水泥窯協(xié)同處置城市污泥的生產(chǎn)實踐

介紹了水泥窯協(xié)同處置城市污泥的生產(chǎn)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(xué)分析、物理性能及熟料六價鉻、Cl-、SO3等有害成分進(jìn)行比對，分析了城市污泥對熟料質(zhì)量及窯系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，在合理摻量的前提下，城市污泥對熟料質(zhì)量沒有影響，而且熟料煤耗略有降低，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會效益雙盈。1、水泥窯及危廢生產(chǎn)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(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ3.9m×42m，篦冷機(jī)為FDC-2?600T第四代篦冷機(jī)，燒成系統(tǒng)采用單列五級旋風(fēng)預(yù)熱器+RFC5705SP70型噴旋相結(jié)合的復(fù)合流場型分解爐。為保護(hù)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(chǎn)線，水泥窯及固態(tài)危廢處置線主要的工藝設(shè)備見表1。2、原材料的化學(xué)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(xué)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(shè)備表2原材料化學(xué)分析%表3入窯煤粉工業(yè)分析3、城市污泥的物理化學(xué)性質(zhì)我公司協(xié)同處置的城市污泥來自長治市深水水務(wù)有限公司，物料已經(jīng)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(yùn)輸進(jìn)廠，主要化學(xué)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(xué)成分及熱值表5城市污泥重金屬及有害成分檢測結(jié)果ppm由表4可見，城市污泥主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3，屬硅鋁質(zhì)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(yīng)關(guān)重點(diǎn)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(jìn)廠的城市污泥存放在固態(tài)危廢庫房，處置時由叉車運(yùn)送至污泥喂料斗，經(jīng)齒輥破碎機(jī)破碎后，由皮帶機(jī)輸送至稱重緩沖倉，叉車可根據(jù)倉重自行調(diào)整上料速度，再經(jīng)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(jīng)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(yù)處理車間設(shè)計有廢氣處置管道，污泥產(chǎn)生的異味均能被抽走，氣體管路分兩路。水泥窯正常生產(chǎn)時，廢氣管道經(jīng)接力風(fēng)機(jī)被抽送到篦冷機(jī)高溫段風(fēng)機(jī)的進(jìn)口，入篦冷機(jī)后變成高溫二次空氣入窯；水泥窯停機(jī)時，由廢氣排風(fēng)機(jī)將氣體引至活性炭吸附系統(tǒng)，經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)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(biāo)為KH=0.91±0.02，n=2.60±0.10，P=1.40±0.10，考慮城市污泥化學(xué)成分的影響，將配料方案調(diào)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(jīng)配料理論計算，城市污泥摻加量可達(dá)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(zhì)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(chǎn)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(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)要求。強(qiáng)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(xué)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(jié)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(jié)果對比我公司熟料部分內(nèi)控指標(biāo)：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(nèi)控指標(biāo)，同時也符合《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB30760—2014）限值要求。6.3窯產(chǎn)量及能耗分析水泥窯協(xié)同處置市政污泥前后產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行技改，擴(kuò)大下料口；二是在污泥緩沖倉底部增加倉壁振動器，當(dāng)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(jié)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(jié)皮較之前嚴(yán)重，我們從窯尾煙室取結(jié)皮樣對有害成分進(jìn)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(chǎn)中通過調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)及三次風(fēng)閥，窯尾煙室O2含量控制2.5%~3.0%之間，預(yù)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(jī)的厚料層操作，提高二、三次風(fēng)溫，促進(jìn)煤粉的燃燒和窯內(nèi)溫度的提高，窯內(nèi)O2含量富裕時系統(tǒng)結(jié)皮會有所緩解。檢修期間在窯尾煙室結(jié)皮部位加裝兩個空氣炮，同時在煙室內(nèi)部安裝抗結(jié)皮微晶板材，該板材具有抗結(jié)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(jié)皮。8、經(jīng)濟(jì)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(dāng)?shù)氐?/p>