水泥窯協(xié)同處置固廢及飛灰制鹽對(duì)系統(tǒng)工況的影響及控制

當(dāng)前固廢及飛灰協(xié)同處置在我公司投用點(diǎn)共6個(gè)，分別為無(wú)機(jī)固廢入磨、分解爐大傾角、漿渣直噴、C5溜管飛灰、窯頭推雪人裝置飛灰及窯頭飛灰水洗取風(fēng)，本文采用五級(jí)旋風(fēng)筒預(yù)分解爐和5?000t/d的回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，將固廢、飛灰從不同位置投用對(duì)水泥窯系統(tǒng)的影響進(jìn)行論述。

1、無(wú)機(jī)入磨對(duì)系統(tǒng)工況的影響無(wú)機(jī)系統(tǒng)投用后，生料磨料層明顯偏薄，平均料層厚為15~25mm，主電機(jī)電流下降10A左右，生料磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降20t/h，生料細(xì)度偏粗，甚至運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)磨輥?zhàn)矒舳ㄎ讳N的現(xiàn)象。停用無(wú)機(jī)入磨系統(tǒng)后料層厚度恢復(fù)至30~40mm，磨況恢復(fù)穩(wěn)定，生料細(xì)度恢復(fù)正常。無(wú)機(jī)固廢入磨前后磨機(jī)參數(shù)變化見(jiàn)表1。無(wú)機(jī)系統(tǒng)投用以來(lái)不同物料對(duì)系統(tǒng)工況的影響效果有所不同，根據(jù)無(wú)機(jī)投用后系統(tǒng)的變化情況進(jìn)行總結(jié)如下。1.1具備助磨效果的無(wú)機(jī)固廢物料內(nèi)含有類似分散性物質(zhì)，造成物料流動(dòng)性增加，入磨后生料磨料層厚度下降明顯（10~20mm左右），處置此種物料需保持生料磨高料層控制，投用無(wú)機(jī)固廢后既能達(dá)到合適的料層厚度，又能保持較低的主電機(jī)電流；但摻加量不宜過(guò)大，以免造成入窯入庫(kù)斗式提升機(jī)冒灰。1.2不具備助磨效果的無(wú)機(jī)固廢其性質(zhì)與原材料類似，但其含水量的不同會(huì)影響生料磨10~20t/h左右的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，造成生料工序電耗上漲0.3~0.4kWh/t，物料正常進(jìn)入磨機(jī)后，磨機(jī)頻繁出現(xiàn)飽磨塌料現(xiàn)象，系統(tǒng)工況不穩(wěn)定，波動(dòng)大，加入固廢噴水，系統(tǒng)穩(wěn)定程度受控，飽磨頻率降低，料層穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行工況良好。固廢物料水分較小時(shí)，粉料直接進(jìn)入磨機(jī)后由于物料質(zhì)地較輕，直接懸浮在磨內(nèi)，未得到有效的研磨，但細(xì)度又達(dá)不到出磨要求，便持續(xù)懸浮在空中，降低系統(tǒng)整體的粉磨效率，當(dāng)磨內(nèi)物料積攢到一定程度時(shí)便出現(xiàn)飽磨的現(xiàn)象。1.3無(wú)機(jī)固廢內(nèi)硫含量偏高無(wú)機(jī)固廢的加入，造成出磨物料的SO3含量上升，當(dāng)SO3含量達(dá)到0.28%以上或窯尾在線監(jiān)測(cè)SO2排放量達(dá)到3mg/m3，生料磨停機(jī)后窯尾在線監(jiān)測(cè)SO2排放量會(huì)達(dá)到超標(biāo)（50mg/m3）的邊緣。為控制此風(fēng)險(xiǎn)，一方面需增加增濕塔的噴水量，會(huì)造成增濕塔的濕底，處理過(guò)程增加安全風(fēng)險(xiǎn)；另一方面需對(duì)窯系統(tǒng)進(jìn)行大幅度的減產(chǎn)，對(duì)窯系統(tǒng)整體運(yùn)行產(chǎn)質(zhì)量均影響較大。

2分解爐大傾角入窯對(duì)工況的影響

在同等喂料量的前提下，分解爐大傾角入窯會(huì)導(dǎo)致預(yù)熱器負(fù)壓波動(dòng)增大，較正常上升400Pa左右，高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)增加20r/min，溜管溫度提高10℃左右，窯內(nèi)CO含量上升0.4%左右，氮氧化物含量由正常工況時(shí)900ppm以上降至800ppm以下，分解爐大傾角入窯對(duì)窯系統(tǒng)工況的影響見(jiàn)表2。原因分析如下。2.1下料孔門(mén)的開(kāi)度過(guò)大下料孔門(mén)開(kāi)合過(guò)程會(huì)對(duì)系統(tǒng)拉風(fēng)量造成較大波動(dòng)，動(dòng)作期間會(huì)造成預(yù)熱器出口負(fù)壓存在400Pa左右的波動(dòng)，為穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加10~20r/min，增加熟料工序電耗0.3kWh/t左右。2.2物料粒度不均勻，熱值不穩(wěn)定粒度大，不分散的固廢燃燒時(shí)間長(zhǎng)，燃盡率低，不充分燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的CO，一方面使得分解爐溫度波動(dòng)大，不利于窯況穩(wěn)定和熟料煅燒，也對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行造成影響；另一方面會(huì)使分解爐溫度倒掛，既不利于熱工平衡，又不利于操作調(diào)整。CaCO3顆粒在分解爐中的反應(yīng)受溫度和CO2分壓的影響，大量的CO會(huì)影響CO2分壓，不利于CaCO3分解，降低入窯生料分解率，影響熟料煅燒效果。為保證分解率的穩(wěn)定，溜管溫度較平常上提5~10℃，影響熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗上漲0.2~0.3kg/t。

3、漿渣直噴入窯對(duì)工況的影響3.1當(dāng)處置物料為低熱值污泥類時(shí)由于漿渣水分大、黏度大，燃燒時(shí)間長(zhǎng)且燃燒不充分，燃燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量CO。這部分CO一方面會(huì)占用煤粉燃燒空間，使分解爐不同位置溫度場(chǎng)不均衡，一方面也會(huì)占用氧氣資源并形成大量CO2，影響CaCO3分解時(shí)間，降低分解爐效率，漿渣影響熟料煅燒的因素主要有水分、熱值和有害成分，引起煙室結(jié)皮，導(dǎo)致系統(tǒng)通風(fēng)不暢。3.2當(dāng)處置物料為污水類時(shí)將污水蒸發(fā)需吸收大量的熱量，按照1t/h的噴入量時(shí)，理論需增加0.1~0.2kg/t左右的標(biāo)準(zhǔn)煤耗；同時(shí)針對(duì)投用所產(chǎn)生的CO含量的增加及窯尾結(jié)皮的增加，高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)增加約20r/min左右，影響熟料電耗0.3kWh/t左右。同時(shí)由于漿渣水分較大，噴入分解爐內(nèi)對(duì)分解爐的耐火材料使用壽命影響較大，建議使用過(guò)程中盡量摻加具備一定的熱值或油脂類物料，防止物料燃燒造成分解爐燃燒效率的下降。表3為漿渣入窯對(duì)窯工況的影響。

4、C5溜管飛灰入窯對(duì)系統(tǒng)工況的影響飛灰入窯會(huì)造成窯系統(tǒng)煅燒質(zhì)量的下降，游離鈣偏高現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，窯系統(tǒng)工況波動(dòng)較大，通過(guò)對(duì)入窯成品灰細(xì)度進(jìn)行檢測(cè)，200μm篩篩余6.76%，80μm篩篩余22.8%，從成品灰細(xì)度方面分析，成品灰細(xì)度存在不均勻現(xiàn)象，粗顆粒與細(xì)粉料差別較大，入窯物料在窯內(nèi)可能存在三種情況：（1）粗顆粒物料進(jìn)入窯內(nèi)未得到充分的煅燒便被包裹在生料內(nèi)，煅燒過(guò)程不充分。（2）細(xì)粉料由于物料較輕進(jìn)入斜坡的飛灰被窯內(nèi)風(fēng)帶入傘頂、縮口，甚至分解爐，影響分解爐內(nèi)部煤粉的燃燒效率及運(yùn)行阻力。（3）正常入窯的物料可能存在分布不均勻現(xiàn)象，同時(shí)由于物料溫度從50℃左右在窯內(nèi)要被迅速加熱到1?100℃左右，要吸收大量的熱量，通過(guò)測(cè)算，2t/h的飛灰入窯，折合成我公司使用煤粉熱值21?736kJ/kg，需要多用124.05kg/h煤粉，且不包含飛灰內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及其他吸熱反應(yīng)過(guò)程所需熱量。由此造成窯系統(tǒng)過(guò)渡帶、燒成帶內(nèi)部溫度下降，物料被帶起的高度降低，窯電流下降。

5、窯頭推雪人裝置處飛灰投用對(duì)工況影響正常飛灰是由C5溜管投用入窯，但對(duì)窯系統(tǒng)工況影響較大，所以嘗試從窯頭推雪人裝置處進(jìn)行投用，該位置投用時(shí)間較短，根據(jù)投用參數(shù)變化情況（見(jiàn)表4），主要影響因素在二次風(fēng)溫及窯內(nèi)CO含量。二次風(fēng)溫對(duì)比下降50℃，窯內(nèi)CO含量上升0.4%左右。通過(guò)近期窯頭飛灰系統(tǒng)的投用，分析發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：（1）飛灰下料不穩(wěn)定，只能通過(guò)調(diào)整下料閥門(mén)來(lái)送料，沒(méi)有辦法準(zhǔn)確控制來(lái)料量的多少，存在下料不勻的現(xiàn)象。（2）飛灰輸送泵的動(dòng)作是根據(jù)管道內(nèi)物料的多少進(jìn)行泵送，存在輸送泵連續(xù)打料的現(xiàn)象，造成回轉(zhuǎn)窯二、三次風(fēng)溫的波動(dòng)及窯頭用風(fēng)的不平衡，系統(tǒng)CO含量持續(xù)性上升。（3）窯頭飛灰主要運(yùn)行路徑是回轉(zhuǎn)窯及三次風(fēng)管，只有極少量的飛灰通過(guò)篦冷機(jī)風(fēng)管被帶走，隨篦冷機(jī)物料輸送走的部分幾乎沒(méi)有，飛灰內(nèi)硫含量過(guò)高此情況極有可能導(dǎo)致飛灰黏附在預(yù)熱器上升煙道或下料溜管上形成結(jié)皮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，也會(huì)造成窯內(nèi)副窯皮上漲，窯內(nèi)通風(fēng)面積下降，煤粉燃燒不完全，影響正常生產(chǎn)。

6、固廢投用對(duì)熟料煅燒質(zhì)量的影響固廢中影響熟料煅燒的有害化學(xué)成分主要有：硫、氯、重金屬、堿金屬等。主要影響有：（1）導(dǎo)致煙室結(jié)皮、窯內(nèi)結(jié)圈，影響通風(fēng)；（2）液相提前出現(xiàn)，窯尾結(jié)圈頻繁漲掉，甚至出現(xiàn)包心料的現(xiàn)象；（3）黏度低導(dǎo)致窯皮酥、脆，燒成溫度自然降低，煤粉燃燒不完全，存在還原氣氛，造成熟料內(nèi)有黃心料的現(xiàn)象產(chǎn)生；（4）液相量增多，燒成帶結(jié)大塊，煅燒溫度降低，游離鈣高，熟料強(qiáng)度低；（5）入窯物料不均勻造成物料煅燒不穩(wěn)定，加上包心料的產(chǎn)生造成熟料內(nèi)摻雜飛灰料，造成熟料強(qiáng)度的下降。

7、飛灰系統(tǒng)對(duì)發(fā)電工況的影響

在投入飛灰水洗系統(tǒng)運(yùn)行期間，使用了一部分窯頭高溫、低溫廢氣、主蒸汽及發(fā)電純水，通過(guò)相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比，飛灰水洗系統(tǒng)及MVR系統(tǒng)投運(yùn)后，入AQC鍋爐風(fēng)量減少了4.8萬(wàn)Nm3/h，AQC鍋爐主蒸汽流量減少了4.5t/h，影響發(fā)電負(fù)荷960kW左右，影響噸熟料發(fā)電量4.2kWh/t，AQC鍋爐風(fēng)量?jī)H16.2萬(wàn)Nm3/h左右，鍋爐入口溫度427℃，屬于超溫運(yùn)行，大大增加了爆管風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。另投入飛灰制鹽系統(tǒng)，消耗發(fā)電主蒸汽0.74t/h，消耗減溫純水0.63t/h，總計(jì)消耗純水1.37t/h。飛灰水洗系統(tǒng)對(duì)發(fā)電工況的影響見(jiàn)表5。

8、固廢投用建議8.1無(wú)機(jī)入磨方面對(duì)料坑進(jìn)行規(guī)劃分區(qū)管理，結(jié)合對(duì)入廠物料的分析檢驗(yàn)結(jié)果，按照熱值高低、主要有害元素含量及物料性質(zhì)，將物料放置到不同儲(chǔ)坑，利用行車抓斗按照配伍方案實(shí)現(xiàn)物料的配伍控制；同時(shí)根據(jù)生料磨料層厚度來(lái)調(diào)整摻入物料，保證料層穩(wěn)定及無(wú)機(jī)物料的穩(wěn)定摻加。8.2分解爐大傾角投用方面（1）大傾角物料應(yīng)滿足物料粒度小，分散程度高，不能成團(tuán)入分解爐，且需含有一定的熱值，進(jìn)入分解爐后能夠快速燃燒釋放熱量；（2）下料口盡量縮小，要保證物料入爐平穩(wěn)過(guò)渡，避免出現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)壓波動(dòng)過(guò)大，造成系統(tǒng)煅燒質(zhì)量的波動(dòng)甚至分解爐塌料的現(xiàn)象發(fā)生，建議盡量少投用，有具備條件的物料進(jìn)廠，可嘗試投用。8.3直噴系統(tǒng)投用方面（1）保證入分解爐物料的含水量盡量在50%以下，過(guò)多的含水量蒸發(fā)需要吸收大量的分解爐熱量，影響分解爐的煅燒；（2）均勻噴入含高熱值的物料如廢油、含熱量的污泥，替代煤粉的燃燒，減少單方面從分解爐吸收熱量。8.4飛灰系統(tǒng)投用方面（1）嘗試在飛灰系統(tǒng)輸送上增加穩(wěn)流倉(cāng)及計(jì)量設(shè)備，穩(wěn)定飛灰送料，使飛灰平穩(wěn)下料；（2）根據(jù)飛灰內(nèi)有害物質(zhì)對(duì)窯系統(tǒng)結(jié)皮的影響，加強(qiáng)結(jié)皮清理頻次，減少對(duì)窯系統(tǒng)的影響：如系統(tǒng)結(jié)皮較多，對(duì)工況影響較大，可選擇減產(chǎn)運(yùn)行，以窯系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行為主，后續(xù)不斷摸索調(diào)整。8.5高低溫取風(fēng)調(diào)整方面（1）在AQC鍋爐入口溫度高于430℃時(shí)，發(fā)電操作員與飛灰操作員聯(lián)系，適當(dāng)讓風(fēng)給發(fā)電，以提高鍋爐風(fēng)量，降低鍋爐溫度，或增加篦冷機(jī)冷風(fēng)量，但會(huì)造成系統(tǒng)電耗的上漲；（2）當(dāng)蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)在升溫過(guò)程中需要調(diào)整蒸汽使用量時(shí)，需提前與發(fā)電操作員聯(lián)系，做好發(fā)電各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整。8.6循環(huán)取水方面在飛灰水洗需使用