水泥窑协同处置废弃物系列:废弃物喂入方式及影响

首页 2020-03-26 09:18:31

北极星固废网讯:利用水泥窑协同处置废弃物是我国水泥行业近年来及未来一段时间发展的重要方向。目前,我国已建成水泥窑处置废弃物生产线约160余条,其中生活垃圾处置生产线约60条,年处置能力约700万吨;污泥协同处置生产线约40余条;危险废弃物约60余条。如何辨识并减少协同处置废弃物对水泥窑的影响,优化并提高水泥窑处置废弃物的能力,是诸多水泥企业关心的问题。本公众号拟推出水泥窑协同处置废弃物的系列文章,阐述水泥窑协同处置废弃物的相关问题。

水泥窑协同处置废弃物系列之一:废弃物喂入水泥窑的方式及影响

简单来讲,所有废弃物进入水泥窑都可以分为气体进入(如生活垃圾气化炉)、液体喷入(生活垃圾渗滤液喷入等)和固体加入(几乎所有)三类。本文分别阐述三类废弃物加入窑炉方式,并重点从工艺角度出发谈下其对窑炉运行的影响。

1、气体进入

废弃物产生的气体主要包括采用气化炉处理生活垃圾时产生的气体、生活垃圾预处理过程中产生的臭气、污泥干化时产生的气体、污染土脱附时产生的气体等。

上述气体通常都需要送入分解炉中进行进一步的焚烧处理。其对于系统的影响包括如下几点:

(1)气化炉及管道系统阻力与窑系统阻力的平衡问题(2)气体入炉温度、流量及成分波动对分解炉稳定运行的影响(通用)(3)气体燃烧产生烟气对于预热器系统阻力及高温风机的影响(通用)(4)对于窑尾系统温度分布的影响(通用)(5)气体(可燃气体)进入分解炉后与三次风的混合燃烧问题,若不能燃烧完全必然会产生大量CO气体(6)气体携带的有害组分对于结皮堵塞的影响(通用)(7)其它问题,比如污染物排放及对于脱硝系统的影响等

2、液体喷入

废弃物处置中的液体主要包括生活垃圾渗滤液、一些废液(如酸液、碱液)等。

这部分的液体通常会喷入窑炉高温部分进行处置。由于液体处置量一般不大,其影响也相对较小,主要包括如下几点:

(1)液体中含有的部分组分对于SNCR脱硝系统的影响(如氨氮),对窑炉稳定运行的影响(如碱、氯等)(2)液体中含有的大量水分气化所消耗的热量,及因此产生的大量烟气对窑尾系统压力分布、温度分布及高温风机等影响(3)液体流量、成分等波动对窑炉影响(4)其它影响:如对设备的腐蚀等

3、固体加入

几乎所有处置废弃物的水泥企业都涉及到固体加入,包括生活垃圾、干燥后的污泥、固体危废等等。对于固体废物(部分或全部)入炉来讲,其通常加入分解炉的某个部位。具体如下图所示:

水泥窑协同处置废弃物系列:废弃物喂入方式及影响

其中,1)加入分解炉后,较大重量的废弃物因烟气托不住而掉到烟室2)是部分较高热值的废弃物在窑头主燃烧处置(目前国内较少)3)加入分解炉后,较轻重量的废弃物随分解炉烟气向上运动,部分在分解炉内燃尽,部分可能会继续随生料入窑4)是部分较大尺寸的废弃物直接喂入烟室处置(目前国内很少)

因此1)和3)是讨论的重点。对于1)来讲,重点在于如何减少掉入烟室的颗粒量!较大重量的颗粒掉入烟室,其对窑炉的影响主要表现为:

废弃物中的含碳组分在此燃烧,引起局部还原气氛,导致硫酸盐大量分解,硫循环加剧,影响窑炉正常运行

大尺寸的废弃物其灰分尺寸也较大,掺入熟料中可能会影响熟料质量

废弃物中可燃组分在此燃烧,形成的高温使熟料液相提前出现,窑尾结圈

可能会影响窑内通风

对于3)来讲,重点在于提高分解炉出口处废弃物的燃尽率!其对窑炉的影响主要有以下几点:

如果部分废弃物随热生料入窑,其影响如同1)所述

部分废弃物在分解炉出口未燃尽,表明废弃物的热焓未得到有效利用,处置废弃物所带来的燃料替代价值就会降低

如果未燃尽,分解炉出口CO浓度将显著升高,使得预热器整体温度升高,C1出口温度增加更加显著

如果未燃尽,烟气中过高的CO浓度将会影响SNCR脱硝效率

如果未燃尽,可能会影响其它污染物排放

除此之外,固体废弃物的加入同样会产生一些通用问题,包括:

入炉固体流量及成分波动对分解炉稳定运行的影响(通用)

燃烧产生烟气对于预热器系统阻力及高温风机的影响(通用)

对于窑尾系统温度分布的影响(通用)

携带的有害组分对于结皮堵塞的影响(通用)

总体而言,从工艺角度出发,无论废弃物以何种形态加入窑炉,必然会对窑尾系统用风、温度分布、稳定运行等产生一定影响。但是对于气体形态来讲,关键在于平衡管道系统阻力及保证可燃气体与三次风的充分混合燃烧;对于液体形态来讲,当其处置量较大时需注意核算热量收支及庞大的水蒸气量;对于固体形态来讲,尽量减少大尺寸的废弃物直接落入烟室,以及提高废弃物在分解炉内的燃尽率则是关键!

参考资料:Cortada Mut, Maria del Mar. Sulfur Release during Alternative fuels Combustion in Cement Rotary Kilns[D]. Technical University of Denmark, 2017.

原标题:水泥窑协同处置废弃物系列 之一:废弃物喂入方式及影响

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