水泥窑协同处置己内酰胺废液实例分析

郑刚

0 引言

随着国内新环保法的公布，确立了生态文明建设和可持续发展的理念，增加了生态保护红线规定，因此，产废单位必须严格处理生产废渣、废液、废气等污染物，防止污染和其他公害，保障公众健康，促进经济社会可持续发展。

面对水泥产业产能过剩，市场低迷，为了长期稳定生存，同时响应国家关于水泥回转窑协同处置废弃物的政策，我公司试处理己内酰胺废液，经过一段时间的摸索和总结，在确保排放物达标排放的前提下，降低了熟料的生产成本，缩小亏损程度，面对水泥产业严峻的市场状况，打下了良好的转型基础。

1 己内酰胺废液主要成分组成

己内酰胺用于制取己内酰胺树脂、纤维和人造革等，也用作医药原料，其生产过程中产生的废液，成分较为复杂，表1己内酰胺废液分析数据：

废液物理性质：液体温度常温状况下，不粘稠，流动性好，不分层、物化特性均一，不含固体杂质，常温下未测出闪点，在80℃情况下，挥发物能被火星点燃，而且从较高温度降低至常温过程中，容易出现析晶现象，晶体不易脱落管壁，易溶于。

2 己内酰胺的输送

为确保己内酰胺废液安全处置，经过专业部门的设计与土建，完成日储存100t废液厂房，日处理废液0～50t，废液入窑点为窑头和分解炉，全部系统采用自动化控制。

3 处置该废液过程中存在的问题

（1）设计时，输送管道采用高温塑料管道，实际生产过程中，出现塑料管道软化变形等现象，而且采用隔膜泵输送过程中，由于脉冲的作用，导致塑料管道接口处振裂。

（2）气动隔膜泵成本较高，内部由聚四氟乙烯隔膜来回挤压液体进行输送，由于该液体在温度降低过程中，产生结晶，随液体进入隔膜泵后，损坏聚四氟乙烯隔膜。

（3）管道内部结晶，导致管道横截面积变小，垂直方向的管道底部和雾化管道进口处经常被晶体堵塞。

4 处置过程中对回转窑的影响

（1）SO3对水泥回转窑的影响

己内酰胺废液中含有较高的硫含量，对于水泥回转窑生产而言，硫含量的增加，将会导致一系列生产故障，我公司分解炉系统由低阻型五级旋风预热器和带分解管道的RSP型分解炉组成，在处置己内酰胺废液过程中，经常出现C4、C5下料管堵料，分解炉锥部缩口部位和烟室频繁积料，窑尾部位结圈等严重影响生产状况。

积料中的SO3含量有相当高的比例，从现场处理情况看，烟室内部的积料和钟乳石相似。由于积料在高温状况下，物质间的自由能处于平衡状态，易于清理，一旦冷却后，能级向低温稳定状态转移，致使物料开始硬化，对处理造成很大的困扰，同时，对熟料生产影响较大，由于窑内严重缺氧，回转窑电流平均在270A左右波动，熟料质量不够理想，窑内窑皮出现倒喇叭状形状，改造时发现，三次风管几乎3/4面积被堵。

为了彻底解决烟室积料及分解炉缩口积料问题，我公司主要提出两个方案：

？回转窑系统进行改造;

主要内容：旋风筒挂件、下料管撒料箱、旋风筒进风口、C5下料管、烟室、三次风阀、窑头罩、篦冷机顶部、喂煤系统、生料输送系统等。

主要目的：提高回转窑用风;

技改后，窑尾烟室负压从平均-90pa下降至-130pa，三次风管负压从-750pa增加至-650Pa左右，同时产能增加260t/d，窑头罩温度从900℃增加至1150℃，窑皮均匀，熟料质量优越，己内酰胺废液停止协同处置时，烟室无积料现象。

？采用高压水枪处理烟室积料;

己内酰胺废液协同处置时，烟室积料明显增加，烟室负压变为改造前负压状况，而且员工每天需要2小时进行一次清理，工作量较大，我公司决定通过高压水枪对烟室进行清理，利用水瞬间气化，产生膨胀作用，将积料清除，经过实践发现，效果非常明显，每天清理一次即可，快速而有效的解决了含硫较高废液处置过程中对回转窑的影响。

（2）溫度对窑的影响

由于己内酰胺具有一定的热值，窑头和分解炉的温度分布都会受到一定的影响，窑头、窑尾喷入时，喂煤相应的需要降低，窑头喷入时，窑头罩温度多在1200℃，分解炉喷入时，往往都是温度呈倒挂状态，由于切入点和雾化程度的影响，造成分解炉内温度场不均匀，C1温度从350℃提高至370℃，经过分析认为，造成C1出口温度增高的原因是水蒸气引起，温度升高增加了窑尾锅炉的蒸发量。结合实际生产状况，总结出温度对正常生产影响较小，有助于煤耗降低，经过统计，协同处置己内酰胺废液时，可以使生产每吨熟料降低煤粉10kg。

（3）酸性气体对回转窑的影响

己内酰胺废液中含硫较高，内部又含有较高的水分，在高温情况下，形成酸性气体，窑头喷入时，很容易腐窑头罩顶部浇注料和窑口浇注料，据统计，因协同处置己内酰胺废液造成窑头罩和篦冷机浇注料脱落占总停机时间的32%，同时，对我公司窑头锅炉管道的腐蚀同样非常严重，经常造成省煤器内部管道焊口漏水事故;分解炉喷入时，对整个系统响应较小，但对挂件存在一定的腐蚀，最终选择分解炉处置效果最为理想。

（4）通风量的降低

己内酰胺废液中含有35%的水分，按照理想气体状态方程PV=nRT和标况下理想气体体积为22.4L/mol，进行计算，可知2瓶矿泉水进入分解炉后，温度达到900℃时，体积增加至88瓶的数量，因此，己内酰胺废液进入分解炉后，回转窑内的用风明显减小，C1出口负压从-6100pa变动为-5800pa左右，影响到回转窑的用风，生产过程中，将高温风机转速从830r/min调节为860r/min，电流从120A增加至126A，确保回转窑用风充足，在熟料质量稳定的前提下，增加己内酰胺废液的处置量，才是当前生存之道。

（5）氮氧化物的环保排放

正常生产情况下，窑尾氮氧化物排放控制在≤300μg/m3，日平均200μg/m3，在协同处置过程中，己内酰胺废液中含有大量的氨根离子，每吨废液中大约含有15%的硫铵，相当于每吨氨水中氨含量的三分之二。回转窑和分解炉中产生的大量氮氧化物气体，经过鹅形管处，被氨水降解，然后达标排放。己内酰胺废液从分解炉中部喷入后，氮氧化物日平均120μg/m3，氨水每天节省大约6t，实现协同处置的同时，降低生产成本。

5 总结

（1）己内酰胺废液属于高浓度废液，含有较高的SO3，对于水泥回转窑而言，处理该种含硫较高的物质，必须要确保窑内通风良好，通过熟料将窑内富裕的SO3带出系统。

（2）对于水泥回转窑而言，协同处置含有热值的废弃物有益于成本的降低，像己内酰胺这种低热值的废液，对于高热值的物质需要不断的摸索和总结。

（3）协同处置己内酰胺废液可以降低氨水的损耗，降低氮氧化物对环境的污染，同时降低生产成本。

（4）协同处置己内酰胺废液过程中，由于水份进入，导致窑尾大布袋的负荷提高，尾排烟囱水气明显增加，确保达标排放的前提下，不断攻克技术难关，实现转型升级。