水泥窑协同处置生活垃圾对氯离子含量的影响

水泥窑协同处置生活垃圾对氯离子含量的影响水泥窑协同处置生活垃圾对氯离子含量的影响0引言引言随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量迅速增加，垃圾处理的问题也越来越严峻。水泥窑协同处置城市生活垃圾是一种能实现减量化、无害化和资源化的方法，利用水泥窑特有的高温、长流程与碱性环境特点协同处置城市生活垃圾[1-2]，能对各种腐蚀性、有毒性、易燃性、反应性的废物具有很好的降解作用[3]。生活垃圾在水泥窑焚烧处理后，形成的固体物质除含有水泥的主要成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3[4]，以及影响水泥质量的化合物，如碱、氯、硫等，其中氯离子会严重影响水泥烧成过程[5-6]。通过检测每个部位的氯离子含量，对熟料的煅烧以及旁路放风量的控制具有指导意义。我公司拥有一条4800t/d水泥熟料生产线，200t/d水泥窑协同处置生活垃圾项目运行后，出现预热器锥部结皮、堵塞等一系列问题。本文测量了投放垃圾前后出磨生料、入窑生料、C1回灰、C5下料管热生料、旁路放风灰中氯离子含量，通过数据分析判断投放垃圾对每一部位氯离子含量影响以及采取相应措施降低熟料生产过程中氯离子的含量；计算预分解窑系统中进入循环富集与结皮的氯离子量和旁路放风除氯效率；针对旁路放风进行优化，降低预分解窑系统中氯离子含量，缓解垃圾对预分解窑系统的影响。1氯离子的危害氯离子的危害1.1氯离子循环富集氯离子循环富集氯盐在熟料烧成系统中具有极高的挥发性，在回转窑高温下几乎全部挥发，随热烟气返回预热器，冷却后附着在生料上，形成氯离子的循环富集，导致预热器中的生料的氯离子浓度提高近百倍，使其危害性大幅度增大[7-8]。1.2易形成结皮易形成结皮KCl强烈地促进了矿物硅方解石2C2S·CaCO3的形成，在预热器内壁逐渐黏挂形成结皮，这种矿物在900~950℃之间强度很高，不易清除，而且长时间累积，易造成通风不良和预热器堵塞[7]。1.3侵蚀侵蚀耐火材料耐火材料在熟料的煅烧过程中，耐火材料内侧直接与高温物料、气流相接触，外侧直接贴在保温材料或窑筒体的钢板上，内外侧表面的温差较大。随热量不断从内部高温侧向外散失，在其内形成温度梯度场。随着生产过程中窑系统内氯离子的循环富集，必然会渗透进入到耐火材料中，冷凝结晶。随气态物的不断凝聚，结晶物不断长大，产生内部应力，引起耐火材料的腐蚀、开裂、剥落，最终结构破坏，导致停产检修[9]。2氯离子的来源及影响氯离子的来源及影响预分解窑系统可视为一个整体，Cl-的来源主要通过下面三个方面：原料（石灰石、铁粉、硅土、页岩、黏土等）、燃料（煤）和生活垃圾。燃料煤中氯离子含量为0.009%，生活垃圾中氯离子含量为1.59%。未投放垃圾时出磨生料中氯离子含量0.015%，投放垃圾后为0.021%。这是因为含有氯离子的厨余物进入生料磨后与生料混合粉磨使得出磨生料氯离子含量上升；由于厨余物主要由菜叶、果皮、石块、砖块等组成，氯离子含量较低，且每小时喂入厨余物的量很低，在6.6t/h左右，所以上升不明显。入窑生料中氯离子含量变化如图1所示。正数表示垃圾处理开始运行后。未投放垃圾时和垃圾投放初期，入窑生料中氯离子含量较低且保持稳定，随着垃圾投入，入窑生料中氯离子含量呈现上升趋势。垃圾投放初期，出磨生料和大布袋回灰中氯离子含量略微上升，出磨生料和大布袋回灰进入生料均化库中，被生料库均化，与库中大量原生料均匀混合，因此最初投放垃圾时，入窑生料中氯离子含量没有发生明显的变化。随着垃圾投入，库中原生料逐渐消耗，垃圾投放过程中生产的出磨生料取代原生料，所以入窑生料氯离子含量出现上升趋势。图1入窑生料氯离子含量变化规律3氯离子的去向和分布氯离子的去向和分布引入水泥窑协同处置垃圾项目后，预分解窑系统中氯离子的去向分为以下五方面：①进入熟料（包括窑头电收尘和余热发电熟料灰）中；②C1出口排出的回灰；③旁路放风；④预热器、分解炉、烟室中结皮；⑤在熟料煅烧过程中的循环富集。投放垃圾对C1回灰（取自增湿塔和余热电站下）的氯离子含量影响如图2所示，在未投放垃圾时C1回灰中氯离子含量较低且稳定，在垃圾投放的过程中，C1回灰中氯离子含量明显上升。这是因为在投放垃圾的过程中，可燃物燃烧挥发出的氯离子进入热烟气中，氯离子随热烟气上升的过程中，由于温度降低附着在回灰颗粒表面，从C1排出，因此检测到C1回灰中氯离子含量在投放垃圾的过程中会略微上升[10]。旁路放风系统采用汇风箱＋袋收尘方案设计[11]，其工艺流程为：从烟室一侧汇风箱抽出热气体，通过冷风机强制鼓入冷风与汇风箱热气体混合，随后气体进入旋风筒收集粗颗粒返回分解炉，出旋风筒气体进入多管冷却器和袋收尘进行粉尘收集，最后汇入尾排进入大气[12]。图2投放垃圾前后C1回灰氯离子含量对比图3为投放垃圾过程中C5下料管热生料和旁路放风灰