水泥窑协同处置危废设计

徐亮，管晓东，平勇

（南京凯盛开能环保能源有限公司，江苏 南京 210036）

0 引言

危废也叫危险废物， 是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法判定的具有危险特性的废物。 据统计，我国每年产生的各类工业固体废弃物6 亿多t，其中工业危废3 000 多万t。 危废处理迫在眉睫，危废处置方式主要有焚烧、非焚烧、安全填埋等。 焚烧设备主要有回转窑、流化床、热解炉等。 水泥窑协同处置危险废物是国际公认的处置危险废物的终极手段，具有节能、环保、经济的优势，即通过高温焚烧和熟料矿物化高温烧结过程实现危废毒害特性分解、消除、惰性化、固化等的处置技术方式。 利用水泥窑协同处置危废， 将危废处置后作原料烧成熟料，再制造出水泥。 既解决了危废问题，又节约了水泥厂部分原料， 从而实现危废处置无害化的环境效益、 帮助产废单位完成危废处置的社会效益和增加水泥企业收入的经济效益。

1 项目介绍

1.1 工程规模

冀东水泥某项目水泥窑协同处置危废以一条10 000 t/d 的水泥窑生产线为核心，处置危废334 t/d，年处置量为10×104 t（年按300 d 计算）。 项目包含SMP 系统、固态输送系统、废液输送系统、应急投料系统、除臭系统、压缩空气系统、制氮系统、危废预破碎系统等辅助系统。其中固态危废处置40 000 t/a，半固态危废处置40 000 t/a，液态危废处置20 000 t/a。 文章主要介绍危废三态系统，即SMP 系统、固态输送系统、废液输送系统。

1.2 SMP 系统

经过二十几年的实际运行，目前半固态危废处理处置较通用的工艺是SMP 系统。

本项目有两种上料方式：一种是采用液压抓斗桥式起重机，采用多瓣抓斗，主要适用危废坑中的物料。 型号：QZ10t-22 m；起重量：10 t；另外一种是提升机， 主要适用于经检测后符合标准的包装危废。 类型： Z 型，功率： 20 kW。

SMP 系统工艺流程：物料→料仓→密封仓→破碎机→混合器→双螺旋喂料→单缸柱塞泵→管道→喷枪→水泥线分解炉。

SMP 系统包含破碎（S）、混合（M）、泵送（P）等三个环节。在SMP 工作中是进行充氮保护，防止可燃气体发生爆炸。

（1）破碎环节。破碎机采用双轴回转剪切式，破碎机型号：S300；处理能力：10 t/h；刀片数量：13 个/单轴；刀片的厚度：62 mm；出料尺寸：90%比例≤62×150；配液压站功率：200 kW；加热功率：2×3 kW；在破碎机进口设有液压闸板的密封仓及辅助进料器。密封仓作用是隔断氮气； 辅助进料器辅助进料作用，防止物料起拱架桥、堵塞等情况造成的下料不畅。

（2）混合环节。 混合器型号：SID-MIX 10；转速：0~20 rpm （可变）；总容积：10 m3；配液压站功率：75 kW；加热功率：2×3 kW；如果物料太干时可通过设备的进口增加废液，调节物料的湿度。

（3）泵送环节。泵采用单缸柱塞泵，型号：SPP35；处理能力：8~15 m3/h；泵送最高压力：160 bar；主柱塞液压缸行程：1 420 mm；配液压站功率：110 kW；加热功率：2×3 kW； 在泵进口设置了双螺旋给料器，型号：SPP35Feeder；螺旋片尺寸：2×Φ0.3 m；动力来源泵液压站；泵出口的管道外径：Φ377；厚度：20 mm；材料：Q345。 末端设置喷枪，型号：Lance 350A。 危废通过专用输送管路输送至水泥线分解炉入口， 终端配备了打散喷枪，打散喷枪为多层风道分散设备，利用压缩空气将危废打散成小块进入窑内进行焚烧。

1.3 固态输送系统

抓斗桥式起重机将经过预破碎系统的或符合粒径要求的固态危废抓到固态料斗， 经过计量设备、输送设备、进料阀组进入分解炉进行分解。

固态输送工艺流程：抓斗进物料→料斗→棒条阀→定量给料链板秤→1 号带式输送机→2 号带式输送机→3 号带式输送机→刮板输送机→气动阀组→水泥线分解炉。

固态输送系统包含上料、计量、输送、喂料、进料阀组四部分。 在危废预处理车间到水泥线窑尾之间的设备布置在全封闭的栈桥内， 设置除臭系统，保持廊道微负压。

（1）上料设备。固态危废与SMP 上料共用一台抓斗桥式起重机。

（2）计量设备。 计量设备采用定量给料链板秤，共1 套。规格：800 mm×5 000 mm；输送量：1.5~15 t/h；功率：5.5 kW。

（3）输送设备。输送设备采用DTII(A)型带式输送机，共3 套。 带宽：650 mm；带速：1 m/s；输送量：15 t/h。

（4）喂料设备。喂料设备采用刮板输送机，共1套。 型号：MS80；宽度：800 mm；功率：22 kW。

（5）进料阀组。 进料阀组包含气动推杆平板闸阀、气动单门翻板阀、膨胀节、气动单门翻板阀、气动推杆平板闸阀。 阀门及补偿器的内径净尺寸：650×650；介质温度：1 100 ℃。

1.4 废液输送系统

废液输送系统设置两套储罐系统和两套吨箱输送系统。 每个储罐容积25 m3，根据废液种类的不同， 一套储罐系统管道选用碳钢衬四氟材质管道，用来输送酸类；另一套储罐系统管道选用316 L 材质管道，用来输送非酸类；两套吨箱系统选用碳钢衬四氟管道。

废液输送工艺流程： 气动隔膜泵（卸料）→储罐→气动隔膜泵/电动液压隔膜泵→喷枪→窑头罩/窑尾分解炉。

吨箱输送工艺流程：吨箱→动液压隔膜泵→喷枪→窑头罩/窑尾分解炉。

（1）卸料设备采用气动隔膜泵，扬程：0~38 m；流量：0~21（m3/h）；过流部件：聚四氟乙烯。

（2）储罐输送设备采用气动隔膜泵/电动液压隔膜泵（一用一备）。 气动隔膜泵， 扬程：0~76 m；流量：0~4.5（m3/h）；过流部件：聚四氟乙烯。 电动液压隔膜泵，扬程：0~120 m；流量：0~3.2（m3/h）；过流部件：聚四氟乙烯；功率：7.5 kW。

（3）吨箱输送设备采用电动液压隔膜泵，扬程：0~120 m；流量：0~3.2（m3/h）；过流部件：聚四氟乙烯；功率：7.5 kW。

2 设计特点

（1）在水泥窑协同处理处置危废的三态中，SMP系统在半固态处置中发挥比较大的作用。 在SMP 系统设计中注意点： ①根据物料选择合适的破碎机。②破碎后的物料混合成匀质化的浆状物料。 ③在进料、处理过程中要做好密封隔绝、气体保护和氧气分离等安全措施。 ④在单缸泵出口设置一闸板阀，便于后期维修护理。

（2）在固态输送系统设计中注意点：①进入系统危废的粒度尺寸大小。 ②进入系统危废的含水率＜25%，防止危废粘输送设备。

（3）在废液输送系统设计中注意点：①系统阻力计算准确，选择合理扬程的泵。②废液喷枪采用低粘度的，粘度范围1～30（mps），并配有打散和冷却风。

3 存在问题

SMP 系统处置危废初期时， 据现场工作人员反应，当危废物料不好时，破碎机会出现缠轴(塑料、铁皮、布条、塑料等)，清理频繁。分析原因：由于危废末端处理能力＞危废存量，危废市场收集比较困难，没有管控物料中的其它废物，如砖头、石头、布条、钢丝绳等。配伍时SMP 系统不宜处理的物料（布条）可以通过固态输送处置。自从业主找到了缠绕的原因和认识到问题重要性后，破碎机缠轴的情况得到了很大的改善，满足了最初设计要求，清理工作大大减少，节约了人力成本。

4 结语

水泥窑协同处置危废就是通过水泥窑系统的高温碱性等环境彻底分解有机危废，危废中含有的常规有害元素和重金属元素在水泥熟料中的固化和迁移， 危废焚烧后作原料制造出水泥等优点，实现了危废处置的“资源化、减量化、无害化” ，避免了二次污染。 危废成分复杂、种类繁多，在系统设计、设备选型上各有差异, 水泥窑协同处置时需先严格分析危废的组份、形状/水分及燃烧特性，合理的配伍以确定合理的入窑方式和位置。