水泥窯協同處置生活垃圾項目預處理生產線的技術改造評估

許 佳（葛洲壩中材潔新（武漢）科技有限公司，湖北 武漢 430000）

0 背景

某水泥窯協同處置生活垃圾項目建于2015年，設計規模為500t/d。該項目將原生生活垃圾進行破碎、篩分等預處理過程之后，分選為可燃物（塑料、紙張、織物、木頭、樹葉、雜草等）與不可燃物（廚余物、渣土、石頭、玻璃等），可燃物送入水泥生產系統的分解爐用作替代燃料，不可燃物送入水泥生產系統的生料磨用作替代原料[1]。經過近5年的運行，該項目暴露出如破碎機磨損較快、滾筒篩堵塞、分選效率不高等問題，導致預處理后的可燃物和不可燃物分選效率不高。為解決上述問題，對生活垃圾預處理生產線進行了技術改造，在原有工藝流程的基礎上新增風選機一臺，調整了物料走向，突出強化了風選分選的作用，優化了整個預處理生產線的運行流程。本文通過比較分析技術改造前后可燃物與不可燃物成分變化情況，對技術改造之后的效果進行評估，并跟蹤水泥窯系統運行變化情況。

1 評估方案

1.1 生產線說明

該項目生活垃圾預處理生產線技術改造前后的工藝流程圖見圖1。

圖1 技術改造前后工藝流程圖

1.2 分析方法

對該項目生活垃圾預處理生產線各環節進出料進行取樣，分選出可燃物與不可燃物（分類標準見表1），并分別稱重，計算可燃物與不可燃物的占比（質量分數），進而評估可燃物與不可燃物的分選效率。

表1 生活垃圾中可燃和不可燃組份分類標準[2]

2 分析討論

2.1 技術改造前

2.1.1 取樣位置

根據該項目生活垃圾預處理工藝，共設置11個取樣點（見圖1改造后圖）：#1破碎機、#1滾筒篩篩上、#1滾筒篩篩下、#2破碎機、#2滾筒篩篩上、#2滾筒篩篩下、#3滾筒篩篩上、#3滾筒篩篩下、風選輕質料、風選重質料、入倉可燃物。

2.1.2 數據分析

從以上各取樣點的物料中分選出可燃物與不可燃物，分別并計算其占比，結果見表2。

表2 技術改造前預處理各環節物料成分分析表

從入倉可燃物中的物料情況來看，可燃物占比為45.21%，不可燃物占比為54.79%，可燃物占比偏小，不可燃物占比偏大。由圖1可知，可燃物倉的物料來源于#2滾筒篩篩上物、#3滾筒篩篩上物和風選輕質料。由表2可知，#2滾筒篩篩上物中可燃物占比為89.52%，#3滾筒篩篩上物中可燃物占比為20.43%，風選輕質料中的可燃物占比為80.30%，由此可見，#3滾筒篩分選效果較差，篩上物可燃物占比較低，最終影響了入倉可燃物的品質。結合生產線實際分析可知，#3滾筒篩進料為經過破碎后的#1滾筒篩和#2滾筒篩篩下物的混合物。其中#1滾筒篩的篩下物僅經過一次預破碎，尺寸較大，同時不可燃物密度較大，含水率較高，在滾筒篩轉動過程中容易壓實、粘結成塊、成球[3]，而#3滾筒篩孔徑（Ф42mm）較小，所以大量不可燃物遺留在滾筒篩篩上，最終影響分選效果。

可燃物倉物料直接進入后端水泥生產系統的分解爐，不可燃物占比偏大，一方面會在下落過程中破壞預熱器、煙室等部位的保溫材料，另一方面可燃物中的不可燃組分未經過預熱過程直接從分解爐進入，影響后端的熟料生產及質量[4]。因此，需要對原有生產線進行技術改造。

2.2 技術改造效果評估

2.2.1 技術改造方案

為解決§2.1中所述的#3滾筒篩分選效果差、入倉可燃物中不可燃物占比較高的問題，在本次技術改造中新增風選機一臺，調整物料走向，優化整個預處理生產線的運行流程，將#2滾筒篩和#3滾筒篩篩上物引入風選機（編號為#1風選，見圖1），再經過一次篩分，突出強化風選機的分選作用，進而提高入倉可燃物的品質。

2.2.2 取樣位置

為了評估新增風選機的工作效率，針對風選機的進出料情況共設置8個取樣點：#1風選進料、#1風選輕質料、#1風選重質料、#2風選進料、#2風選輕質料、#2風選重質料、入倉可燃物、入倉不可燃物。

2.2.3 數據分析

從上述各取樣點的物料中分選出可燃物與不可燃物，分別計算其占比，結果如表3所示。

表3 技術改造后預處理環節物料成分分析

由圖1可知，新增風選機的輕質物料直接進入可燃物倉，重質物料進入不可燃物倉，因此風選機的分選效率對入倉可燃物與不可燃物的品質有直接影響。由表3可知，#1風選機輕質物料可燃物占比為73.16%，不可燃物占比為26.84%；#1風選機重質物料可燃物占比為1.05%，不可燃物占比為98.95%。可見，新增風選機分選效率較高，出料的品質均較高。分析對比表2與表3數據可知，入倉可燃物中可燃物占比提高至84.32%，不可燃物占比降至15.68%，入倉可燃物中的不可燃物占比明顯降低。綜合分析可知，技術改造后，并顯著提高了入倉可燃物的品質。

2.3 對水泥窯系統的影響分析

2.3.1 對生料磨密封喂料器運行影響

在改造之前，由于經常有輪胎、鞋子、大塊織物等物料進入生料磨，易卡跳密封喂料器導致生料磨臨停，經過此次改造，新增風選機之后，輪胎、鞋子、大塊織物等物料進入到可燃物料中，減少了對密封喂料器的影響，跳停次數明顯下降，具體見表4。

表4 改造前后生料磨密封喂料器跳停情況對比

2.3.2 對熟料煅燒的影響

（1）C1出口回灰量變化。對改造前后C1出口回灰量進行檢測計算，數據見表5。

表5 改造前后C1出口回灰量變化 t/h

分析可以看出，改造后C1回灰量上升，由于新增風選機后，入窯可燃物品質提高，可燃物總量增大，燃燒后的灰分增加，從而導致C1回灰量增加。

（2）C1出口溫度。在對垃圾預處理進行改造后，對C1出口溫度變化進行統計，數據見表6。

表6 C1出口溫度變化 ℃

從表6中數據可以看出，改造后，C1出口溫度均值上升9℃，分析認為，此次技術改造后，進入窯系統的可燃物總量增加，部分可燃物進入窯系統內被氣流帶到更高的部位燃燒，導致出預熱器溫度上升。

（3）對熟料煤耗的影響根據折線圖2可以看出，改造后煤耗明顯下降，且喂煤量更穩定。分析認為，改造后入窯可燃物料品質提高，入窯后窯內煅燒工況好轉，煤耗降低。

圖2 投喂可燃物前后煤耗頭尾煤耗對比

3 結論

綜合前文的分析結果可知，經技術改造后，有效提高了原生活垃圾預處理生產線可燃物與不可燃物的品質，減少了對生料磨運行的影響，降低了噸熟料煤耗，技術改造效果顯著，能夠滿足生產的要求。