水泥窯協(xié)同處置城市污泥的生產實踐

介紹了水泥窯協(xié)同處置城市污泥的生產工藝及廢氣處置工藝，分析了城市污泥摻入生料配料煅燒水泥熟料的可行性，并通過對摻加城市污泥前后熟料的化學分析、物理性能及熟料六價鉻、Cl-、SO3等有害成分進行比對，分析了城市污泥對熟料質量及窯系統(tǒng)的影響。結果表明，在合理摻量的前提下，城市污泥對熟料質量沒有影響，而且熟料煤耗略有降低，實現(xiàn)經濟和社會效益雙盈。1、水泥窯及危廢生產線情況介紹我公司位于山西省長治市潞城區(qū)，擁有一條2?500t/d水泥熟料生產線，回轉窯規(guī)格為Φ3.9m×42m，篦冷機為FDC-2?600T第四代篦冷機，燒成系統(tǒng)采用單列五級旋風預熱器+RFC5705SP70型噴旋相結合的復合流場型分解爐。為保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，2022年建成一條專用于處置固態(tài)危廢的生產線，水泥窯及固態(tài)危廢處置線主要的工藝設備見表1。2、原材料的化學分析及煤粉工業(yè)分析我公司生料采用石灰石、尾礦砂、爐渣和鋼渣四組分配料，原、燃材料化學分析及入窯煤粉工業(yè)分析分別見表2、表3。表1水泥窯及城市污泥處置系統(tǒng)主要設備表2原材料化學分析%表3入窯煤粉工業(yè)分析3、城市污泥的物理化學性質我公司協(xié)同處置的城市污泥來自長治市深水水務有限公司，物料已經過初脫水，呈固態(tài)塊狀，顏色為棕褐色，含水率約45%，用噸包袋裝由汽車運輸進廠，主要化學成分及熱值見表4，重金屬分析見表5。表4城市污泥的主要化學成分及熱值表5城市污泥重金屬及有害成分檢測結果ppm由表4可見，城市污泥主要化學成分為SiO2、Al2O3，屬硅鋁質原料，摻入生料配料煅燒水泥熟料，能替代部分尾礦砂和爐渣，且城市污泥含有熱值，會降低熟料燒成煤耗。由表5可見，城市污泥重金屬及有害成分主要為Cr、Cl-和S，因此在協(xié)同處置過程中，應關重點注熟料六價鉻、Cl-及SO3成分。4、協(xié)同處置城市污泥及廢氣處置工藝4.1處置工藝進廠的城市污泥存放在固態(tài)危廢庫房，處置時由叉車運送至污泥喂料斗，經齒輥破碎機破碎后，由皮帶機輸送至稱重緩沖倉，叉車可根據(jù)倉重自行調整上料速度，再經皮帶秤計量后，輸送至生料磨入磨皮帶，與石灰石及其他原材料一起經密封喂料器入生料磨粉磨，工藝流程圖如圖1所示。4.2廢氣處置工藝城市污泥儲存庫及預處理車間設計有廢氣處置管道，污泥產生的異味均能被抽走，氣體管路分兩路。水泥窯正常生產時，廢氣管道經接力風機被抽送到篦冷機高溫段風機的進口，入篦冷機后變成高溫二次空氣入窯；水泥窯停機時，由廢氣排風機將氣體引至活性炭吸附系統(tǒng)，經過處理達標后排入大氣。圖1協(xié)同處置城市污泥工藝流程5、摻加城市污泥的配料方案我公司熟料三率值指標為KH=0.91±0.02，n=2.60±0.10，P=1.40±0.10，考慮城市污泥化學成分的影響，將配料方案調整為KH=0.92±0.02，n=2.65±0.10，P=1.35±0.10，以避免液相較多對窯系統(tǒng)的影響。經配料理論計算，城市污泥摻加量可達5%，但因考慮熟料六價鉻及Cl-的影響，為保證窯系統(tǒng)及熟料質量的穩(wěn)定，初步摻加量定為2.5%，摻加城市污泥前后原材料配比見表6。表6摻加城市污泥前后原材料配比%6、協(xié)同處置對生產的影響6.1對熟料性能的影響摻加城市污泥前后熟料的化學分析及礦物組成見表7，熟料物理性能見表8。由表7、表8可見，2.5%城市污泥摻入生料配料時，在原材料不變的情況下，熟料化學成分及礦物組成基本穩(wěn)定，城市污泥投加后熟料初凝和終凝時間略顯延長，但均滿足國家標準要求。強度及其他物理性能未出現(xiàn)明顯變化。表7摻加城市污泥前后熟料化學分析及礦物組成表8摻加城市污泥前后熟料物理性能6.2熟料六價鉻、Cl-及SO3分析摻加城市污泥前后熟料六價鉻、Cl-及SO3結果對比見表9。表9摻加城市污泥前后熟料六價鉻、Cl-及SO3結果對比我公司熟料部分內控指標：Cl-≤0.045%，R2O≤0.70%，Cr6+≤10mg/kg。通過表9可以看出，城市污泥按照2.5%配比加入生料配料，熟料中六價鉻、Cl-、SO3有所增加，但符合公司內控指標，同時也符合《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術規(guī)范》（GB30760—2014）限值要求。6.3窯產量及能耗分析水泥窯協(xié)同處置市政污泥前后產量及能耗參數(shù)見表10。表10水泥窯協(xié)同處置市政污泥產量及能耗參數(shù)從表10可以看出，城市污泥按照2.5%比例摻入配料，對窯系統(tǒng)的產量沒有造成影響，電耗增加2.4kWh/t，因污泥含有熱值，熟料實物煤耗降低0.6kg/t。7、生產中存在的問題及解決辦法1）城市污泥的下料問題因污泥用量小，且水分偏大，污泥倉底下料口易堵塞。檢修期間，一是對下料錐體及下料口進行技改，擴大下料口；二是在污泥緩沖倉底部增加倉壁振動器，當斷料時，振動器自動開啟，解決了城市污泥的斷料問題。2）系統(tǒng)結皮問題窯系統(tǒng)在處理城市污泥后，現(xiàn)場反映窯尾煙室及分解爐下縮口部位結皮較之前嚴重，我們從窯尾煙室取結皮樣對有害成分進行了分析，與正常熟料對比，硫、堿含量明顯升高，硫堿比偏高。生產中通過調整高溫風機及三次風閥，窯尾煙室O2含量控制2.5%~3.0%之間，預熱器C1出口CO控制在300ppm以下，確保窯頭及分解爐煤粉燃燒充分。同時重視篦冷機的厚料層操作，提高二、三次風溫，促進煤粉的燃燒和窯內溫度的提高，窯內O2含量富裕時系統(tǒng)結皮會有所緩解。檢修期間在窯尾煙室結皮部位加裝兩個空氣炮，同時在煙室內部安裝抗結皮微晶板材，該板材具有抗結皮、耐高溫、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，有效緩解了煙室部位結皮。8、經濟效益和社會效益我公司將城市污泥摻入生料配料煅燒水泥熟料，實現(xiàn)了變廢為寶，解決了長治市區(qū)污水處理可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，為當?shù)氐?/p>