料粉磨主机分为三类:管磨、立磨和辊压机,三种粉磨类型对烘干温度要求不同,对原料综合含水率要求也不同,要求烘干温度逐渐降低:管磨>立磨>辊压机。以立磨为例,经过预处理后不可燃物进入原料粉磨系统进行烘干、粉磨,其中的水分不会带人烧成系统。不可燃物参与配料后,原料综合含水率由原先的2%左右增加至5%左右;原料粉磨系统的进口烟气温度,需适当提高至可满足烘干要求的温度。由于立式磨独特的工艺要求,在研磨原料过程中需要在磨盘与磨辊之间形成稳定的料层厚度,以减少振动、提高研磨效率,一般需要磨内喷水增加原料含水率以稳定料层,而经过预处理的不可燃物的高含水率提高了原料的综合含水率,使得磨内少喷或不喷水,降低了喷水量,节约了成本。以江苏某日产5000t生产线日处理500t生活垃圾为例,可减少喷水3~5t/h。而对于以辊压机为生料粉磨主机的生产线,因为工艺原理不同,提高原料含水率则没有上述优势。
(4)对生料细度和颗粒级配的影响。经过预处理的不可燃物与生料配料的其它物料相比,易磨性较好,当加入不可燃物参与生料配料时,由于原料的配料组份易磨性差异较大,将导致生料成品的细度和颗粒级配发生变化。以江苏某日产5000t生产线为例,颗粒级配3~30ixm增加5%左右,使人窑生料在预热器一级旋风筒的收尘效率变差,窑尾收尘的负荷加重,控制不好,甚至可能导致超标排放。
2 对烧成系统的影响

(1)对燃料替代作用。通过生活垃圾预处理系统,可以将垃圾中可燃部分喂入窑尾分解炉进行处置。以日产5000t生产线日处理垃圾500t为例,对应的可燃物为15t/h左右,可节约实物煤1.5~2t/h,节煤效果比较明显。某城市生活垃圾可燃部分热值见表2。

当然,由于各地生活垃圾成分构成有差异,加之垃圾陈化时间不同,对燃料的替代作用也有差异。陈化垃圾中的可燃物比新产生的垃圾对燃料的替代作用更为明显。

(2)氯碱等有害成分富集对烧成的影响。由于城市生活垃圾中氯含量、碱含量较水泥生产的控制要求偏低,可能会给预分解系统造成结皮堵塞,尤其是在窑尾喂料处造成结皮、堵料,进而造成预热器系统CO浓度偏高,燃料燃烧不完全。另外,生料配料(不可燃部分)以硫酸碱和氯化碱为主的挥发性组份对其中的碱性耐火材料(镁铬尖晶石砖、镁铬砖)具有腐蚀作用。

(3)对工艺操作的影响。因为可燃物以纸张、塑料和织物为主,所以比较轻,加之水分大,在下料口处极易棚料堵塞,造成喂料不均衡。由于其具有燃料的替代作用,其喂料的波动带来窑系统参数的频繁调整(风、煤、料),加大了烧成系统的不稳定性。
(4)对脱硝系统的影响。如前所述,在窑尾容易产生结皮造成窑尾CO浓度偏高,而由于其可燃物粒度、热值等燃烧特性与煤有所不同,使得其需要燃烧的时间更长,在一定程度上造成了在分解炉还原气氛的产生,从而降低了氨水的使用量。
二、避免影响水泥生产的解决措施
针对上述对水泥生产系统的影响,有对节约成本有利的一面,也有对生产管理不利的一面,这就需要找出应对办法,以趋利避害。
(1)根据垃圾组份变化及时调整配料。
生活垃圾组份(主要是不可燃物)的波动对系统影响较大,因为厨余垃圾比重大,受季节因素影响,其组份变化较大。这就需要配料过程中,增加在线分析的频次,根据不可燃物组份变化而及时调整添加比例以保证熟料率值的稳定。
(2)均衡投放与处理。
应根据日处理垃圾量的情况,均衡安排垃圾投放量,特别是对于可燃物的投放,既要满足在下料口不堵塞,又要保证下料量稳定性,只有这样才能避免发生窑尾堵塞和频繁调整工艺参数等情况发生。
(3)调整立磨的技术参数(仅对生料粉磨是立磨选型的情况)。
由于配料中增加了不可燃物组份,改变了生料成品的细度和颗粒级配,可降低选粉机机转速、减少磨辊压力以使得生料细度与级配趋于合理,以避免发生一级旋风筒收尘效果下降、窑尾收尘压力增加的情况。
(4)旁路放风工艺。
采用旁路放风工艺是克服氯离子对烧成过程影响的有效手段。当需要开启旁路放风系统时,窑尾烟室高温废气由旁路放风口抽出,经旁路放风装置时与冷却风机鼓入的冷风混合,温度降至200℃左右,再经袋收尘器净化后由排风机排入大气,袋收尘器收集下的粉尘送至熟料库。
水泥窑协同处置生活垃圾的技术已日趋成熟,通过采取诸多措施,重点在于能够兼顾好水泥生产与处理垃圾的关系,以实现水泥企业能够常态化处理生活垃圾、稳定水泥生产。

——来源:高温节能保温

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