氣力輸送技術(shù)在水泥窯協(xié)同處置飛灰中的應(yīng)用

  摘要：當(dāng)前，城市生活垃圾處理已經(jīng)進(jìn)入了較快的發(fā)展階段，全國(guó)多地采用了新建垃圾焚燒電廠的方式處理生活垃圾，但是焚燒后的飛灰多采用直接填埋的方式，由于飛灰中含有二噁英及其他重金屬。直接填埋會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生二次污染，飛灰的無害化處理急需解決。本文介紹了中材某項(xiàng)目采用氣力輸送技術(shù)，利用水泥窯協(xié)同處置飛灰的方案及效果。

  關(guān)鍵字：飛灰 水泥窯協(xié)同處置

  0 引言

  近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口急劇增長(zhǎng)，城市生活垃圾不斷增加，生活垃圾的環(huán)保處理受到了社會(huì)各界的重視。利用垃圾焚燒電廠處置生活垃圾工程具有占地面積小，社會(huì)效益好，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到了環(huán)保企業(yè)的青睞，近年得到長(zhǎng)足的發(fā)展。但垃圾焚燒后產(chǎn)生的飛灰的無害化處理一直沒有收到重視，傳統(tǒng)的固化填埋、熔融的方法造成了對(duì)土壤的二次污染。且二噁英和重金屬很難自然分解。通過水泥窯協(xié)同處置飛灰具有處理溫度高、焚燒停留時(shí)間長(zhǎng)、焚燒狀態(tài)穩(wěn)定、固化重金屬離子、無廢渣排出、投資成本小等優(yōu)點(diǎn)，是飛灰資源化處理的最優(yōu)選擇。

  一、 項(xiàng)目實(shí)施背景

  1.1 項(xiàng)目基本情況

  本項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于中材集團(tuán)某水泥有限公司現(xiàn)有場(chǎng)地內(nèi)，無需新征用地，利用公司現(xiàn)有工藝先進(jìn)的日產(chǎn)6000t、6400t水泥熟料新型干法水泥生產(chǎn)線。

  本飛灰處置項(xiàng)目是該市城市危險(xiǎn)廢物整體解決方案的一個(gè)重要組成部分。本項(xiàng)目的實(shí)施，將極大的改善城市基礎(chǔ)設(shè)施，協(xié)調(diào)城市生態(tài)與周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高城市的環(huán)境質(zhì)量，從而提高城市形象，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

  1.2 世界各國(guó)垃圾飛灰處置技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

  水泥窯是發(fā)達(dá)國(guó)家焚燒處置固體廢物的重要設(shè)施，得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。德國(guó)、瑞士、法國(guó)、英國(guó)、意大利、挪威、瑞典、美國(guó)、加拿大、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物和城市生活垃圾已經(jīng)有30多年的歷史，積累了成熟而豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且建立了較為完善的從廢物源頭管理到水泥窯協(xié)同處置終端的質(zhì)量保證體系，擁有較為成熟的水泥窯協(xié)同處置預(yù)處理技術(shù)和發(fā)達(dá)的處置設(shè)備。我國(guó)在這方面的研究還處于實(shí)驗(yàn)階段，沒有成熟的工業(yè)化技術(shù)。

  水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)在國(guó)外主要以日本為代表，日本的人口密度高，土地資源緊張，在垃圾飛灰的無害化處置和資源化利用方面處于世界領(lǐng)先水平。將垃圾飛灰用水泥回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高溫焚燒生產(chǎn)“生態(tài)水泥”（日本將這種用廢棄物生產(chǎn)的水泥稱為生態(tài)水泥）是消除垃圾飛灰中的二噁英和穩(wěn)固化重金屬的行之有效的方法。因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯具有溫度高，窯內(nèi)高溫氣體湍流強(qiáng)烈，堿性氣氛等特點(diǎn)，可以有效地分解二噁英并且將危險(xiǎn)廢棄物中的絕大部分重金屬元素固定在熟料之中，生成穩(wěn)定的鹽類礦物，避免了其對(duì)環(huán)境的再次污染。

  由于垃圾飛灰的成分與水泥原料相近，用垃圾飛灰制造生態(tài)水泥不但可以變廢為寶，而且制造的生態(tài)水泥的性能能夠達(dá)到普通硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)。因此，使用飛灰可節(jié)省生產(chǎn)水泥用的礦產(chǎn)資源。

  二、水泥窯協(xié)同處置飛灰的技術(shù)要點(diǎn)

  2.1 垃圾飛灰的儲(chǔ)存與輸送

  飛灰中含有二噁英及重金屬等有毒成分，項(xiàng)目采用密閉儲(chǔ)存和輸送。全封閉的氣力卸料、儲(chǔ)存、輸送及喂料系統(tǒng)，避免了飛灰卸料出送過程中的泄漏問題，同時(shí)，為避免收塵器尾氣中的飛灰粉塵直接排入大氣，將收塵系統(tǒng)的尾氣風(fēng)管接入到窯頭篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)入口通入篦冷機(jī)，通過篦冷機(jī)再進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高溫煅燒。

  飛灰含氯高，粘性大，與水泥生料及煤粉相比，磨蝕性也相對(duì)較高，儲(chǔ)存及輸送需要克服堵塞及磨蝕問題，因此在飛灰儲(chǔ)庫底部增設(shè)了特殊設(shè)計(jì)的充氣流化裝置，氣力輸送管道上增設(shè)了管路助推器，采用內(nèi)襯陶瓷彎頭，避免了飛灰儲(chǔ)存及輸送過程中的堵料問題，增強(qiáng)管道彎頭的耐磨性。

  2.2 飛灰噴吹位置的選擇

  選擇在窯尾煙室及分解爐喂料，優(yōu)點(diǎn)是在滿足高溫煅燒及停留時(shí)間的基礎(chǔ)上，可以提高飛灰的喂料量，但是相對(duì)窯頭罩噴射點(diǎn)，煅燒溫度較低，停留時(shí)間較短，同時(shí)，飛灰中含氯量高，會(huì)加速預(yù)熱器系統(tǒng)中的氯含量富集，造成結(jié)皮堵料的可能。

  該項(xiàng)目選擇窯尾煙室斜坡及分解爐錐部作為飛灰喂料的噴射點(diǎn)，在確保煅燒溫度及停留時(shí)間的前提下，可以增加飛灰喂料量，而不會(huì)影響到燃燒器的煤粉燃燒問題，同時(shí)增加旁路放風(fēng)設(shè)計(jì)，解決飛灰中氯含量高而造成的結(jié)皮堵料問題。

  三、飛灰輸送及噴吹過程中氣力輸送技術(shù)的應(yīng)用

  3.1 飛灰的輸送部分：

  輸送采用了濃相輸送PD泵，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

  輸送距離10m to 2000m、

  小管徑/耗氣量小、

  速度低 2-12m/s

  管道和彎頭磨損小

  輸送易碎物料可降低破損率

  能耗與輸送量成正比-運(yùn)行成本低

  且結(jié)合飛灰物料特性比較粘的特點(diǎn)，濃相輸送部分采用了管路助推器（見下圖），每隔四米設(shè)置一個(gè)，根據(jù)運(yùn)行情況看，效果非常好，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，沒有發(fā)生過堵管的情況。

  尤其對(duì)于從旁路放風(fēng)收塵器下來的灰，氯離子含量10%左右，物料粘性很大，采用了這種管路助推器效果非常好。

  3.2 飛灰入窯噴吹系統(tǒng)：

  飛灰入窯噴吹系統(tǒng)采用了并罐噴吹系統(tǒng)，氣源采用了壓縮空氣作為氣源。系統(tǒng)的噴吹精度可以達(dá)到0.5%，且固氣比可以到達(dá)15左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用羅茨風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力的煤粉稱的固氣比。

  系統(tǒng)包括兩臺(tái)輸送泵，正常工作時(shí)兩臺(tái)輸送泵可交替給料，一臺(tái)輸送泵給料時(shí)，另一臺(tái)輸送泵排氣、加料和加壓。飛灰通過緩沖倉靠重力落入輸送泵內(nèi)，當(dāng)輸送泵高料位被覆蓋后，進(jìn)料閥和排氣閥門關(guān)閉，開啟流化和加壓閥門，給輸送泵加壓，當(dāng)輸送泵內(nèi)壓力高于管道壓力時(shí)，打開出口閥、啟動(dòng)給料器，開始輸送。飛灰粉經(jīng)過長(zhǎng)距離的輸送管道送到遠(yuǎn)端的回轉(zhuǎn)窯，倉頂設(shè)布袋除塵器和料位計(jì)，輸送氣體經(jīng)過布袋除塵器過濾后排入大氣中。

  由于采用了壓縮空氣作為動(dòng)力，系統(tǒng)的輸送距離范圍也很廣，根據(jù)鋼鐵行業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，輸送距離可以達(dá)到1500m以上，這樣作為改造項(xiàng)目，為水泥廠的飛灰處理設(shè)備的選址提供了更多的選擇性。

    并罐底部的星型給料機(jī)

    并罐頂部

  3.3 粉體專用閥門_圓頂閥

  無論是輸送部分還是飛灰入窯的噴吹部分，主要閥門都采用了圓頂閥，圓頂閥是一種專為物料氣力輸送設(shè)計(jì)的閥門。

  閥門關(guān)閉                     閥門打開

  圓頂閥采用了充氣式密封圈，即在閥門開關(guān)的動(dòng)作過程中，密封圈和球頂之間沒有任何的磨損（見下圖）。最大限度提高了圓頂閥的使用壽命。

  四、結(jié)語

  從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)情況來看，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的水泥窯協(xié)同處置飛灰系統(tǒng)完全達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果，目前的處理量能完全消化附近區(qū)域垃圾焚燒電廠所產(chǎn)的全部飛灰。在確保水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)，不影響熟料產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有效處置了城市垃圾飛灰，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，大大減輕了城市環(huán)境負(fù)荷。通過該項(xiàng)目的順利投產(chǎn)運(yùn)行，為“減量化”、“資源化”、“無害化”處理城市垃圾飛灰提供了很好的示范作用和可靠的技術(shù)路線