水泥窑协同处置危险废物配伍因子对窑系统的影响及控制措施

水泥熟料煅烧过程中，系统中的氯在合适的温度和烟气气氛下，与碱性元素结合，生成氯的无机化合物，与气体中的氧、氮结合，生成氯的有机化合物，在烧成系统中、低温部位的装备内，形成物料黏堵、结皮，对生产运行产生影响。对水泥熟料煅烧产生影响的，并不是单元素氯，而是氯化物或与其他元素化合组成的复合化合物，这些化合物的挥发温度和熔融温度一般较低，在系统内循环富集，影响生产。

1、水泥窑协同处置对系统的影响1.1窑内结圈我公司有一条2 000t/d水泥生产线，采用RSP分解炉，配置一套SMP危险废物处置装置，2020年7月生产期间，出现游离钙合格率从90%下降到60%，出窑熟料3d抗压强度从31MPa降到平均25.6MPa，严重影响产品质量，熟料化学分析结果如表1所示。从表1可以看出，2020年7月23~26日熟料中氯离子含量明显增加，观察回转窑筒体扫描情况（见图1）发现，筒体结圈严重，煅烧带筒体最低温度达到112℃（回转窑筒体煅烧带温度应不低于150℃），结合筒体扫描情况判断，造成此次熟料质量下降的主要原因是窑内结圈，系统停机清理结圈后，才恢复正常生产。图1回转窑筒体扫描情况1.2分解炉堵料对近8年水泥窑协同处置危险废物装置投用前后分解炉系统堵料情况进行对比，结果如图2所示。图2协同处置对分解炉堵料的影响从图2可以看出，2016年7月开始到2019年12月水泥窑系统废物处置投用期间，分解炉系统堵料频次明显增加，经过3年多的经验总结，通过对水泥窑协同处置物料配伍的调整，2020年以后分解炉堵料频次显著下降。根据8年的实践经验可以得出水泥窑协同处置物料中的氟氯硫对分解炉系统堵料、结皮有非常大的影响。

2、水泥窑协同处置配伍因子控制2019年和2020年配伍及处置量情况如表2所示。从表2可以看出，2020年配伍指标中氯离子含量比2019年明显下降，同时分解炉的堵料次数也明显下降，2020年协同处置危险废物过程中，工况最佳状态数据见表3。总结8年生产经验得出：2 000t/d窑系统协同处置危险废物时，熟料中的氯离子含量不宜超过0.120%，最佳状况应控制在0.100%以下；对比2020年6~7月和2019年7月数据发现，当配伍的氯离子超过5.0%，入窑氯离子占熟料氯离子比例低于65%时，系统中氯离子存在循环情况，会造成工况恶化。

3、危险废物配伍因子对回转窑的影响2019年回转窑处理结圈，对回转窑内结皮及窑内大球进行取样分析，结果如表4所示。从表4可以看出，回转窑结皮样品分析中，氯和硫含量远远高于正常熟料中氯离子含量，考虑到数据偏少，为了更好地展现出水泥窑系统处置危险废物对回转窑系统的影响，在2021年窑内结圈后大修期间对回转窑内结皮取样系统性分析，硫、氯含量分析结果见图3。图3窑内不同部位窑皮中硫、氯含量回归分析从图3中可以看出，窑皮内氯离子和硫离子含量从窑内6m处开始增高，窑内34m处硫离子含量达到最高，窑内44m处氯离子含量达到最高。结合回转窑筒体扫描情况，可以初步判断协同处置危险废物时硫和氯对回转窑窑皮有一定的影响，将数据进行回归分析统计，可以看出，回转窑内硫离子、氯离子的含量随筒体长度逐步升高，因此可以判断出，硫离子和氯离子容易在回转窑窑尾过渡段富集，结合Sylla研究了含碱正常工业生料的煅烧中C2S·CaCO3的形成情况，发现当KCl存在时会强烈地促进其形成，如表5所示。同时硫灰硅钙石（又称硫硅钙石）（2C2S·CaSiO4）在约900℃时形成，到1 150℃以上时分解成C2S、CaO和SO3，KCl的存在也促进其形成，且降低其形成温度。表5窑内物料分析%欧洲的一家水泥企业在燃烧工业废物时，经常出现系统结皮堵塞，该企业对每次结皮堵塞的热物料中的Cl-和SO3进行分析，其结果见图4，从图4可知，Cl-和SO3含量高时结皮严重。图4热料中Cl-、SO3含量对结皮的影响因此，水泥窑系统处置危险废物不仅仅对分解炉有影响，同时对窑内窑皮和结圈也有显著的影响。

4、结论（1）水泥窑系统处置危险废物会明显增加分解炉堵料频次，生产使用过程中要严格控制氟氯硫含量，根据生产经验，入窑总氯离子占熟料氯离子含量比例高于65%时，对系统影响较小，当然氟和硫同样有一定的影响，由于我公司主要集中处理高氯物料，因此本文中主要分析氯的影响。（2）氯和硫对回转窑窑皮有显著的影响，从煅烧带开始到窑尾，氯和硫的含量一直在增加，在使用过程中要关注窑内结皮情况，如果发生窑内结圈，应立刻调整协同处置配伍或者停止