水泥窯干化焚燒處理城市污泥技術(shù)簡述

李 浩

(西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所 710055)

水泥窯干化焚燒處理城市污泥技術(shù)簡述

李 浩

(西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所 710055)

通過對水泥窯干化、焚燒處理城市污泥技術(shù)的簡述，對實際操作中的注意事項和存在的問題的一些思考，對推廣、優(yōu)化水泥窯協(xié)同處理城市污泥技術(shù)提供幫助。

水泥窯系統(tǒng)；城市污泥；污泥干化；污泥焚燒

一、水泥企業(yè)現(xiàn)狀及趨勢

目前，我國水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩，長遠(yuǎn)考慮，國內(nèi)市場需求也將繼續(xù)縮減。水泥企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級壓力，其采取措施之一即功能轉(zhuǎn)型，主動尋求機(jī)會，利用水泥窯系統(tǒng)進(jìn)行城市污泥干化焚燒處理，向社會提供水泥的同時也承擔(dān)城市污泥處理的功能，為社會創(chuàng)造更多價值。

二、城市污泥現(xiàn)狀及處理方式

隨著城鎮(zhèn)化率提高，城市污水處理規(guī)模增大，城市污泥的量也不斷增加，目前污泥處理方式主要有填埋、焚燒、堆肥等。污水廠處理后污泥組成中主要有85%左右的水，污泥中含有少量重金屬污染土壤、水體，同時也散發(fā)臭氣污染大氣環(huán)境。另外污泥中含有病原體、蟲卵、持久性有機(jī)污染物等有毒有害物質(zhì)，處理不當(dāng)極易對地下水、土壤等造成二次污染。采用水泥廠干化、焚燒處理污泥，利用污泥中有機(jī)物作為燃料提供熱量，無需增加窯系統(tǒng)煤耗，窯爐內(nèi)高溫焚燒將病原體和微生物也全部處理掉，窯爐高溫處理不會產(chǎn)生二惡英。污泥焚燒后灰渣可做為燒成熟料的原材料，其極少量重金屬在熟料燒結(jié)過程中進(jìn)行固化。污泥干化過程中產(chǎn)生的臭氣與窯尾含塵廢氣一同由水泥窯尾廢氣收塵器進(jìn)行處理，處理過程中臭氣被生料粉吸附，臭氣味道可大幅降低。

三、水泥窯干化焚燒工藝簡介

污水處理廠污泥通過運輸車送至水泥廠，經(jīng)汽車磅計量后卸入污泥接收倉，后經(jīng)液壓柱塞泵送至儲存?zhèn)}。儲存?zhèn)}內(nèi)污泥由液壓柱塞泵送至干化塔（利用增濕塔），污泥通過壓縮空氣打散后被窯尾含塵熱氣流進(jìn)行直接干化，干化后廢氣進(jìn)入生料粉磨車間進(jìn)行生料烘干，或直接送至窯尾收塵器，凈化處理后由排風(fēng)機(jī)排入大氣。干化后污泥（含水率約 50%以內(nèi)）與部分沉降窯灰通過干化塔底部可逆鉸刀及斗提機(jī)送入計量倉，經(jīng)倉底皮帶秤計量后通過拉鏈機(jī)、回轉(zhuǎn)給料閥等設(shè)備送至窯尾分解爐進(jìn)行焚燒。 在處理過程中各密封倉內(nèi)產(chǎn)生的極少量臭氣由引風(fēng)機(jī)送至高溫爐內(nèi)進(jìn)行焚燒處理。采用窯尾廢氣進(jìn)行先干化后高溫焚燒，可有效降低入爐污泥水分，增大污泥處理量，同時爐內(nèi)高溫焚燒可有效處理二惡英等有害物質(zhì)，焚燒后灰渣參與熟料燒成，其中少量重金屬也被固化在水泥熟料中。

干化塔熱氣體溫度參數(shù)出現(xiàn)變動的情況下，污泥干化量也可通過液壓柱塞泵及回流閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保干化后污泥不濕底，易輸送，同時盡量使氣體出口溫度保持在200℃左右以便生料烘干使用，若停磨時，出口氣體溫度可適當(dāng)降低。

四、存在的問題及操作注意事項

首先污泥在干化塔內(nèi)溫度需要控制在300℃以下，溫度過高會將溢出有害氣體或揮發(fā)性物質(zhì)隨同廢氣一同處理，導(dǎo)致后續(xù)廢氣處理難度加大，同時也會致使污泥潛在熱值損失。廢氣在干化污泥后需進(jìn)行生料烘干，一般控制干化廢氣出口溫度在200℃以左右即可滿足常見入磨物料的烘干，具體控制參數(shù)可根據(jù)實際入磨綜合水分進(jìn)行調(diào)整。

水泥窯污泥處理能力會隨窯系統(tǒng)廢氣量及操作方面原因限制，污泥烘干是污泥焚燒處理首要環(huán)節(jié)，也是瓶頸，烘干處理后污泥全部進(jìn)行焚燒。目前單日處理量可控制在水泥燒成規(guī)模的5%左右，如2500t/d規(guī)?？商幚?25t/d,此時從窯況操作的穩(wěn)定性、干化能力和熟料性能的方面均可實現(xiàn)均衡，無需新增煤耗。理論上在利用窯尾廢氣熱量進(jìn)行烘干和回轉(zhuǎn)窯焚燒污泥，單日處理能力達(dá)到燒成規(guī)模的10%左右，所以單日處理量仍有提高空間。

一般城市污泥自身熱值與褐煤相近，在水泥窯高溫焚燒時產(chǎn)生的熱量可以處理其含水率在為 70%左右水分，實現(xiàn)熱量總體平衡，不需增加煤耗。但污泥含水率在70%時通常情況下是呈塑狀的，不易輸送，所以控制干化后含水率范圍在50%以下，此時污泥大部分以固態(tài)顆粒狀存在，入窯尾煙室含水率為 50%的半干化污泥送至窯尾焚燒自身熱值是有所富裕的，污泥處理不需增加熟料燒成煤耗。另外，此階段烘干大多都是自由水，廢氣烘干溫度也是適宜的。

技術(shù)方案配置了直接去窯尾焚燒管路，直接焚燒系統(tǒng)相對簡單，投資低，但處理量小，同時會增加煤耗，所以通常情況下均采取水泥窯低溫廢氣干化，窯內(nèi)高溫焚燒的處理手段。

利用窯尾廢氣采用直接干化技術(shù)，廢氣溫度300℃以下適合干化，廢氣中氧含量較低，大大降低了污泥中部分物質(zhì)在烘干中被氧化燃燒。但窯尾廢氣干化后污泥會附帶收集的窯灰一同入窯焚燒，一方面窯灰包裹著污泥顆粒有利于污泥輸送，同時污泥中部分酸性氣體被窯灰吸收。另一方面也增加了入爐的喂料量，焚燒污泥過程需要額外的熱量去升溫附帶的窯灰并進(jìn)行熱分解。為了減少窯灰直接入爐量，廢氣進(jìn)干化塔前應(yīng)對窯灰進(jìn)行初步收集，控制其摻入量。

污泥的烘干效果關(guān)鍵在于污泥的分散程度，分散效果取決于污泥噴頭的設(shè)計，同時也與污泥輸送量的穩(wěn)定有關(guān)，污泥量的控制目前采用調(diào)節(jié)液壓柱塞泵的排量和管道調(diào)節(jié)閥門協(xié)同調(diào)節(jié)，實際操作中污泥量難以精確控制。后續(xù)工作需要對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

水泥廠不曾配置增濕塔，此工藝要求需要新增干化塔。如果水泥廠設(shè)有余熱發(fā)電系統(tǒng)，用于干化的廢氣溫度偏低，那么污泥處理量相應(yīng)也會縮減。為了穩(wěn)定處理污泥，企業(yè)盡量要保證生產(chǎn)能夠長期運行，水泥產(chǎn)品要有銷路，否則窯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率過低，污泥會產(chǎn)生大量庫存。水泥廠進(jìn)行污泥處理時，需要考慮污泥運輸距離，運輸成本和方式將是技術(shù)方案可行與否的關(guān)鍵因素之一。

五、技術(shù)展望

水泥廠協(xié)同處理城市污泥是目前污泥處理的一種趨勢，采用水泥窯廢氣干化、高溫爐焚燒這種技術(shù)具有投資低、運行可靠、污泥處理量大等優(yōu)點。在實現(xiàn)水泥廠協(xié)同污泥處理這種技術(shù)路線時，科研院所、水泥廠及設(shè)備供應(yīng)商要達(dá)成技術(shù)聯(lián)盟，各方要積極協(xié)調(diào)，共同發(fā)力，使此種技術(shù)達(dá)到更好效果，最終實現(xiàn)共贏。

[1]干化溫度對城市污泥熱值影響的研究[J].范海宏，韓丁，蘇琦.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報2011（6）902.

[2]CaO處理污泥干化臭氣的實驗研究[D].張鵬,西安建筑科技大學(xué)碩士論文.

TQ172

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1007-6344（2016）09-0001-01

李浩【1983-】男、漢、籍貫：陜西省榆林，2006.7月畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，學(xué)歷本科，主要從事建材設(shè)計研究工作（含固廢處理），西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所