張 宇，何 晨，殷春生（溧陽(yáng)中材環(huán)保有限公司，江蘇 常州 213300）

0 前言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，危險(xiǎn)廢物的種類和數(shù)量出現(xiàn)了大幅度的上升，后續(xù)的處置和監(jiān)管面臨著巨大的壓力，利用焚燒、填埋處置和超期超量貯存危險(xiǎn)廢物形成的潛在環(huán)境安全隱患日趨加重。水泥窯協(xié)同處置作為危廢的處置方式之一，引起許多水泥和環(huán)保企業(yè)的關(guān)注。用廢棄物替代燃料的使用量最大限度的提高了能源的回收，同時(shí)也解決了這些廢棄物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響[1]。由于水泥窯協(xié)同處置危廢技術(shù)還未完全成熟，因此在協(xié)同處置過(guò)程中不免會(huì)對(duì)水泥窯系統(tǒng)造成一定的影響。

1 某水泥廠概況及主要問題分析

某水泥廠是一家專業(yè)生產(chǎn)水泥熟料的環(huán)保型、節(jié)能型大型現(xiàn)代化企業(yè)，擁有一條5000t/d回轉(zhuǎn)窯熟料生產(chǎn)線，配套Φ4.8m×72m回轉(zhuǎn)窯，TDF分解爐和9MW純低溫預(yù)熱發(fā)電系統(tǒng)。該水泥廠除熟料生產(chǎn)系統(tǒng)外，還包括垃圾焚燒系統(tǒng)、漿渣處置系統(tǒng)、污泥處置系統(tǒng)、旁路放風(fēng)系統(tǒng)和窯灰入爐系統(tǒng)等。

該水泥廠采用中礦雙柱塞泵系統(tǒng)進(jìn)行污泥及廢液的入爐處置，其工作原理是，通過(guò)泵將廢液從廢液罐車中打入污泥倉(cāng)，廢液沿污泥倉(cāng)底部的下料管進(jìn)入集液箱，此時(shí)通過(guò)液壓站控制柱塞泵的兩個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，交替的將集液相中的廢液通過(guò)管道泵送入分解爐進(jìn)行處置。廢液入分解爐的數(shù)量可以通過(guò)控制泵送流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在利用污泥系統(tǒng)處置廢液時(shí)對(duì)窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)造成一定的影響。

正常情況下該水泥廠的分解爐出口溫度控制在895℃左右，入窯生料的分解率維持在90%～95%，在窯內(nèi)26～28m處是不會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮的，但是在利用污泥系統(tǒng)處置廢液期間，入窯生料的分解率有所降低，且分解爐出口的溫度波動(dòng)較大，在窯內(nèi)26～28m處也時(shí)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮。經(jīng)過(guò)分析之后，認(rèn)為是污泥管在分解爐入口的設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致了上述現(xiàn)象。

原污泥管的入口在噴煤管的正上方，和三次風(fēng)管的入爐口位置呈大約90°，并且污泥管伸入分解爐的長(zhǎng)度為20～30cm，這樣設(shè)計(jì)的不合理之處主要有以下幾方面：

（1）污泥管入口在噴煤管的正上方，噴入分解爐的廢液下降至噴煤管處時(shí)會(huì)影響煤粉的燃燒，還可能在噴煤管入分解爐口形成結(jié)焦，影響煤粉的正常噴入，從而導(dǎo)致分解爐內(nèi)溫度達(dá)不到入窯生料的分解溫度，影響分解率。

（2）污泥管伸入分解爐的長(zhǎng)度略短，噴入分解爐的廢液有部分會(huì)沿著分解爐壁向下流，這部分廢液會(huì)附著在耐火磚和澆注料上，當(dāng)其燃燒時(shí)，有的熱量散不出去，從而燒毀耐火材料，影響耐火材料的使用壽命[2]。廢液中含有重金屬和有害成分，長(zhǎng)期與耐火材料接觸會(huì)對(duì)其進(jìn)行腐蝕，有些廢液甚至?xí)B入耐火材料內(nèi)，從而造成損壞[3]。

（3）污泥管入口和三次風(fēng)管入口呈90°，當(dāng)從三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐的風(fēng)沿爐壁做順時(shí)針切線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)將噴入分解爐的廢液帶入到三次風(fēng)管內(nèi)，其內(nèi)部打有澆注料，若廢液在三次風(fēng)管內(nèi)燃燒會(huì)造成局部高溫，損壞三次風(fēng)管內(nèi)的澆注料[4]。

（4）廢液呈一股噴入分解爐內(nèi)，一般在分解爐內(nèi)未處置完全，剩余未處置的廢液會(huì)進(jìn)入煙室和窯內(nèi)繼續(xù)燃燒，這樣會(huì)破壞窯系統(tǒng)的熱平衡，廢液含有一定的熱值，在窯內(nèi)燃燒時(shí)造成局部高溫，使液相提前出現(xiàn)，從而形成結(jié)皮[5]。呈一股噴入分解爐的廢液，其在分解爐中燃燒時(shí)還會(huì)造成分解爐內(nèi)及分解爐出口溫度和負(fù)壓的波動(dòng)，從而影響分解爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 技改方案

針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，提出了以下技改方案（如圖1）：

（1）將污泥管入分解爐口位置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整之后其和三次風(fēng)管入口呈接近180°，并且不在噴煤管的正上方。這樣可以盡可能的減少?gòu)U液對(duì)噴煤管和三次風(fēng)管的影響。

（2）污泥管伸入分解爐的長(zhǎng)度大約50～60cm，這樣可以最大限度的減少?gòu)U液和分解爐內(nèi)耐火材料的接觸。

（3）在污泥管入口位置增加壓縮空氣管，對(duì)入分解爐的廢液進(jìn)行打散，這樣可以使呈一股入爐的廢液分散，由于入爐廢液體積分散變小，廢液幾乎可以在分解爐內(nèi)燃燒完全，不會(huì)有過(guò)多剩余的廢液進(jìn)入到窯內(nèi)燃燒。

圖1 技改前后污泥管入爐口

3 技改效果

圖2 技改前后筒體掃描圖

技改前后，筒體掃描圖對(duì)比見圖2，從圖2上可以看出技改后在窯內(nèi)26～28m處未出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，窯筒體溫度正常，窯內(nèi)結(jié)皮的減少能保證窯內(nèi)良好的通風(fēng)，從而使熟料的產(chǎn)質(zhì)量有所提高。

技改前后，預(yù)熱器系統(tǒng)的主要參數(shù)如表1所示，從表1中可以看出技改后生料的喂料量增加了10t/h，分解爐出口溫度和出口負(fù)壓的波動(dòng)范圍變小，這使分解爐的運(yùn)行更加平穩(wěn)，為入窯生料的分解提供了相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，技改后入窯生料的分解率一直維持在90%以上，明顯高于技改前的分解率。

技改后，分解爐內(nèi)污泥管入口下方的耐火磚使用壽命也有所增長(zhǎng)，技改前污泥管入口下方的耐火磚使用10個(gè)月就由于損壞進(jìn)行更換，最近一次檢修期間進(jìn)入分解爐發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)位置的耐火磚完好無(wú)損，此次檢修距技改后已經(jīng)過(guò)了13個(gè)月。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)水泥窯協(xié)同處置危廢起步晚，技術(shù)還不成熟，但是近幾年在水泥窯協(xié)同處置危廢方面做了積極的嘗試，并且取得了顯著的效果，已逐步建立起一套協(xié)同處置的技術(shù)體系。目前越來(lái)越多的水泥企業(yè)進(jìn)入到協(xié)同處置的領(lǐng)域，由于各水泥企業(yè)的預(yù)熱器系統(tǒng)和窯系統(tǒng)存在一定的差異，在設(shè)計(jì)協(xié)同處置路線時(shí)要綜合考慮，盡可能在處置危廢節(jié)約能源的基礎(chǔ)上將對(duì)窯系統(tǒng)的影響降到最低。

表1 預(yù)熱器技改前后的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)比