水泥窑协同处置固废及飞灰制盐对系统工况的影响及控制

当前固废及飞灰协同处置在我公司投用点共6个，分别为无机固废入磨、分解炉大倾角、浆渣直喷、C5溜管飞灰、窑头推雪人装置飞灰及窑头飞灰水洗取风，本文采用五级旋风筒预分解炉和5 000t/d的回转窑进行试验资料统计，将固废、飞灰从不同位置投用对水泥窑系统的影响进行论述。

1、无机入磨对系统工况的影响无机系统投用后，生料磨料层明显偏薄，平均料层厚为15~25mm，主电机电流下降10A左右，生料磨台时产量下降20t/h，生料细度偏粗，甚至运行过程中出现磨辊撞击定位销的现象。停用无机入磨系统后料层厚度恢复至30~40mm，磨况恢复稳定，生料细度恢复正常。无机固废入磨前后磨机参数变化见表1。无机系统投用以来不同物料对系统工况的影响效果有所不同，根据无机投用后系统的变化情况进行总结如下。1.1具备助磨效果的无机固废物料内含有类似分散性物质，造成物料流动性增加，入磨后生料磨料层厚度下降明显（10~20mm左右），处置此种物料需保持生料磨高料层控制，投用无机固废后既能达到合适的料层厚度，又能保持较低的主电机电流；但掺加量不宜过大，以免造成入窑入库斗式提升机冒灰。1.2不具备助磨效果的无机固废其性质与原材料类似，但其含水量的不同会影响生料磨10~20t/h左右的台时产量，造成生料工序电耗上涨0.3~0.4kWh/t，物料正常进入磨机后，磨机频繁出现饱磨塌料现象，系统工况不稳定，波动大，加入固废喷水，系统稳定程度受控，饱磨频率降低，料层稳定，系统运行工况良好。固废物料水分较小时，粉料直接进入磨机后由于物料质地较轻，直接悬浮在磨内，未得到有效的研磨，但细度又达不到出磨要求，便持续悬浮在空中，降低系统整体的粉磨效率，当磨内物料积攒到一定程度时便出现饱磨的现象。1.3无机固废内硫含量偏高无机固废的加入，造成出磨物料的SO3含量上升，当SO3含量达到0.28%以上或窑尾在线监测SO2排放量达到3mg/m3，生料磨停机后窑尾在线监测SO2排放量会达到超标（50mg/m3）的边缘。为控制此风险，一方面需增加增湿塔的喷水量，会造成增湿塔的湿底，处理过程增加安全风险；另一方面需对窑系统进行大幅度的减产，对窑系统整体运行产质量均影响较大。

2分解炉大倾角入窑对工况的影响

在同等喂料量的前提下，分解炉大倾角入窑会导致预热器负压波动增大，较正常上升400Pa左右，高温风机拉风增加20r/min，溜管温度提高10℃左右，窑内CO含量上升0.4%左右，氮氧化物含量由正常工况时900ppm以上降至800ppm以下，分解炉大倾角入窑对窑系统工况的影响见表2。原因分析如下。2.1下料孔门的开度过大下料孔门开合过程会对系统拉风量造成较大波动，动作期间会造成预热器出口负压存在400Pa左右的波动，为稳定系统运行，高温风机转速增加10~20r/min，增加熟料工序电耗0.3kWh/t左右。2.2物料粒度不均匀，热值不稳定粒度大，不分散的固废燃烧时间长，燃尽率低，不充分燃烧会产生大量的CO，一方面使得分解炉温度波动大，不利于窑况稳定和熟料煅烧，也对系统安全运行造成影响；另一方面会使分解炉温度倒挂，既不利于热工平衡，又不利于操作调整。CaCO3颗粒在分解炉中的反应受温度和CO2分压的影响，大量的CO会影响CO2分压，不利于CaCO3分解，降低入窑生料分解率，影响熟料煅烧效果。为保证分解率的稳定，溜管温度较平常上提5~10℃，影响熟料标准煤耗上涨0.2~0.3kg/t。

3、浆渣直喷入窑对工况的影响3.1当处置物料为低热值污泥类时由于浆渣水分大、黏度大，燃烧时间长且燃烧不充分，燃烧过程会产生大量CO。这部分CO一方面会占用煤粉燃烧空间，使分解炉不同位置温度场不均衡，一方面也会占用氧气资源并形成大量CO2，影响CaCO3分解时间，降低分解炉效率，浆渣影响熟料煅烧的因素主要有水分、热值和有害成分，引起烟室结皮，导致系统通风不畅。3.2当处置物料为污水类时将污水蒸发需吸收大量的热量，按照1t/h的喷入量时，理论需增加0.1~0.2kg/t左右的标准煤耗；同时针对投用所产生的CO含量的增加及窑尾结皮的增加，高温风机拉风增加约20r/min左右，影响熟料电耗0.3kWh/t左右。同时由于浆渣水分较大，喷入分解炉内对分解炉的耐火材料使用寿命影响较大，建议使用过程中尽量掺加具备一定的热值或油脂类物料，防止物料燃烧造成分解炉燃烧效率的下降。表3为浆渣入窑对窑工况的影响。

4、C5溜管飞灰入窑对系统工况的影响飞灰入窑会造成窑系统煅烧质量的下降，游离钙偏高现象时常发生，窑系统工况波动较大，通过对入窑成品灰细度进行检测，200μm筛筛余6.76%，80μm筛筛余22.8%，从成品灰细度方面分析，成品灰细度存在不均匀现象，粗颗粒与细粉料差别较大，入窑物料在窑内可能存在三种情况：（1）粗颗粒物料进入窑内未得到充分的煅烧便被包裹在生料内，煅烧过程不充分。（2）细粉料由于物料较轻进入斜坡的飞灰被窑内风带入伞顶、缩口，甚至分解炉，影响分解炉内部煤粉的燃烧效率及运行阻力。（3）正常入窑的物料可能存在分布不均匀现象，同时由于物料温度从50℃左右在窑内要被迅速加热到1 100℃左右，要吸收大量的热量，通过测算，2t/h的飞灰入窑，折合成我公司使用煤粉热值21 736kJ/kg，需要多用124.05kg/h煤粉，且不包含飞灰内部发生化学反应及其他吸热反应过程所需热量。由此造成窑系统过渡带、烧成带内部温度下降，物料被带起的高度降低，窑电流下降。

5、窑头推雪人装置处飞灰投用对工况影响正常飞灰是由C5溜管投用入窑，但对窑系统工况影响较大，所以尝试从窑头推雪人装置处进行投用，该位置投用时间较短，根据投用参数变化情况（见表4），主要影响因素在二次风温及窑内CO含量。二次风温对比下降50℃，窑内CO含量上升0.4%左右。通过近期窑头飞灰系统的投用，分析发现存在以下问题：（1）飞灰下料不稳定，只能通过调整下料阀门来送料，没有办法准确控制来料量的多少，存在下料不匀的现象。（2）飞灰输送泵的动作是根据管道内物料的多少进行泵送，存在输送泵连续打料的现象，造成回转窑二、三次风温的波动及窑头用风的不平衡，系统CO含量持续性上升。（3）窑头飞灰主要运行路径是回转窑及三次风管，只有极少量的飞灰通过篦冷机风管被带走，随篦冷机物料输送走的部分几乎没有，飞灰内硫含量过高此情况极有可能导致飞灰黏附在预热器上升烟道或下料溜管上形成结皮，严重时会出现堵塞现象，也会造成窑内副窑皮上涨，窑内通风面积下降，煤粉燃烧不完全，影响正常生产。

6、固废投用对熟料煅烧质量的影响固废中影响熟料煅烧的有害化学成分主要有：硫、氯、重金属、碱金属等。主要影响有：（1）导致烟室结皮、窑内结圈，影响通风；（2）液相提前出现，窑尾结圈频繁涨掉，甚至出现包心料的现象；（3）黏度低导致窑皮酥、脆，烧成温度自然降低，煤粉燃烧不完全，存在还原气氛，造成熟料内有黄心料的现象产生；（4）液相量增多，烧成带结大块，煅烧温度降低，游离钙高，熟料强度低；（5）入窑物料不均匀造成物料煅烧不稳定，加上包心料的产生造成熟料内掺杂飞灰料，造成熟料强度的下降。

7、飞灰系统对发电工况的影响

在投入飞灰水洗系统运行期间，使用了一部分窑头高温、低温废气、主蒸汽及发电纯水，通过相关参数统计对比，飞灰水洗系统及MVR系统投运后，入AQC锅炉风量减少了4.8万Nm3/h，AQC锅炉主蒸汽流量减少了4.5t/h，影响发电负荷960kW左右，影响吨熟料发电量4.2kWh/t，AQC锅炉风量仅16.2万Nm3/h左右，锅炉入口温度427℃，属于超温运行，大大增加了爆管风险，严重影响了锅炉的稳定运行。另投入飞灰制盐系统，消耗发电主蒸汽0.74t/h，消耗减温纯水0.63t/h，总计消耗纯水1.37t/h。飞灰水洗系统对发电工况的影响见表5。

8、固废投用建议8.1无机入磨方面对料坑进行规划分区管理，结合对入厂物料的分析检验结果，按照热值高低、主要有害元素含量及物料性质，将物料放置到不同储坑，利用行车抓斗按照配伍方案实现物料的配伍控制；同时根据生料磨料层厚度来调整掺入物料，保证料层稳定及无机物料的稳定掺加。8.2分解炉大倾角投用方面（1）大倾角物料应满足物料粒度小，分散程度高，不能成团入分解炉，且需含有一定的热值，进入分解炉后能够快速燃烧释放热量；（2）下料口尽量缩小，要保证物料入炉平稳过渡，避免出现系统负压波动过大，造成系统煅烧质量的波动甚至分解炉塌料的现象发生，建议尽量少投用，有具备条件的物料进厂，可尝试投用。8.3直喷系统投用方面（1）保证入分解炉物料的含水量尽量在50%以下，过多的含水量蒸发需要吸收大量的分解炉热量，影响分解炉的煅烧；（2）均匀喷入含高热值的物料如废油、含热量的污泥，替代煤粉的燃烧，减少单方面从分解炉吸收热量。8.4飞灰系统投用方面（1）尝试在飞灰系统输送上增加稳流仓及计量设备，稳定飞灰送料，使飞灰平稳下料；（2）根据飞灰内有害物质对窑系统结皮的影响，加强结皮清理频次，减少对窑系统的影响：如系统结皮较多，对工况影响较大，可选择减产运行，以窑系统稳定运行为主，后续不断摸索调整。8.5高低温取风调整方面（1）在AQC锅炉入口温度高于430℃时，发电操作员与飞灰操作员联系，适当让风给发电，以提高锅炉风量，降低锅炉温度，或增加篦冷机冷风量，但会造成系统电耗的上涨；（2）当蒸发制盐系统在升温过程中需要调整蒸汽使用量时，需提前与发电操作员联系，做好发电各项参数调整。8.6循环取水方面在飞灰水洗需使用