水泥窯協(xié)同處置污泥系統(tǒng)介紹

徐亮，管曉東，平勇

（南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司，江蘇 南京 210036）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，污泥產(chǎn)量也急劇增加。污泥是一種由有機殘片、細(xì)菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。它會散發(fā)惡臭、滋生蚊蟲對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，污泥與土壤接觸會造成土壤污染，其中的重金屬被動物食用、植物吸收后可經(jīng)食物鏈富集后最終進(jìn)入人體，嚴(yán)重威脅人民身體健康。污泥處置主要有焚燒、好氧堆肥、厭氧消化、深度壓濾、污泥炭化、污泥熱干化等。水泥窯協(xié)同處置作為一種綜合優(yōu)勢明顯的固廢處置爐窯協(xié)同焚燒手段，在協(xié)同處置污泥方面有些應(yīng)用但不是太成功。利用水泥窯協(xié)同處置污泥，把污泥處置后作原料燒成熟料，再制造出水泥，既解決了污泥問題，又節(jié)約了水泥廠部分原料，實現(xiàn)了污泥減量化、無害化和資源化目標(biāo)，促進(jìn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 污泥性質(zhì)

1.1 物理性質(zhì)

污泥的物理性質(zhì)主要有含水率、比阻等指標(biāo)。含水率是指污泥中所含水分的質(zhì)量與污泥質(zhì)量之比。比阻是單位過濾面積上過濾單位質(zhì)量的干固體所受到的阻力，其單位為m/kg。本工程污泥含水率為40%～50%，比阻為20～60×1012m/kg，粒度大小200 mm 左右。

1.2 化學(xué)性質(zhì)

污泥化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，影響污泥處置技術(shù)方案選擇的主要因素包括揮發(fā)分、植物營養(yǎng)成分、熱值、重金屬含量等。本工程污泥平均低位熱值在～800 kcal/kg，主要組成是SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等，可作為水泥原材料的一部分。因此可利用水泥窯協(xié)同處置污泥，利用處理后的污泥制造水泥。市政污泥檢測數(shù)據(jù)一覽表和市政污泥重金屬檢測數(shù)據(jù)如表1、2 所示。

表1 市政污泥檢測數(shù)據(jù)

表2 市政污泥重金屬檢測數(shù)據(jù)

2 系統(tǒng)介紹

2.1 工程規(guī)模

金隅水泥窯協(xié)同處置污泥以一條5 000 t/d 的水泥窯生產(chǎn)線為核心，處置污泥200 t/d，年處置量6×104t（年按300 天計算）。

2.2 處置工藝

水泥窯協(xié)同處置污泥采用 “污泥倉+破碎機+螺旋秤+輸送機+分解爐進(jìn)料口閥組”等工藝（圖1）將污泥吊運至處理裝置，處理后的污泥經(jīng)過分解爐焚燒后作為水泥原料送入水泥窯系統(tǒng)的原料磨，或作為混合材骨料。

圖1 污泥處置工藝流程

污泥進(jìn)廠后打開卸料門，卸入污泥坑。

污泥抓斗橋式起重機將污泥運至污泥倉，經(jīng)過卸料雙螺旋輸送機、雙齒輥破碎機、螺旋秤、1 號帶式輸送機、2 號帶式輸送機、3 號帶式輸送機、斗式提升機、單螺旋輸送機、單層單門氣動翻板閥、單層單門氣動翻板閥、氣動閘板閥進(jìn)入分解爐。

2.3 工藝特點

污泥輸送主要有管道、帶式輸送機、鏈板輸送機、抓斗等，本工程主要采用帶式輸送機。工藝特點主要是適合污泥含水率低、輸送量大、工藝設(shè)備簡單、電負(fù)荷較低的工程。工藝包括儲存、上料、受料、給料、破碎、計量、輸送、分解爐進(jìn)料口閥組、除塵等處置部分。

2.3.1 儲存特點

污泥坑長約27 m，寬約12 m，±0.000 m 下深4.5 m，±0.000 m 上高4.5 m，可存儲污泥容積2 916 m3，按每天200 t 污泥量，可存儲約15 d 的污泥。污泥坑設(shè)計的特點是防腐、防爆、防火、防中毒、防泄漏、防飛揚、防滲等。還應(yīng)設(shè)置有機氣體報警、火災(zāi)報警。

2.3.2 上料特點

（1）本系統(tǒng)的上料設(shè)備是通過料坑上方的1 臺8 t 的六瓣抓斗橋式起重機，主要由橋架、大車運行機構(gòu)、小車、液壓抓斗、電器等部分組成。一般的抓斗材料采用Q235，本工程抓斗設(shè)計的特點是斗體Q345B,底刃與邊刃材質(zhì)采用高強度耐磨材料,硬度為HB400。

（2）上料控制特點是手動控制+無線遙控+自動定點裝車。

（3）檢測內(nèi)容：起重量、位置、故障診斷。

（4）報警內(nèi)容：電氣、超載、兩級限位、防撞、故障。

（5）保護(hù)內(nèi)容：短路、欠壓、過流、過熱、零位。（6）區(qū)域保護(hù)與連鎖內(nèi)容：操作室、投料口上方下限、垃圾倉壁、上限、下限、卸料門。

（7）具有稱量裝置、限位裝置、抓斗防擺動裝置、鋼絲繩防松弛裝裝置、起重機防碰撞裝置、抓斗保護(hù)裝置等。

2.3.3 受料特點

在22.08～18.000 m 層設(shè)置一臺污泥倉，長寬高為4.4 mm×3.2 mm×3.6 mm，體積約48 m3，可緩存污泥5 h 左右。料倉材料采用Q235，內(nèi)襯高分子聚乙烯板，防止在倉壁積料。高分子聚乙烯的主要特點是抗沖擊強度高、摩擦系數(shù)低、耐腐蝕好。

2.3.4 給料特點

污泥倉內(nèi)帶有滑架，能將污泥推至倉底雙螺旋輸送機，雙螺旋輸送機作為給料設(shè)備，給料方式為上部中間進(jìn)料，下部中間出料。LS250，出料口600 mm×600 mm，P=2×5.5 kW。螺旋的出口設(shè)置一臺液壓閘板閥，在檢修時關(guān)閉閘板閥，起到隔斷物料的作用。Q345B 抗沖擊強度高、摩擦系數(shù)低、耐腐蝕。雙螺旋輸送機螺旋軸及螺旋片是Q345，槽體采用Q235B，內(nèi)襯采用尼龍，閘板閥采用304 不銹鋼。尼龍的特點是耐磨性好、摩擦系數(shù)低、耐腐蝕高。

2.3.5 破碎特點

污泥破碎采用雙齒輥破碎機，2PGC400×500，進(jìn)料粒度為200～240 mm，出料粒度<20 mm，P=2×7.5 kW。破碎機在常規(guī)水泥廠及電廠等行業(yè)中應(yīng)用廣泛，不再多述。

2.3.6 計量特點

在破碎機下方設(shè)置一臺單螺旋秤，具備秤重輸送功能：Φ500 mm，Q=15 t/h，變頻電機P=15 kW，進(jìn)料口600 mm×600 mm，出料口500 mm×400 mm，進(jìn)出口中心間距5.7 m。特點是旋轉(zhuǎn)軸、螺旋片、外殼采用16 Mn，其中葉片增加耐磨堆焊層，可以增加設(shè)備使用壽命。

2.3.7 輸送特點

污泥輸送設(shè)置三條帶式輸送機、一臺斗式提升機和一臺單螺旋輸送機。

帶式輸送機參數(shù)為B=650 mm，V=0.8 m/s，Q=40 m3/h。

斗式提升機采用鏈板形式，參數(shù)為B=400 mm，H=21.25 m，P=11 kW。

單螺旋輸送機參數(shù)為Φ630，進(jìn)口尺寸為600 mm×600 mm，出口尺寸為600 mm×600 mm，進(jìn)出口中心距離3.145 m，P=15 kW。

本工程帶式輸送機采用全密封的形式，而且在帶式輸送機的上頂板每隔9 m 設(shè)置一個吸風(fēng)口，主要防止污泥的臭氣外泄，形成負(fù)壓。

2.3.8 閥組特點

在分解爐進(jìn)口管道上設(shè)置氣動翻板閥、補償器、氣動翻板閥、氣動閘板閥。工作原理：兩組翻板閥一般情況下一組打開，一組關(guān)閉，不同時打開；閘板閥一般情況下打開，故障情況下關(guān)閉。在閥組內(nèi)澆注100 mm 的澆注料，起到耐磨和隔熱作用。閥板材料采用耐高溫材料馬氏體型不銹鋼06Gr13，閥體材料采用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼Q345，閥軸材料采用奧氏體型不銹鋼1Gr18。膨脹節(jié)接管材質(zhì)/厚度：1Cr13/10 mm，導(dǎo)流管材質(zhì)/厚度：SUS304/6 mm，波紋管材質(zhì)SUS316,含澆注料。

2.3.9 除塵特點

在帶式輸送機轉(zhuǎn)運站容易產(chǎn)生嚴(yán)重粉塵的部位采用電動脈沖布袋除塵器。除塵器型號為DMC64，處理風(fēng)量為2 900～4 200 m3/h，過濾面積為48 m2，功率為5.5 kW。除塵器在水泥廠及電廠等行業(yè)中應(yīng)用廣泛，不再多述。

3 存在問題

利用水泥窯協(xié)同處置污泥系統(tǒng)，由于污泥的成分及含水率把握不到位，出現(xiàn)帶式輸送的回程沾料比較嚴(yán)重，造成清理頻繁。在技術(shù)部、項目部和廠家工程師去現(xiàn)場進(jìn)行多方位、多渠道了解和分析后，得出主要原因是污泥含水率偏高和頭輪清掃器材料及位置不合適。后期將污泥的含水率控制在設(shè)計范圍內(nèi)，通過改造清掃器材料、位置及在帶式輸送機底部增加清掃刮板等方式，帶式輸送機的回程沾料和撒料的情況得到了較大的改善，滿足了最初設(shè)計要求，得到了業(yè)主的好評，節(jié)約了人力資源。

4 結(jié)語

水泥窯協(xié)同處置污泥系統(tǒng)通過將市政污泥處理焚燒后作原料制造出水泥，實現(xiàn)廢物的循環(huán)利用，具有適應(yīng)能力強、做水泥工業(yè)的混合材效果好、消納量大、經(jīng)濟(jì)性可觀等優(yōu)點，但是還要不斷借鑒國內(nèi)外污泥處置工藝的先進(jìn)經(jīng)驗，促進(jìn)我國水泥工業(yè)向環(huán)境友好型和生態(tài)環(huán)保方向發(fā)展。