大掺量市政污泥水泥窑协同处置应用.pdf

2023年第3期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）03-26-02【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.007大掺量市政污泥水泥窑协同处置应用李伟明1,罗辉2（1.合肥水泥研究设计院有限公司，安徽，合肥，230051 2.广州市越堡水泥有限公司，广东 广州 510800）摘要：广州市越保水泥6000t/d生产线项目采用全新的技术装备路线，通过安装新型破碎机控制破碎后污泥粒径、设置分料装置、优化入炉装置等途径，实现稳定协同处置600t/d干化污泥，同时降低了大掺量污泥协同处置对熟料减产影响。充分利用水泥窑的温度高、容量大等特点，使污泥的处理达到低成本、高效运行，并可达到稳定化、减量化、无害化和资源化的目的。关键词：水泥窑；大掺量；市政污泥；资源化利用Application of collaborative disposal of municipal sludge in cement kilnLi Weiming1,Luo Hui2(1.Hefei Cement Research Design Co.,Ltd.,Hefei,230051,China)Abstract:The 6000t/d production line project of Guangzhou Yuebao Cement adopts a new technical and equipment route.By installing a new type of crusher to control the particle size of crushed sludge,setting up a separation device,and optimizing the furnace feeding device,it achieves stable and collaborative disposal of 600 t/d dried sludge,while reducing the impact of collaborative disposal oflarge amounts of sludge on clinker production reduction.Making full use of the characteristics of cement kilns such as high temperatureand large capacity,sludge treatment can achieve low-cost and efficient operation,and achieve the goals of stabilization,reduction,harmless treatment,and resource utilization.Key words：cement kiln;large dosage;municipal sludge;resource utilization0前言广州市越堡水泥有限公司位于广州市花都区，拥有1条6000 t/d的新型干法水泥熟料生产线，协同处置 600 t/d（含水率 80%）污泥（2009 年 3 月试运行），该项目利用水泥窑余热将含水率80%的污泥干化至含水率30%再进窑协同处置，带动了水泥行业处置废弃物的技术进步，获得了建材行业技术革新奖。随着社会的进步，广州市污水处理厂污泥处理处置逐步实现“无害化、稳定化、减量化、资源化”，污水处理厂厂内干化减量处理后污泥含水率达到30%至40%，并采取外运焚烧方式进行处置。即广州市要求市政污泥在水厂进行干化的减量化处理，截止2021 年底，已大部实现了全市范围内的干污泥出厂。在此背景下，越堡水泥于2018年关停了湿污泥烘干车间等设施，采用临时干化污泥处置工艺。随着广州市污泥产量的不断增大，污泥带来的环保压力也越来越大，2020年，广州市环保要求越堡水泥厂必须尽快实现干化污泥协同处置量 600 t/d，即186000t/a，因此，越堡水泥启动了污泥处置系统清洁化生产改造项目，以实现协同处置污泥量的目标。1技改前情况越堡水泥6000t/d熟料生产线预热预分解系统由五级预热器+分解炉+预燃室组成，生产线同时协同处置市政干化污泥（含水率40%）。市政干化污泥由广州市各大水厂提供，不同的水厂污泥成分及水分略有差异。干化市政污泥表征见图1，干化污泥工业分析和污泥灰化学成分（平均值）见表1,表2。图1干化市政污泥表征外观表1干化污泥工业分析名称干化污泥水分%32.81S1.57Mad11.07Aad51.29Vad38.09FCad0.73(4.18kJkg-1)1 050Qnet,ar表2污泥灰分化学分析%名称含量SiO235.42Al2O318.65Fe2O39.79CaO19.45MgO2.29SO35.02从以上干化污泥特点可知，来料污泥中存在大块料，且CaO含量较高，说明水厂在脱水工艺中使用了大量的生石灰，破碎后存在大量的10mm以上的硬化钙化物。水泥窑协同处置干化污泥工艺路线：干化污泥经水厂密封罐车送至厂区临时堆棚，经铲车上料经生产技术李伟明,等：大掺量市政污泥水泥窑协同处置应用-262023年第3期输送机送至提升机，经破碎机破碎后进入成品小仓，计量后送入分解炉及预燃室。在该工艺下，熟料生产线能稳定协同处置300t/d干化污泥，熟料产量约6600t/d，不协同处置污泥窑产量为7000t/d，1t干污泥约减产熟料1.33 t。2改造情况根据协同处置的现状，改造的首要任务是如何实现水泥窑协同处置600t/d干化污泥的稳定生产，其次是如何实现清洁化生产，解决污泥储库、输送、破碎等环节臭气的问题。由于越堡水泥原设计为6000t/d生产线，目前产量下，预热器、分解炉、高温风机的能力已到极限，因此设计从入料方式、投入位置、进料装置等方面进行考虑，通过控制破碎后污泥粒径（采用新型破碎机）、设置分料装置、优化入炉装置等途径，在稳定协同处置600t/d干化污泥的同时，降低大掺量污泥协同处置对熟料减产影响。改造后的污泥协同处置工艺流程图见图2。图2改造后的协同处置污泥工艺流程图在污泥输送方面，由于广州市送至越堡的为干化污泥，水分在35%40%之间，形态外干内湿。为避免污泥堵料，首先,采用地表给料机替代板喂机，地坑-4.8 m抬高至-3 m，优化了深基坑密闭空间后期维护等的不利影响，同时设备密封性好，确保了污泥车卸料基本没有粉尘泄漏；输送皮带全部采用密封透明可视的管带机，皮带廊也全部密封，解决了长距离输送，沿途污泥异味的问题。其次，将中转缓冲仓设置于破碎机之前，保证污泥输送途中不堵料，而破碎后的污泥稳定计量后直接入炉焚烧，解决破碎后的污泥输送黏、堵的问题；同时，采用钢丝胶带提升机上料至窑尾框架，解决了皮带输送入窑带来的土建费用高的问题，提升机的螺栓、料斗使用不锈钢材质，上、下部壳体部位也采用不锈钢材质，能有效缓解污泥水分带来的腐蚀。在污泥破碎方面，新开发的高效污泥破碎机，采用多层旋转链条等结构，使污泥产量达到25t/h，同时控制出料污泥粒度5mm的量在85%以上，为大掺量污泥入炉焚烧创造了有利的条件。2台破碎机（一用一备）出料污泥粒度及5mm套筛测试见图3。图3出料污泥粒度及5mm套筛测试在污泥分料入炉方面，考虑污泥掺入量非常大，分料装置设计有2套系统，每套考虑3个入炉点，合计6个点入炉，入炉点根据分解炉煤、料、风的情况进行布置。在污泥进料方面，采用污泥撒料板装置，污泥入炉分散效果更佳，同时下料管材质全部选用不锈钢，避免破碎后的污泥堵料。在清洁化生产方面，厂区道路及管廊输送和污泥储库，其中污泥储库包括：污泥卸料区、污泥堆放区、抓斗卸料区、输送转运区），选取布袋除尘器活性炭吸附系统技术的组合工艺方案。当水泥窑正常运（下转第46页）生产技术李伟明,等：大掺量市政污泥水泥窑协同处置应用-272023年第3期到310 t/h，电耗下降0.8 kWh/t。5结语合理用风是水泥粉磨工艺操作中的重要举措，合理的通风管路非标设计，影响气流阻力及流场分布，从而影响产量电耗指标。JDSC在辊压机处理偏辊等异常工况时，发现系统通风管路设计缺陷，进一步优化改进后，系统指标得以突破。（收稿日期：2023-02-10）转时通过引风机将车间内气体引向水泥窑篦冷机一段的前三室，当冷却风使用；当水泥窑停窑时，通过引风机将车间内气体引至除臭系统，处理达标后排放。库区卸料收尘器排风量按车间区域功能的需要选择合理的换气次数和排风流量，以维护车间内合理负压，同时结合扬尘浓度高污染位置设置局部除尘系统，将除尘后的气体送入储库内，作为补足新风考虑以维持储库内的负压值。根据生产线及污泥来料的情况，设计考虑除臭及收尘风量最大时的工况有：（1）水泥窑正常运行，汽车卸料进入缓冲仓工况；（2）水泥窑正常运行，抓斗上料进入缓冲仓工况（汽车可卸料）；（3）水泥窑临时停窑，汽车卸料工况；（4）水泥窑长时间停窑，汽车卸车入库工况。根据以上工况，对收尘器及除臭设备进行选型。同时，沿程皮带均考虑负压除臭。污泥储库库顶的除臭风管兼做消防排烟风管，风管采用不锈钢材质，解决2套系统在库顶布置冲突的问题。除臭工艺流程图见图4。图4除臭工艺流程图3应用情况自2021年 10月污泥投料后，生产线逐步实现了协同处置 600 t/d 干化污泥，其中 30 天性能考核期间（2021 年 12 月2022 年 1 月）数据见表 3，表 4和图5。表3入窑生料化学成分%名称平均值烧失量34.28SiO212.99Al2O32.94Fe2O32.35CaO43.49MgO0.68K2O0.26Na2O0.03表4熟料矿物组成及率值名称平均值三率值KH0.91SM2.25IM1.29矿物组成/%w（f-CaO）1.01C3S55.81C2S19.03C3A7.16C4AF12.52图5考核期间协同处置污泥量及熟料产量采用新型破碎机后，干化污泥破碎后的平均粒度为（方孔5mm筛余）13.18%。熟料3d抗压强度平均值29.7MPa，28d抗压强度平均值58.9MPa，熟料中重金属含量、尾气排气均符合相关规范。30天考核期间，干化污泥平均处置量为617t/d，平均熟料产量达到6474t/d，大幅度降低了大掺量污泥协同对熟料减产的影响，运行数据表明1t干污泥仅减产熟料0.85t，同时吨熟料标准煤耗下降5 kg/t，同时吨熟料减少20%氨水用量约0.4L/t，越堡水泥污泥处置系统清洁化生产改造项目完成后，年可协同处置干化污泥186000t，年可节约标煤10000 t，原料60000t，氨水725t，实现了污泥资源化利用。4结语根据广州市水务局公开数据显示，2021年，广州市城镇污水处理厂污泥产生总量为143.18万t（含水率80%），其中，湿污泥产量为19.751万t，干污泥（含水率 30%40%）产量 40.803 3 万 t，即越堡水泥60000 t/d熟料水泥生产线每年可处置广州市污泥总量的36%左右，成为企业在广州市生存的重要支点，同时吨污泥处置费也较为可观，为企业带来了良好的经济效益，也为广东省及广州市循环经济发展做出了突出贡献。该项目的成功运行，也成为国内单条水泥窑协同处置市政污泥量最大的处置线。（收稿日期：2023-01-31）（上接第27页）工艺装备虞露彬，等：V型选粉机系统用风改进实践-46