水泥窯協同處置己內酰胺廢液實例分析

鄭剛

0 引言

隨著國內新環保法的公布，確立了生態文明建設和可持續發展的理念，增加了生態保護紅線規定，因此，產廢單位必須嚴格處理生產廢渣、廢液、廢氣等污染物，防止污染和其他公害，保障公眾健康，促進經濟社會可持續發展。

面對水泥產業產能過剩，市場低迷，為了長期穩定生存，同時響應國家關于水泥回轉窯協同處置廢棄物的政策，我公司試處理己內酰胺廢液，經過一段時間的摸索和總結，在確保排放物達標排放的前提下，降低了熟料的生產成本，縮小虧損程度，面對水泥產業嚴峻的市場狀況，打下了良好的轉型基礎。

1 己內酰胺廢液主要成分組成

己內酰胺用于制取己內酰胺樹脂、纖維和人造革等，也用作醫藥原料，其生產過程中產生的廢液，成分較為復雜，表1己內酰胺廢液分析數據：

廢液物理性質：液體溫度常溫狀況下，不粘稠，流動性好，不分層、物化特性均一，不含固體雜質，常溫下未測出閃點，在80℃情況下，揮發物能被火星點燃，而且從較高溫度降低至常溫過程中，容易出現析晶現象，晶體不易脫落管壁，易溶于。

2 己內酰胺的輸送

為確保己內酰胺廢液安全處置，經過專業部門的設計與土建，完成日儲存100t廢液廠房，日處理廢液0～50t，廢液入窯點為窯頭和分解爐，全部系統采用自動化控制。

3 處置該廢液過程中存在的問題

（1）設計時，輸送管道采用高溫塑料管道，實際生產過程中，出現塑料管道軟化變形等現象，而且采用隔膜泵輸送過程中，由于脈沖的作用，導致塑料管道接口處振裂。

（2）氣動隔膜泵成本較高，內部由聚四氟乙烯隔膜來回擠壓液體進行輸送，由于該液體在溫度降低過程中，產生結晶，隨液體進入隔膜泵后，損壞聚四氟乙烯隔膜。

（3）管道內部結晶，導致管道橫截面積變小，垂直方向的管道底部和霧化管道進口處經常被晶體堵塞。

4 處置過程中對回轉窯的影響

（1）SO3對水泥回轉窯的影響

己內酰胺廢液中含有較高的硫含量，對于水泥回轉窯生產而言，硫含量的增加，將會導致一系列生產故障，我公司分解爐系統由低阻型五級旋風預熱器和帶分解管道的RSP型分解爐組成，在處置己內酰胺廢液過程中，經常出現C4、C5下料管堵料，分解爐錐部縮口部位和煙室頻繁積料，窯尾部位結圈等嚴重影響生產狀況。

積料中的SO3含量有相當高的比例，從現場處理情況看，煙室內部的積料和鐘乳石相似。由于積料在高溫狀況下，物質間的自由能處于平衡狀態，易于清理，一旦冷卻后，能級向低溫穩定狀態轉移，致使物料開始硬化，對處理造成很大的困擾，同時，對熟料生產影響較大，由于窯內嚴重缺氧，回轉窯電流平均在270A左右波動，熟料質量不夠理想，窯內窯皮出現倒喇叭狀形狀，改造時發現，三次風管幾乎3/4面積被堵。

為了徹底解決煙室積料及分解爐縮口積料問題，我公司主要提出兩個方案：

？回轉窯系統進行改造;

主要內容：旋風筒掛件、下料管撒料箱、旋風筒進風口、C5下料管、煙室、三次風閥、窯頭罩、篦冷機頂部、喂煤系統、生料輸送系統等。

主要目的：提高回轉窯用風;

技改后，窯尾煙室負壓從平均-90pa下降至-130pa，三次風管負壓從-750pa增加至-650Pa左右，同時產能增加260t/d，窯頭罩溫度從900℃增加至1150℃，窯皮均勻，熟料質量優越，己內酰胺廢液停止協同處置時，煙室無積料現象。

？采用高壓水槍處理煙室積料;

己內酰胺廢液協同處置時，煙室積料明顯增加，煙室負壓變為改造前負壓狀況，而且員工每天需要2小時進行一次清理，工作量較大，我公司決定通過高壓水槍對煙室進行清理，利用水瞬間氣化，產生膨脹作用，將積料清除，經過實踐發現，效果非常明顯，每天清理一次即可，快速而有效的解決了含硫較高廢液處置過程中對回轉窯的影響。

（2）溫度對窯的影響

由于己內酰胺具有一定的熱值，窯頭和分解爐的溫度分布都會受到一定的影響，窯頭、窯尾噴入時，喂煤相應的需要降低，窯頭噴入時，窯頭罩溫度多在1200℃，分解爐噴入時，往往都是溫度呈倒掛狀態，由于切入點和霧化程度的影響，造成分解爐內溫度場不均勻，C1溫度從350℃提高至370℃，經過分析認為，造成C1出口溫度增高的原因是水蒸氣引起，溫度升高增加了窯尾鍋爐的蒸發量。結合實際生產狀況，總結出溫度對正常生產影響較小，有助于煤耗降低，經過統計，協同處置己內酰胺廢液時，可以使生產每噸熟料降低煤粉10kg。

（3）酸性氣體對回轉窯的影響

己內酰胺廢液中含硫較高，內部又含有較高的水分，在高溫情況下，形成酸性氣體，窯頭噴入時，很容易腐窯頭罩頂部澆注料和窯口澆注料，據統計，因協同處置己內酰胺廢液造成窯頭罩和篦冷機澆注料脫落占總停機時間的32%，同時，對我公司窯頭鍋爐管道的腐蝕同樣非常嚴重，經常造成省煤器內部管道焊口漏水事故;分解爐噴入時，對整個系統響應較小，但對掛件存在一定的腐蝕，最終選擇分解爐處置效果最為理想。

（4）通風量的降低

己內酰胺廢液中含有35%的水分，按照理想氣體狀態方程PV=nRT和標況下理想氣體體積為22.4L/mol，進行計算，可知2瓶礦泉水進入分解爐后，溫度達到900℃時，體積增加至88瓶的數量，因此，己內酰胺廢液進入分解爐后，回轉窯內的用風明顯減小，C1出口負壓從-6100pa變動為-5800pa左右，影響到回轉窯的用風，生產過程中，將高溫風機轉速從830r/min調節為860r/min，電流從120A增加至126A，確?；剞D窯用風充足，在熟料質量穩定的前提下，增加己內酰胺廢液的處置量，才是當前生存之道。

（5）氮氧化物的環保排放

正常生產情況下，窯尾氮氧化物排放控制在≤300μg/m3，日平均200μg/m3，在協同處置過程中，己內酰胺廢液中含有大量的氨根離子，每噸廢液中大約含有15%的硫銨，相當于每噸氨水中氨含量的三分之二。回轉窯和分解爐中產生的大量氮氧化物氣體，經過鵝形管處，被氨水降解，然后達標排放。己內酰胺廢液從分解爐中部噴入后，氮氧化物日平均120μg/m3，氨水每天節省大約6t，實現協同處置的同時，降低生產成本。

5 總結

（1）己內酰胺廢液屬于高濃度廢液，含有較高的SO3，對于水泥回轉窯而言，處理該種含硫較高的物質，必須要確保窯內通風良好，通過熟料將窯內富裕的SO3帶出系統。

（2）對于水泥回轉窯而言，協同處置含有熱值的廢棄物有益于成本的降低，像己內酰胺這種低熱值的廢液，對于高熱值的物質需要不斷的摸索和總結。

（3）協同處置己內酰胺廢液可以降低氨水的損耗，降低氮氧化物對環境的污染，同時降低生產成本。

（4）協同處置己內酰胺廢液過程中，由于水份進入，導致窯尾大布袋的負荷提高，尾排煙囪水氣明顯增加，確保達標排放的前提下，不斷攻克技術難關，實現轉型升級。