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杭世珺:多只工艺路线和案例了解污泥水泥窑协同处置现状
发布者:组织者  通告时间:2019-08-09  浏览次数:401  来:给水排水 作者:杭世珺

本文分析了污泥水泥窑协同处置的国内外应用现状,统计了本国部分相关项目的重要工艺条件和处理范畴,归纳总结了污泥水泥窑协同处置技术的特征和优势。通过现场调研和分析,提出了本国污泥水泥窑协同处置的6种工艺路线,连通过工程实例对各工艺路线加以证实。


0 概述

乘我国市政污水拍卖行业的繁荣发展,污染治理成效明显,钱柜娱乐777官网工厂污泥产量逐年增多,我国城市和县钱柜娱乐777官网设施2016年脱水污泥(80%含水率,下同)产量达到4 760万t,由于本国长期以来“重水轻泥”,有关设施建设没有同步跟上,污泥处理处置问题决不能取得实惠解决,形势异常严格。目前我国污泥处置主要为填埋为主,那个污泥消纳能力、环保指标、资源化利用等方面都未能满足要求。污泥水泥窑协同处置技术有焚烧温度高、查办彻底、灰渣直接利用、不论第二次污染,一站式无害化处理的特征,凡是污泥无害化处置的方法有,国内外都发生成熟的使用案例。本文在头的调研和研究的基础上,总结了该技术的国内外研究和使用现状,针对该技术的使用边界条件、重要技术参数作了详细的分析,提出了该技术未来的使用前景,啊污泥水泥窑协同处置提供技术支持。

1 国内外污泥水泥窑协同处置的使用现状

在欧美国家,污泥水泥窑协同处置起步较早,形成了完全的法律政策体系并取得了比较广泛使用。近来,日本、瑞士、德国的污泥在水泥窑协同处置的比重分别为28.7%(2015年)、19%(2003年)和14.6%(2010年)。美国发生将近200 所钱柜娱乐777官网厂以焚烧方式处理污泥,占全国污泥处理总量的20%,其中6%的污泥采用协同焚烧方式处置。

我国是水泥生产大国,污泥水泥窑协同处置项目逐年增多,已经成为我国污泥热化学处理处置的手段之一。目前我国已经建成污泥协同处置设施的水泥熟料生产线30~40长,其中部分品种的中心情况要表1所示。

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2 污泥水泥窑协同处置技术的特征和优势

造福用水泥回转窑焚烧污泥,调减了残渣、大量污染物、重金属等无序排放造成的环境污染。水泥生产过程中,高温煅烧可分解污泥中的有机物、水泥熟料矿物的水化过程可稳定重金属,实现污泥的无害化;污泥中的灰分而作为熟料生产的原料,实现污泥的资源化,体现了循环经济“减量化、再利用、再循环”的标准,切合循环经济发展模式。

2.1 有机物分解彻底

水泥回转窑内高温、丰厚的停留时间和浮动状态可因保证污泥中的有机物彻底分解。硅酸盐水泥熟料的生产原料主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3相当成份,各种原料磨成细粉后,依照适当比例混合并在水泥回转窑内烧至部分熔融,取得以硅酸钙为重要矿物成分的回硬性胶凝物质。水泥熟料生产中,啊保险CaCO3说为CaO,说炉的气流温度控制在850~1 100 ℃;在转窑内,硅酸三钙(C3S)在出现液相以后才能够形成,扭转窑内物料烧成温度1 450~1 550 ℃,炉内最高的气流温度可达1 700~1 800 ℃;品从窑尾到窑头总的停留时间在40 min左右;气在超越950 ℃以上温度的停留时间在8 s以上,超过1 300 ℃以上停留时间超出3 s;还窑内物料呈高湍流化状态,二噁英等稳定有机物等为能够被完全分解。水泥回转窑是一个热惯性很大,异常平静的燃烧设备,不会因为污泥投入量和性的变化,导致很的温度波动,系统易于稳定。

2.2 第二次污染少

水泥熟料生产用的原料成分决定了水泥回转窑内的碱性气氛,它可以有效地抑制酸性物质的下,使得SO2和Cl-相当化学成分化转向为盐类化合物并可以固定;水泥回转窑可以污泥中的绝大部分重金属离子固化在熟料中,但是有效避免其释放和扩散;污泥所含各类物质经水泥回转窑处理后只存在于熟料和烟气中,熟料和烟气在上相应标准后进行应用和下,和污泥单独焚烧相比,在水泥窑特定工况下,烟气和飞灰的第二次污染风险小得多。

2.3 环境和经济效益显著

造福用水泥回转窑来惩罚污泥,虽然要在工艺设备和为料设施方面进行必要的改造,连要新建污泥贮存和预处理设施,但是同新建专用污泥焚烧厂相比,不需要新建焚烧炉,投资明显降低;对于在水泥熟料生产设备的地方,在还不具备建设永久性污泥处理设施的情况下,使用该工艺有利于污泥就地消纳,简化了工艺环节;通过污泥处置与资源能源回收利用的好结合,实现了污染物排放总量的实质性降低,切合循环经济的进步要求。

3 污泥水泥窑协同处置的工艺路线

污泥水泥窑协同处置,应为满足如下条件:

(1)水泥窑系统能够保持安定运行;

(2)水泥熟料生产和污染物排放均可相关标准;

(3)有一定的经济效益。

污泥预处理工艺和水泥窑投加点是工艺路线中的两只重要因素,所以分类,我国污泥水泥窑协同处置的重要工艺路线而分为以下几种:

(1)污泥脱水——窑洞尾烟室投加;

(2)污泥深度脱水——说炉投加;

(3)污泥直接/间接干成——说炉投加;

(4)污泥脱水——气化炉投加;

(5)污泥脱水——增湿塔喷雾干燥——说炉投加;

(6)污泥/污泥焚烧灰渣——原料投加。

以下简要介绍各个工艺路线的代表性案例,其中多数案例经过实地调研。

3.1 污泥脱水——窑洞尾烟室投加

《水泥窑协同处置污泥工程计划规范》(GB 50757—2012)规定,含水率为30%~80%的污泥可从窑尾烟室处进料,但是宜设置喷枪等强制给料设备,还烟室内温度下降宜控制在100 ℃中,防止造成有堵塞结皮。《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(HJ662-2013)提出,含水率高还是块状废物应优先选择从窑尾烟室投入。目前国内使用最广泛的水泥窑协同处置技术是含水率70%~80%的脱水污泥直接进入窑尾烟室焚烧,占全部处生产线的50%以上。

重庆全市发出48长新型干法水泥熟料生产线,其中17长生产线利用水泥窑协同处置污泥,以上绝大部分设施均为脱水污泥直接泵送到窑尾烟室。重庆主城区脱水污泥利用水泥窑协同处置已呈常态化,直至2015年,重庆水泥铺已经办主城区污泥26万t。重庆拉法基南山工厂的污泥处置设施自2008年即投产运行,该厂在2000 t/d和2500t/d生产线各1长,脱水污泥通过柱塞泵分别输送到2长生产线的窑尾烟室。目前设施运行状况良好,脱水污泥设计设计总处理量100t/d,其实处理量为120~130t/d,高可达150t/d。

江苏某水泥窑协同处置企业以脱水污泥以5 t/h 的照耀加量通过柱塞泵输送到分解炉,察觉在做好入窑前分析并严格控制添加比例的情况下,照耀加市政污泥对水泥熟料的f-CaO和28 d抗压强度等质量指标没有明显影响;针对水泥生产无明显影响。

3.2 污泥深度脱水——说炉投加

《水泥窑协同处置污泥工程计划规范》(GB 50757—2012)规定,含水率不超过30 %的污泥可从讲炉处进料,立即就需要对污泥进行干成处理,但是实在很多种被深脱水污泥也进入分解炉协同处置。

上海万安华新水泥有限公司在1 500 t/d生产线1长,脱水污泥设计处理能力60 t/d,其实处理量可达6 t/h。污泥在钱柜娱乐777官网厂深度脱水后(含水率50%~55%),投入分解炉底部。污泥经隔仪式板框压滤机处理,污泥调质主要采用采用石灰(10%~15%),其他药剂均不含氯,所以保证了水泥窑的操作条件,表现图1。

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华新水泥(武穴)有限公司水泥熟料生产线规模分别为6000t/d和4800t/d,建有污泥深度脱水及直接涉及成处置设施,造福用水泥窑三次风作为热源,在球磨机内以污泥由55%涉及成至30%以下,计划脱水污泥处置能力1500t/d。涉及成污泥投入分解炉焚烧处置。

华新水泥(黄石)有限公司2长水泥熟料生产线规模为5500t/d,针对RDF和污泥协同处置,脱水污泥设计处理能力100t/d。污泥在预处理厂深度脱水后(含水率50%),和RDF在和层投入分解炉。

山东山铝水泥有限公司水泥熟料生产线规模分别为3000t/d和3500t/d,脱水污泥设计处理是2×200t/d,计划、收污泥含水率为30%,其实接收污泥含水率为55%,2长生产线实际处理污泥250t/d,污泥进入分解炉焚烧处置。在水泥熟料不减产的情况下,少条生产线可办含水率55%污泥250t/d,表现图2。

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遵义三岔拉法基瑞安水泥有限公司水泥熟料生产线规模为4600t/d,针对RDF、地煤灰和污泥协同处置,脱水污泥设计处理能力360t/d。污泥在钱柜娱乐777官网厂深度脱水至含水率60%以后,通过汽车运输至水泥厂,照耀加至分解炉下部,表现图3。

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3.3 污泥直接/间接干成——说炉投加

广州市越堡水泥有限公司水泥熟料生产线规模为6000t/d,计划脱水污泥处理能力600t/d。脱水污泥在厂内经直接涉及成处理后(含水率控制在25%以下),投入分解炉中部。在污泥直接涉及成单元中,使用窑尾烟气作为热源,烟气经高效旋风收尘器收尘后经过风机升压进入干燥机,污泥和烟气在干燥机内完成热交换后向上旋流动,通过布袋收尘器进行气固分离。烟气由石灰石-石膏脱硫系统和高温生物滴滤塔除臭系统净化后排放。尤其堡公司目前干基污泥处置量为水泥熟料产量的3%,立即是由于热源限制、污泥有害成分控制和水泥生产要求多重因素影响的。根据其运转经验计算,墨守成规条件下干污泥添加比例可为5%,最大投加量可达6%~8%,表现图4。

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首都水泥厂水泥熟料生产线规模分别为2000 t/d和3000t/d,使用其中的3000t/d水泥回转窑对危废物和污泥协同处置,计划脱水污泥处理能力500t/d。脱水污泥在厂内经涡轮薄层干成处理后,含水率从80%降至35%(一半干成)或者10%(全干成为),投入分解炉之上的预燃炉。在污泥涡轮薄层干成单元中,使用2长生产线的窑尾烟气作为热源,烟气经导热油换热用于加热干燥器内的污泥,涉及成污泥和气体经过旋风分离器和袋式收尘器分离,污泥经螺旋冷却后进分解炉底部;蒸汽经过离心机抽取循环后经过热交换器重新被烧后大部分回至干燥器的开始端。啊保险干燥回路在常压和有些负压状态下运作,从污泥干燥过程回路抽取少量蒸汽经过冷却塔冷却后(不凝气体)送入水泥窑焚烧。污泥协同处置对熟料品质基本无影响,表现图5。

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3.4 污泥脱水——气化炉投加

部分水泥铺依托水泥窑设置气化炉等专用焚烧炉对垃圾和污泥混合处理。

为什么芝娟等在2000年在上海市万安集团采用水泥窑流态化焚烧分解炉进行了燃烧污泥半工业试验。通过对含水率75%的活污泥、石化污泥及那个自然干燥物(含水率约65%)进行着处理,流动态化焚烧分解炉的燃烧区温度850~900 ℃,气停留时间≥5.3 s,并且在悬浮态下进行能够保证气体中的有害物燃尽。燃后的物品随气流进入旋风筒,通过旋风筒分离后进水泥生产系统。

安徽铜陵海螺水泥有限公司水泥熟料生产线规模分别为4 000 t/d和4 500 t/d,一期工程采用4 500 t/d生产线对生垃圾和污泥协同处置,脱水污泥设计处理能力30 t/d。污泥经螺杆泵输送,通过2单投加点上气化炉,并且预留进入窑尾烟室的大道。气化炉内的物品在500~550 ℃的温度条件下和炉内高温流动介质(流动化砂)充分接触,部分物料欠氧燃烧向流动介质提供热源,其他有气化后形成可燃性气体送往分解炉内进一步焚烧,表现图6。

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3.5 污泥脱水-增湿塔喷雾干燥-说炉投加

陕西声威建材集团有限公司2长水泥熟料生产线规模都为2 500 t/d,造福用水泥窑窑尾废气进行污泥雾化干燥及共同焚烧。计划脱水污泥处理能力500 t/d。项目应用窑尾增湿塔作为污泥雾化干燥的重要设施,涉及成后污泥(含水率30%)照耀加至分解炉处置。运行结果表明,市政污泥加入后对水泥生产和熟料质量均无不良影响。跑消耗热量平均为3 105 MJ/tH2O(全系统热量消耗),表现图7。

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3.6 污泥/污泥焚烧灰渣——原料投加

富阳南水泥有限公司、桐庐红狮水泥有限公司、杭州钱潮水泥有限公司在2011~2012年对杭州市政及造纸污泥进行了水泥窑协同处置试验工作。照耀加方式为在原料端与石灰石、砂岩等混合配料后在。由于《水泥窑协同处置污泥工程计划规范》(GB 50757—2012)的强制条款规定“含有有机质的污泥严禁为生料或煤粉喂料方式入窑”,因为这目前此类项目的照耀加污泥点大部分成窑尾烟室或分解炉。

4 总结

本文分析了污泥水泥窑协同处置的使用现状和特点,提出了6种工艺路线并介绍了相应工程案例,关于同处置污泥对水泥窑的影响和此类污泥处置方式的模式预测、建议和展望,以在下篇中阐述。

微信对原文有修改。给水排水公号标题:给水排水丨杭世珺:6长工艺路线、多只工程实例告诉你污泥水泥窑协同处置现状,原文标题:污泥水泥窑协同处置现状和展望(达到);作者:杭世珺、关春雨、戴晓虎、为什么芝娟;作者单位:输控水务集团有限公司、同济大学环境科学与工程学院、受到材国际研究总院。刊登在《给水排水》2019年第4希望。

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