水泥窯協同處置危廢污泥管道入爐口的改造

張 宇，何 晨，殷春生（溧陽中材環保有限公司，江蘇 常州 213300）

0 前言

近年來，隨著社會經濟的發展，危險廢物的種類和數量出現了大幅度的上升，后續的處置和監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廢物形成的潛在環境安全隱患日趨加重。水泥窯協同處置作為危廢的處置方式之一，引起許多水泥和環保企業的關注。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，同時也解決了這些廢棄物對環境產生的不良影響[1]。由于水泥窯協同處置危廢技術還未完全成熟，因此在協同處置過程中不免會對水泥窯系統造成一定的影響。

1 某水泥廠概況及主要問題分析

某水泥廠是一家專業生產水泥熟料的環保型、節能型大型現代化企業，擁有一條5000t/d回轉窯熟料生產線，配套Φ4.8m×72m回轉窯，TDF分解爐和9MW純低溫預熱發電系統。該水泥廠除熟料生產系統外，還包括垃圾焚燒系統、漿渣處置系統、污泥處置系統、旁路放風系統和窯灰入爐系統等。

該水泥廠采用中礦雙柱塞泵系統進行污泥及廢液的入爐處置，其工作原理是，通過泵將廢液從廢液罐車中打入污泥倉，廢液沿污泥倉底部的下料管進入集液箱，此時通過液壓站控制柱塞泵的兩個柱塞往復運動，交替的將集液相中的廢液通過管道泵送入分解爐進行處置。廢液入分解爐的數量可以通過控制泵送流量來實現。在實際生產過程中發現在利用污泥系統處置廢液時對窯系統的正常運行會造成一定的影響。

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26～28m處是不會出現結皮的，但是在利用污泥系統處置廢液期間，入窯生料的分解率有所降低，且分解爐出口的溫度波動較大，在窯內26～28m處也時常會出現結皮。經過分析之后，認為是污泥管在分解爐入口的設計不合理導致了上述現象。

原污泥管的入口在噴煤管的正上方，和三次風管的入爐口位置呈大約90°，并且污泥管伸入分解爐的長度為20～30cm，這樣設計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會影響煤粉的燃燒，還可能在噴煤管入分解爐口形成結焦，影響煤粉的正常噴入，從而導致分解爐內溫度達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度略短，噴入分解爐的廢液有部分會沿著分解爐壁向下流，這部分廢液會附著在耐火磚和澆注料上，當其燃燒時，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，長期與耐火材料接觸會對其進行腐蝕，有些廢液甚至會滲入耐火材料內，從而造成損壞[3]。

（3）污泥管入口和三次風管入口呈90°，當從三次風管進入分解爐的風沿爐壁做順時針切線運動時會將噴入分解爐的廢液帶入到三次風管內，其內部打有澆注料，若廢液在三次風管內燃燒會造成局部高溫，損壞三次風管內的澆注料[4]。

（4）廢液呈一股噴入分解爐內，一般在分解爐內未處置完全，剩余未處置的廢液會進入煙室和窯內繼續燃燒，這樣會破壞窯系統的熱平衡，廢液含有一定的熱值，在窯內燃燒時造成局部高溫，使液相提前出現，從而形成結皮[5]。呈一股噴入分解爐的廢液，其在分解爐中燃燒時還會造成分解爐內及分解爐出口溫度和負壓的波動，從而影響分解爐運行的穩定性。

2 技改方案

針對以上出現的問題，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行調整，調整之后其和三次風管入口呈接近180°，并且不在噴煤管的正上方。這樣可以盡可能的減少廢液對噴煤管和三次風管的影響。

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

（3）在污泥管入口位置增加壓縮空氣管，對入分解爐的廢液進行打散，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燃燒完全，不會有過多剩余的廢液進入到窯內燃燒。

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，筒體掃描圖對比見圖2，從圖2上可以看出技改后在窯內26～28m處未出現結皮現象，窯筒體溫度正常，窯內結皮的減少能保證窯內良好的通風，從而使熟料的產質量有所提高。

技改前后，預熱器系統的主要參數如表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壓的波動范圍變小，這使分解爐的運行更加平穩，為入窯生料的分解提供了相對穩定的環境，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，分解爐內污泥管入口下方的耐火磚使用壽命也有所增長，技改前污泥管入口下方的耐火磚使用10個月就由于損壞進行更換，最近一次檢修期間進入分解爐發現對應位置的耐火磚完好無損，此次檢修距技改后已經過了13個月。

4 結語

我國水泥窯協同處置危廢起步晚，技術還不成熟，但是近幾年在水泥窯協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同處置的技術體系。目前越來越多的水泥企業進入到協同處置的領域，由于各水泥企業的預熱器系統和窯系統存在一定的差異，在設計協同處置路線時要綜合考慮，盡可能在處置危廢節約能源的基礎上將對窯系統的影響降到最低。

表1 預熱器技改前后的系統參數對比