水泥窯協(xié)同處置危廢設(shè)計(jì)

徐亮，管曉東，平勇

（南京凱盛開(kāi)能環(huán)保能源有限公司，江蘇 南京 210036）

0 引言

危廢也叫危險(xiǎn)廢物， 是指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄或者根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法判定的具有危險(xiǎn)特性的廢物。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的各類(lèi)工業(yè)固體廢棄物6 億多t，其中工業(yè)危廢3 000 多萬(wàn)t。 危廢處理迫在眉睫，危廢處置方式主要有焚燒、非焚燒、安全填埋等。 焚燒設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)窯、流化床、熱解爐等。 水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物是國(guó)際公認(rèn)的處置危險(xiǎn)廢物的終極手段，具有節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，即通過(guò)高溫焚燒和熟料礦物化高溫?zé)Y(jié)過(guò)程實(shí)現(xiàn)危廢毒害特性分解、消除、惰性化、固化等的處置技術(shù)方式。 利用水泥窯協(xié)同處置危廢， 將危廢處置后作原料燒成熟料，再制造出水泥。 既解決了危廢問(wèn)題，又節(jié)約了水泥廠部分原料， 從而實(shí)現(xiàn)危廢處置無(wú)害化的環(huán)境效益、 幫助產(chǎn)廢單位完成危廢處置的社會(huì)效益和增加水泥企業(yè)收入的經(jīng)濟(jì)效益。

1 項(xiàng)目介紹

1.1 工程規(guī)模

冀東水泥某項(xiàng)目水泥窯協(xié)同處置危廢以一條10 000 t/d 的水泥窯生產(chǎn)線(xiàn)為核心，處置危廢334 t/d，年處置量為10×104 t（年按300 d 計(jì)算）。 項(xiàng)目包含SMP 系統(tǒng)、固態(tài)輸送系統(tǒng)、廢液輸送系統(tǒng)、應(yīng)急投料系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制氮系統(tǒng)、危廢預(yù)破碎系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。其中固態(tài)危廢處置40 000 t/a，半固態(tài)危廢處置40 000 t/a，液態(tài)危廢處置20 000 t/a。 文章主要介紹危廢三態(tài)系統(tǒng)，即SMP 系統(tǒng)、固態(tài)輸送系統(tǒng)、廢液輸送系統(tǒng)。

1.2 SMP 系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)二十幾年的實(shí)際運(yùn)行，目前半固態(tài)危廢處理處置較通用的工藝是SMP 系統(tǒng)。

本項(xiàng)目有兩種上料方式：一種是采用液壓抓斗橋式起重機(jī)，采用多瓣抓斗，主要適用危廢坑中的物料。 型號(hào)：QZ10t-22 m；起重量：10 t；另外一種是提升機(jī)， 主要適用于經(jīng)檢測(cè)后符合標(biāo)準(zhǔn)的包裝危廢。 類(lèi)型： Z 型，功率： 20 kW。

SMP 系統(tǒng)工藝流程：物料→料倉(cāng)→密封倉(cāng)→破碎機(jī)→混合器→雙螺旋喂料→單缸柱塞泵→管道→噴槍→水泥線(xiàn)分解爐。

SMP 系統(tǒng)包含破碎（S）、混合（M）、泵送（P）等三個(gè)環(huán)節(jié)。在SMP 工作中是進(jìn)行充氮保護(hù)，防止可燃?xì)怏w發(fā)生爆炸。

（1）破碎環(huán)節(jié)。破碎機(jī)采用雙軸回轉(zhuǎn)剪切式，破碎機(jī)型號(hào)：S300；處理能力：10 t/h；刀片數(shù)量：13 個(gè)/單軸；刀片的厚度：62 mm；出料尺寸：90%比例≤62×150；配液壓站功率：200 kW；加熱功率：2×3 kW；在破碎機(jī)進(jìn)口設(shè)有液壓閘板的密封倉(cāng)及輔助進(jìn)料器。密封倉(cāng)作用是隔斷氮?dú)猓?輔助進(jìn)料器輔助進(jìn)料作用，防止物料起拱架橋、堵塞等情況造成的下料不暢。

（2）混合環(huán)節(jié)。 混合器型號(hào)：SID-MIX 10；轉(zhuǎn)速：0~20 rpm （可變）；總?cè)莘e：10 m3；配液壓站功率：75 kW；加熱功率：2×3 kW；如果物料太干時(shí)可通過(guò)設(shè)備的進(jìn)口增加廢液，調(diào)節(jié)物料的濕度。

（3）泵送環(huán)節(jié)。泵采用單缸柱塞泵，型號(hào)：SPP35；處理能力：8~15 m3/h；泵送最高壓力：160 bar；主柱塞液壓缸行程：1 420 mm；配液壓站功率：110 kW；加熱功率：2×3 kW； 在泵進(jìn)口設(shè)置了雙螺旋給料器，型號(hào)：SPP35Feeder；螺旋片尺寸：2×Φ0.3 m；動(dòng)力來(lái)源泵液壓站；泵出口的管道外徑：Φ377；厚度：20 mm；材料：Q345。 末端設(shè)置噴槍?zhuān)吞?hào)：Lance 350A。 危廢通過(guò)專(zhuān)用輸送管路輸送至水泥線(xiàn)分解爐入口， 終端配備了打散噴槍?zhuān)蛏姌尀槎鄬语L(fēng)道分散設(shè)備，利用壓縮空氣將危廢打散成小塊進(jìn)入窯內(nèi)進(jìn)行焚燒。

1.3 固態(tài)輸送系統(tǒng)

抓斗橋式起重機(jī)將經(jīng)過(guò)預(yù)破碎系統(tǒng)的或符合粒徑要求的固態(tài)危廢抓到固態(tài)料斗， 經(jīng)過(guò)計(jì)量設(shè)備、輸送設(shè)備、進(jìn)料閥組進(jìn)入分解爐進(jìn)行分解。

固態(tài)輸送工藝流程：抓斗進(jìn)物料→料斗→棒條閥→定量給料鏈板秤→1 號(hào)帶式輸送機(jī)→2 號(hào)帶式輸送機(jī)→3 號(hào)帶式輸送機(jī)→刮板輸送機(jī)→氣動(dòng)閥組→水泥線(xiàn)分解爐。

固態(tài)輸送系統(tǒng)包含上料、計(jì)量、輸送、喂料、進(jìn)料閥組四部分。 在危廢預(yù)處理車(chē)間到水泥線(xiàn)窯尾之間的設(shè)備布置在全封閉的棧橋內(nèi)， 設(shè)置除臭系統(tǒng)，保持廊道微負(fù)壓。

（1）上料設(shè)備。固態(tài)危廢與SMP 上料共用一臺(tái)抓斗橋式起重機(jī)。

（2）計(jì)量設(shè)備。 計(jì)量設(shè)備采用定量給料鏈板秤，共1 套。規(guī)格：800 mm×5 000 mm；輸送量：1.5~15 t/h；功率：5.5 kW。

（3）輸送設(shè)備。輸送設(shè)備采用DTII(A)型帶式輸送機(jī)，共3 套。 帶寬：650 mm；帶速：1 m/s；輸送量：15 t/h。

（4）喂料設(shè)備。喂料設(shè)備采用刮板輸送機(jī)，共1套。 型號(hào)：MS80；寬度：800 mm；功率：22 kW。

（5）進(jìn)料閥組。 進(jìn)料閥組包含氣動(dòng)推桿平板閘閥、氣動(dòng)單門(mén)翻板閥、膨脹節(jié)、氣動(dòng)單門(mén)翻板閥、氣動(dòng)推桿平板閘閥。 閥門(mén)及補(bǔ)償器的內(nèi)徑凈尺寸：650×650；介質(zhì)溫度：1 100 ℃。

1.4 廢液輸送系統(tǒng)

廢液輸送系統(tǒng)設(shè)置兩套儲(chǔ)罐系統(tǒng)和兩套噸箱輸送系統(tǒng)。 每個(gè)儲(chǔ)罐容積25 m3，根據(jù)廢液種類(lèi)的不同， 一套儲(chǔ)罐系統(tǒng)管道選用碳鋼襯四氟材質(zhì)管道，用來(lái)輸送酸類(lèi)；另一套儲(chǔ)罐系統(tǒng)管道選用316 L 材質(zhì)管道，用來(lái)輸送非酸類(lèi)；兩套噸箱系統(tǒng)選用碳鋼襯四氟管道。

廢液輸送工藝流程： 氣動(dòng)隔膜泵（卸料）→儲(chǔ)罐→氣動(dòng)隔膜泵/電動(dòng)液壓隔膜泵→噴槍→窯頭罩/窯尾分解爐。

噸箱輸送工藝流程：噸箱→動(dòng)液壓隔膜泵→噴槍→窯頭罩/窯尾分解爐。

（1）卸料設(shè)備采用氣動(dòng)隔膜泵，揚(yáng)程：0~38 m；流量：0~21（m3/h）；過(guò)流部件：聚四氟乙烯。

（2）儲(chǔ)罐輸送設(shè)備采用氣動(dòng)隔膜泵/電動(dòng)液壓隔膜泵（一用一備）。 氣動(dòng)隔膜泵， 揚(yáng)程：0~76 m；流量：0~4.5（m3/h）；過(guò)流部件：聚四氟乙烯。 電動(dòng)液壓隔膜泵，揚(yáng)程：0~120 m；流量：0~3.2（m3/h）；過(guò)流部件：聚四氟乙烯；功率：7.5 kW。

（3）噸箱輸送設(shè)備采用電動(dòng)液壓隔膜泵，揚(yáng)程：0~120 m；流量：0~3.2（m3/h）；過(guò)流部件：聚四氟乙烯；功率：7.5 kW。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）在水泥窯協(xié)同處理處置危廢的三態(tài)中，SMP系統(tǒng)在半固態(tài)處置中發(fā)揮比較大的作用。 在SMP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意點(diǎn)： ①根據(jù)物料選擇合適的破碎機(jī)。②破碎后的物料混合成勻質(zhì)化的漿狀物料。 ③在進(jìn)料、處理過(guò)程中要做好密封隔絕、氣體保護(hù)和氧氣分離等安全措施。 ④在單缸泵出口設(shè)置一閘板閥，便于后期維修護(hù)理。

（2）在固態(tài)輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意點(diǎn)：①進(jìn)入系統(tǒng)危廢的粒度尺寸大小。 ②進(jìn)入系統(tǒng)危廢的含水率＜25%，防止危廢粘輸送設(shè)備。

（3）在廢液輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意點(diǎn)：①系統(tǒng)阻力計(jì)算準(zhǔn)確，選擇合理?yè)P(yáng)程的泵。②廢液噴槍采用低粘度的，粘度范圍1～30（mps），并配有打散和冷卻風(fēng)。

3 存在問(wèn)題

SMP 系統(tǒng)處置危廢初期時(shí)， 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員反應(yīng)，當(dāng)危廢物料不好時(shí)，破碎機(jī)會(huì)出現(xiàn)纏軸(塑料、鐵皮、布條、塑料等)，清理頻繁。分析原因：由于危廢末端處理能力＞危廢存量，危廢市場(chǎng)收集比較困難，沒(méi)有管控物料中的其它廢物，如磚頭、石頭、布條、鋼絲繩等。配伍時(shí)SMP 系統(tǒng)不宜處理的物料（布條）可以通過(guò)固態(tài)輸送處置。自從業(yè)主找到了纏繞的原因和認(rèn)識(shí)到問(wèn)題重要性后，破碎機(jī)纏軸的情況得到了很大的改善，滿(mǎn)足了最初設(shè)計(jì)要求，清理工作大大減少，節(jié)約了人力成本。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥窯協(xié)同處置危廢就是通過(guò)水泥窯系統(tǒng)的高溫堿性等環(huán)境徹底分解有機(jī)危廢，危廢中含有的常規(guī)有害元素和重金屬元素在水泥熟料中的固化和遷移， 危廢焚燒后作原料制造出水泥等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了危廢處置的“資源化、減量化、無(wú)害化” ，避免了二次污染。 危廢成分復(fù)雜、種類(lèi)繁多，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型上各有差異, 水泥窯協(xié)同處置時(shí)需先嚴(yán)格分析危廢的組份、形狀/水分及燃燒特性，合理的配伍以確定合理的入窯方式和位置。