水泥窑协同处置生活垃圾项目预处理生产线的技术改造评估

许 佳（葛洲坝中材洁新（武汉）科技有限公司，湖北 武汉 430000）

0 背景

某水泥窑协同处置生活垃圾项目建于2015年，设计规模为500t/d。该项目将原生生活垃圾进行破碎、筛分等预处理过程之后，分选为可燃物（塑料、纸张、织物、木头、树叶、杂草等）与不可燃物（厨余物、渣土、石头、玻璃等），可燃物送入水泥生产系统的分解炉用作替代燃料，不可燃物送入水泥生产系统的生料磨用作替代原料[1]。经过近5年的运行，该项目暴露出如破碎机磨损较快、滚筒筛堵塞、分选效率不高等问题，导致预处理后的可燃物和不可燃物分选效率不高。为解决上述问题，对生活垃圾预处理生产线进行了技术改造，在原有工艺流程的基础上新增风选机一台，调整了物料走向，突出强化了风选分选的作用，优化了整个预处理生产线的运行流程。本文通过比较分析技术改造前后可燃物与不可燃物成分变化情况，对技术改造之后的效果进行评估，并跟踪水泥窑系统运行变化情况。

1 评估方案

1.1 生产线说明

该项目生活垃圾预处理生产线技术改造前后的工艺流程图见图1。

图1 技术改造前后工艺流程图

1.2 分析方法

对该项目生活垃圾预处理生产线各环节进出料进行取样，分选出可燃物与不可燃物（分类标准见表1），并分别称重，计算可燃物与不可燃物的占比（质量分数），进而评估可燃物与不可燃物的分选效率。

表1 生活垃圾中可燃和不可燃组份分类标准[2]

2 分析讨论

2.1 技术改造前

2.1.1 取样位置

根据该项目生活垃圾预处理工艺，共设置11个取样点（见图1改造后图）：#1破碎机、#1滚筒筛筛上、#1滚筒筛筛下、#2破碎机、#2滚筒筛筛上、#2滚筒筛筛下、#3滚筒筛筛上、#3滚筒筛筛下、风选轻质料、风选重质料、入仓可燃物。

2.1.2 数据分析

从以上各取样点的物料中分选出可燃物与不可燃物，分别并计算其占比，结果见表2。

表2 技术改造前预处理各环节物料成分分析表

从入仓可燃物中的物料情况来看，可燃物占比为45.21%，不可燃物占比为54.79%，可燃物占比偏小，不可燃物占比偏大。由图1可知，可燃物仓的物料来源于#2滚筒筛筛上物、#3滚筒筛筛上物和风选轻质料。由表2可知，#2滚筒筛筛上物中可燃物占比为89.52%，#3滚筒筛筛上物中可燃物占比为20.43%，风选轻质料中的可燃物占比为80.30%，由此可见，#3滚筒筛分选效果较差，筛上物可燃物占比较低，最终影响了入仓可燃物的品质。结合生产线实际分析可知，#3滚筒筛进料为经过破碎后的#1滚筒筛和#2滚筒筛筛下物的混合物。其中#1滚筒筛的筛下物仅经过一次预破碎，尺寸较大，同时不可燃物密度较大，含水率较高，在滚筒筛转动过程中容易压实、粘结成块、成球[3]，而#3滚筒筛孔径（Ф42mm）较小，所以大量不可燃物遗留在滚筒筛筛上，最终影响分选效果。

可燃物仓物料直接进入后端水泥生产系统的分解炉，不可燃物占比偏大，一方面会在下落过程中破坏预热器、烟室等部位的保温材料，另一方面可燃物中的不可燃组分未经过预热过程直接从分解炉进入，影响后端的熟料生产及质量[4]。因此，需要对原有生产线进行技术改造。

2.2 技术改造效果评估

2.2.1 技术改造方案

为解决§2.1中所述的#3滚筒筛分选效果差、入仓可燃物中不可燃物占比较高的问题，在本次技术改造中新增风选机一台，调整物料走向，优化整个预处理生产线的运行流程，将#2滚筒筛和#3滚筒筛筛上物引入风选机（编号为#1风选，见图1），再经过一次筛分，突出强化风选机的分选作用，进而提高入仓可燃物的品质。

2.2.2 取样位置

为了评估新增风选机的工作效率，针对风选机的进出料情况共设置8个取样点：#1风选进料、#1风选轻质料、#1风选重质料、#2风选进料、#2风选轻质料、#2风选重质料、入仓可燃物、入仓不可燃物。

2.2.3 数据分析

从上述各取样点的物料中分选出可燃物与不可燃物，分别计算其占比，结果如表3所示。

表3 技术改造后预处理环节物料成分分析

由图1可知，新增风选机的轻质物料直接进入可燃物仓，重质物料进入不可燃物仓，因此风选机的分选效率对入仓可燃物与不可燃物的品质有直接影响。由表3可知，#1风选机轻质物料可燃物占比为73.16%，不可燃物占比为26.84%；#1风选机重质物料可燃物占比为1.05%，不可燃物占比为98.95%。可见，新增风选机分选效率较高，出料的品质均较高。分析对比表2与表3数据可知，入仓可燃物中可燃物占比提高至84.32%，不可燃物占比降至15.68%，入仓可燃物中的不可燃物占比明显降低。综合分析可知，技术改造后，并显著提高了入仓可燃物的品质。

2.3 对水泥窑系统的影响分析

2.3.1 对生料磨密封喂料器运行影响

在改造之前，由于经常有轮胎、鞋子、大块织物等物料进入生料磨，易卡跳密封喂料器导致生料磨临停，经过此次改造，新增风选机之后，轮胎、鞋子、大块织物等物料进入到可燃物料中，减少了对密封喂料器的影响，跳停次数明显下降，具体见表4。

表4 改造前后生料磨密封喂料器跳停情况对比

2.3.2 对熟料煅烧的影响

（1）C1出口回灰量变化。对改造前后C1出口回灰量进行检测计算，数据见表5。

表5 改造前后C1出口回灰量变化 t/h

分析可以看出，改造后C1回灰量上升，由于新增风选机后，入窑可燃物品质提高，可燃物总量增大，燃烧后的灰分增加，从而导致C1回灰量增加。

（2）C1出口温度。在对垃圾预处理进行改造后，对C1出口温度变化进行统计，数据见表6。

表6 C1出口温度变化 ℃

从表6中数据可以看出，改造后，C1出口温度均值上升9℃，分析认为，此次技术改造后，进入窑系统的可燃物总量增加，部分可燃物进入窑系统内被气流带到更高的部位燃烧，导致出预热器温度上升。

（3）对熟料煤耗的影响根据折线图2可以看出，改造后煤耗明显下降，且喂煤量更稳定。分析认为，改造后入窑可燃物料品质提高，入窑后窑内煅烧工况好转，煤耗降低。

图2 投喂可燃物前后煤耗头尾煤耗对比

3 结论

综合前文的分析结果可知，经技术改造后，有效提高了原生活垃圾预处理生产线可燃物与不可燃物的品质，减少了对生料磨运行的影响，降低了吨熟料煤耗，技术改造效果显著，能够满足生产的要求。