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        技術 | 熱盤爐處置生活垃圾在某公司的應用

        來源:《河北金隅鼎鑫水泥有限公司》 發布日期:2021/10/28 編輯:張翀
        核心提示:熱盤爐處置生活垃圾在某公司的應用

        前言


        隨著我國經濟飛速發展,人民群眾生活水平不斷提高,據統計人年均垃圾產生量達到0.2t以上,以我公司所在石家莊市鹿泉區為例,截止2018年底,區內常住總人口46.96萬人,平均每年將至少產生生活垃圾9.39萬t,同時尚有一定數量的農業秸稈、樹木枯枝、工業可燃固廢需要進行無害化處置,亟需一個技術恰當、環境友好的處置項目作為市政配套項目消耗生活垃圾,以免對環境產生巨大破壞。水泥窯協同處置是水泥生產行業提出的一種有別于其他傳統廢棄物處置方式的新手段,是指將經過預處理后滿足特定要求的固體廢物在適當的位置投入水泥窯系統中,在進行熟料生產的同時,利用水泥窯系統特有的堿性、高溫環境實現對固體廢物的無害化處置過程。上世紀70年代,歐洲的一些水泥廠就開始嘗試使用可燃性廢物作為替代燃料研究和協同處置固廢實踐,相比之下,我國水泥窯協同處置起步較晚。2006年發布的《水泥工業產業發展政策》,開始鼓勵水泥廠作為固廢處理綜合利用企業,2013年12月,原環保部發布《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》和《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》,并于2014年3月1日實施,為水泥窯協同處置廢棄物工程的設計、實施和運行提供了相關依據。2014年,原國家發改委、工信部等七部委聯合下發了《關于促進生產過程協同資源化處理城市及產業廢棄物工作的意見》,將水泥窯協同處置列入重點支持領域。2016年10月,在原工信部發布的《建材工業發展規劃(2016~2020年)》中,明確提出支持利用現有新型干法水泥窯協同處置生活垃圾、城市污泥、污染土壤和危險廢物,并將其列入重點推廣工程。一系列產業政策的陸續發布,促進了水泥窯協同處置行業的快速發展。


        一、某公司熱盤爐處置固廢項目


        1.1 項目簡介


        某水泥有限公司現有兩條4000t/d熟料新型干法水泥生產線,水泥窯協同處置生活垃圾項目建設在二線,原料磨為ф1.8m×1.4m輥壓機終粉磨和一套ф4.6m×10m+3.5m中卸球磨,窯系統主要配置為五級雙系列旋風預熱器、ф4.8m×72m回轉窯、TCFC5500第四代步進式篦冷機。


        1.2 固廢處置工藝介紹


        過多輪次考察對比,綜合比較爐排爐、氣化爐、熱盤爐等不同處置工藝的優缺點,考慮可燃固廢的前置處理需求、熱量有效利用率并結合投資預算等各方面因素,公司最終采用了“機械生物法預處理+熱盤爐焚燒”水泥窯協同處置工藝。項目設計日處置綜合固廢500t,利用公司二線4000t/d熟料生產線,配套建設固廢破碎預處理系統、抓運計量及輸送系統、熱盤爐焚燒系統、旁路放風系統、除臭系統、消防系統。項目工期8個月,經過調試2020年1月12日正式達產。


        項目采用FLSmidth HDR63-8型熱盤爐,熱盤爐為史密斯公司針對水泥窯系統處置可燃固廢專門開發的專用設備,其優點為對來料的水分、粒度、品種適應能力強,主要依靠由篦冷機通向分解爐的約800~1000℃的高溫三次風對固廢進行引燃,并可在爐內少量補充燃煤,以提高固廢燃盡率。出熱盤爐氣體進入分解爐內,不可燃垃圾殘渣進入窯系統,整個處置系統無外排口,完全滿足環保要求。


        主要工藝布置為將原有的三次風管及分解爐最下節拆除,將三次風入爐形勢由雙側對進型改為單側進入,對最下節分解爐進行改造,將熱盤爐串入三次風管入分解爐處,達到固廢在線焚燒、熱量高效利用的設計目的。


        二、系統改進經驗分享


        2.1 分解爐改造方案的優化


        方案原定于將分解爐下部爐容縮減250.35m3,通過借鑒其他項目的經驗和教訓,為避免因分解爐減容對系統產量的影響,設計上對分解爐上部進行擴容改造,改造后減去錐部縮減部分,總爐容反倒增加了294.53m3,系統投產后從運行情況上看,熟料日產量較改造前有所提高。


        2.2 入熱盤爐鎖風裝置改進


        與該公司使用相同處置工藝的其他項目,其垃圾喂料鎖風裝置一般由三道鎖風閥組成,但是在運行過程中,系統突顯出喂料不連續、鎖風效果差的缺點。將其優化改為雙軸的無軸鉸刀,改進后利用料封起到了很好的鎖風效果,另外解決了三道鎖風閥易堵料問題,增加了入爐物料連續性,更加安全、穩定、可靠。


        2.3 上升煙道尺寸優化


        項目實施后,由于熱盤爐的嵌入,上升煙道由原設計的圓形煙道改變為方形煙道,在其他項目上,考慮等面積置換原則,煙道尺寸設計為2200mm×2200mm。但是在實際運行過程中,由于方形煙道存在結構性缺陷,煙道內風速不勻,在拐角處易產生結皮,造成窯內通風不足,對熟料生產造成不利影響。公司項目借鑒其他項目經驗教訓,將方煙道尺寸改為2500mm×2500mm,保證了窯內的通風順暢,確保了正常煅燒,為窯系統穩產高產奠定了基礎。


        2.4 增加均勻布料裝置


        為了使固廢能夠均勻穩定的喂入熱盤爐內,減小因喂料量波動對系統造成的不利影響,其他項目在板喂機下方入喂料稱之前安裝了一臺穩料破碎機,而該公司則采用了自主設計的ф1000mm布料輪。通過布料輪與喂料板喂機反向轉動,結合布料輪表面焊接的呈分散型布置的分料錐,使通過布料輪的固廢保持較為均勻的厚度,不但較使用破碎機節省了設備投資,同樣達到了均勻喂料的目的,實際效果良好。


        2.5 設計旁路放風系統


        在處置生活垃圾過程中,垃圾中的塑料制品將大量氯離子帶入熟料燒成系統,造成系統結皮增多,阻力增大,增加系統結皮堵塞風險,公司結合各種旁路放風的技術特點,與設計方合作,優化了旁路放風技術方案,投運后效果達到預期,旁路放風流程圖見圖1,旁路放風系統優化前后氯離子數據見表1。



        2.6 降低垃圾灰分對燒成系統的影響


        受垃圾產地不同、是否為掩埋挖出垃圾、季節不同的因素影響,其成分波動較大,由于焚燒后剩余的殘渣、灰分入窯參與配料,引起出窯熟料質量產生階段性波動。為了降低固廢處置對熟料質量的影響,公司對不同區域的垃圾分別存儲,并根據取樣分析結果按比例搭配焚燒,出窯熟料質量恢復穩定。


        2.7 降低滲濾液處置對系統影響


        考慮到水處理系統投資較大,經效益核算,公司采用直接入爐焚燒的方式處置生活垃圾滲濾液。參考其他項目經驗,初期滲濾液噴入點選擇在倒掛風管中部,遠離分解爐煤粉燃燒區域。運行一段時間后發現滲濾液噴入區域結皮嚴重,為了降低堵塞預熱器的風險,將滲濾液噴入點移至分解爐下部,夏季高峰期日可安全處置滲濾液60~70m3。在高峰期大量滲濾液的噴入破壞了分解爐正常的溫度場分布,系統CO會相對升高,影響氨水的反應效率,氨水用量有所升高。


        2.8 熱盤爐補燃系統改進


        設計階段,為減少殘渣對熟料煅燒的影響,公司和設計方溝通在熱盤爐入口配置了補燃噴煤,根據垃圾的易燒情況,可在線調整煤粉噴入量,控制爐內溫度,提高垃圾燃盡率,從使用效果看CO有明顯的降低,系統穩定性有所增強,不過由于位置選擇不當,使用前期發生耐火材料及熱盤爐殼體被燒壞問題。針對此情況,公司對噴煤管頭部結構及噴入位置進行了優化,噴煤管頭部改為鴨嘴形,使火焰形狀變為上下寬左右窄,位置調整至下料位置中心線上,充分利用爐內空間,避免對耐火材料及設備造成損壞,后期運行情況良好。


        2.9 儲池防滲加高效果及費用


        通過吸取其他項目儲池防滲高度不足,后期增加存儲量后部分滲濾液通過建筑結構縫隙發生滲漏的經驗教訓,公司將防滲高度由原設計8m提高到14m。從目前運行情況看,儲池防滲高度優化后垃圾儲量可增加3800t,滲濾液在垃圾高位儲存狀態下,未發生泄露現象,儲池及固廢樓環境良好,發酵好的垃圾燃燒性能提高,有利于系統穩定運行。


        2.10 管狀皮帶密封經驗


        針對生活垃圾輸送的特殊性密閉要求,公司對管狀皮帶采用鋁合金門框+有機玻璃的組合方式進行全包裹密封,頂部采用冷軋板,并粉刷防火涂料;達到了既美觀大方又安全可靠的效果,另外整個廊道上方安裝了除臭管道,采取負壓運行,輸送廊道用彩鋼板進行二次密封,有效的避免輸送過程中異味外漏造成的環境污染。


        熱盤爐處置固廢項目優化運行效果見表2。


        表2 熱盤爐處置固廢項目優化運行效果



        三、項目運行總結


        從項目運行效果看,由于熱盤爐工藝為在線處置,充分利用了垃圾所含熱量,有利于系統標煤耗的降低。但是部分不可燃的金屬物質及殘渣,會隨同熟料一起排出,影響熟料的質量和外觀,加之垃圾灰分對熟料配料穩定性的不利影響,造成系統投運初期熟料質量短期波動。公司通過增加均布設施、不同產地、成分垃圾均化搭配、熟料輸送設備上增加多道除鐵器等措施,基本消除了水泥窯協同處置系統對熟料生產的不利影響,而且由于分解爐進行了加高擴容,熟料臺時較改造前不降反升。


        截至2020年12月,公司利用水泥窯協同處置系統共處置鹿泉及周邊縣區生活垃圾、制鞋下腳料、農作物秸稈、玻璃鋼邊角料等固廢合計8.5萬t,有效遏制了夏季垃圾圍城、秋天落葉亂堆、農村秸稈露天焚燒等重大環境問題的發生,真正達到了“綠水青山”環保發展。


        作者:賈立梅,張志強

        來源:《河北金隅鼎鑫水泥有限公司》

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