□□ 王喜佳，吳勇鋒，馬 劍

(1.肇慶市金崗水泥有限公司佛山高明分公司，廣東 佛山528500；2.肇慶市新榮昌環(huán)保股份有限公司，廣東 肇慶 526117)

引 言

2017年以來水泥行業(yè)利潤屢破新高，但一個不容忽略的事實是水泥行業(yè)仍處于產(chǎn)能嚴重過剩的行業(yè)范疇中，整個行業(yè)利潤之所以可以如此高歌猛進主要得益于過度錯峰生產(chǎn)和嚴格的環(huán)保監(jiān)查，使供求關系人為失衡，掩蓋了行業(yè)產(chǎn)能過剩的矛盾，去產(chǎn)量不能代替去產(chǎn)能，去產(chǎn)能的工作沒有實質性的進展。故該行業(yè)從業(yè)人員正在陷入矛盾掙扎：即要時刻提醒自己所處的行業(yè)產(chǎn)能過剩依舊嚴重,又要時刻絞盡腦汁通過多種手段“瞞天過海”新增產(chǎn)能。以2020年為例，水泥產(chǎn)量23.77億t，同比增長1.6%，水泥行業(yè)實現(xiàn)利潤或超1 800億元，與2019年基本持平，全國水泥行業(yè)的利潤增長的背后是產(chǎn)能嚴重過?，F(xiàn)狀沒有根本改變，產(chǎn)業(yè)集中度和市場優(yōu)化布局沒有根本改變，未來行業(yè)結構調整的變化和企業(yè)創(chuàng)新能力的提升比經(jīng)濟效益指標更沒有改變。在跨區(qū)域產(chǎn)能置換大背景下，規(guī)模較小的生產(chǎn)線為保證生存必須要實現(xiàn)差異化競爭。

受益于供給側結構性改革、加之行業(yè)協(xié)會引導和磋商的作用，企業(yè)自發(fā)降低產(chǎn)量保證市場價格，但在實踐過程中也出現(xiàn)了特殊情況：第一是超低排放生產(chǎn)線的差異化政策；第二是冬季供暖及協(xié)同處置固廢/危廢/生活垃圾生產(chǎn)線的差異化政策，部分企業(yè)在此過程中充分享受到政策的紅利。本文主要介紹肇慶市金崗水泥有限公司(簡稱“金崗水泥”)利用現(xiàn)有2 500 t·d-1熟料生產(chǎn)線協(xié)同處置一般固體廢棄物的相關改造。

1 建設背景

肇慶市金崗水泥有限公司地處大灣區(qū)腹地肇慶市高要區(qū)，其2 500 t·d-1水泥熟料生產(chǎn)線始建于2003年，占地580余畝，年產(chǎn)P·O 42.5 R水泥150萬余t，總投資約4億元人民幣。隨著近年來水泥行情持續(xù)走高及需求增長乏力，企業(yè)愈發(fā)感受到可持續(xù)發(fā)展的壓力，因此必須進行改革創(chuàng)新保證企業(yè)具備可持續(xù)發(fā)展的必要條件。隨著大灣區(qū)社會經(jīng)濟及工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，生活及工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的固體廢物日益增多。若固體廢物處置不當，將對居民生活環(huán)境及身體健康構成嚴重的威脅，因此，地方政府對固體廢物管理與處置正面臨日益嚴峻的環(huán)境保護壓力。歐美的成功經(jīng)驗表明，利用水泥窯協(xié)同處置一般固體廢棄物的技術相當成熟、效果十分明顯，利用現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線進行改造以達到協(xié)同處置一般固體廢物，既可幫助地方政府解決一般固體廢物帶來的處置難題，又可避免因政策變動而強制停產(chǎn)帶來的經(jīng)濟層面損失。結合公司所處肇慶市產(chǎn)業(yè)結構及一般固體廢棄物產(chǎn)生及處置情況，擬選定造紙污泥、印染污泥和市政污泥作為潛在的處置物，通過大范圍實地取樣并對其成分進行分析，化驗結果見表1。

表1 一般固體廢棄物的化驗結果

通過上述結果分析可知，造紙污泥、印染污泥和生活污泥的化學成分對水泥生產(chǎn)的影響較小，但印染污泥和生活污泥的水分對水泥窯的影響較大，可通過上述3種污泥按照一定比例搭配使得污泥綜合水分控制在55%～65%范圍內?？紤]上述污泥流動性較好，結合建設投入和產(chǎn)出等因素，擬采用柱塞泵將污泥噴入預熱器內焚燒的工藝路線。

2 建設方案

將上述3種形態(tài)、含水率不同的污泥按照預設比例卸入120 m3接收倉內攪拌均勻，在接收倉頂部卸料口處設置液壓翻板門，以使倉處于密封常態(tài)，當自卸車卸料時，就地或遠程控制開啟倉蓋板。倉頂卸料區(qū)域設置格柵，防止大塊雜物進入接收倉內堵塞柱塞泵系統(tǒng)。接收倉設置攪拌系統(tǒng)，可以起到攪拌均化的作用，另在接收倉底部設置液壓驅動滑架，防止污泥在倉底淤積形成死角、起拱。倉內污泥在攪拌系統(tǒng)和滑架的作用下進入卸料口，經(jīng)雙螺旋喂料機輸送至單缸閘閥柱塞泵內去水泥窯分解爐窯尾，在輸送管道入窯尾的末端設置給料噴槍，以使污泥均勻、散開的形式噴入，增加換熱面積，從而降低污泥對窯系統(tǒng)的影響。協(xié)同處置車間為微負壓車間，熟料線正常生產(chǎn)期間車間內臭氣通過臭氣管道由引風機引入篦冷機內經(jīng)高溫分解處理，在熟料生產(chǎn)線停機時車間內臭氣經(jīng)活性炭除臭裝置后外排。工藝流程圖如圖1所示，系統(tǒng)主要設備及參數(shù)見表2。

表2 系統(tǒng)主要設備及參數(shù)

圖1 工藝流程圖

該系統(tǒng)整體設備較少，工藝簡單，布置靈活，占地面積少。適用一些場地受限，處理污泥品質較為單一的工廠，同時對原有生產(chǎn)系統(tǒng)的影響相對較小，但對污泥的品質要求相對較高，必須滿足柱塞泵輸送要求。

3 運行情況

在日常處置過程中主要以印染污泥為主，通過加入造紙污泥來調節(jié)入倉內的水分，控制水分在60%左右以適應單缸柱塞泵的工作條件，日處置量基本穩(wěn)定在50～100 t，操作界面如圖2所示。

圖2 操作界面

根據(jù)GB 30760—2014《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術規(guī)范》對入窯生料中和水泥熟料中重金屬含量參考限值要求，見表3。

表3 入窯生料和水泥熟料中的重金屬含量參考限值 mg·kg-1

為了盡量降低投加污泥對生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的影響，同時保證入窯系統(tǒng)物料和熟料成分符合技術規(guī)范要求，從兩個方面進行理論計算：(1)保證入窯生料重金屬含量符合技術規(guī)范要求，同時根據(jù)生料里的重金屬含量計算熟料內的重金屬含量，計算結果符合技術規(guī)范要求限值，根據(jù)污泥的化驗結果計算在滿足重金屬含量不超標前提下的最低投加量，實際投加量不得大于計算值；(2)在滿足前面條件的情況下，根據(jù)物料的含水率和熱值調整污泥的投加量，投加污泥的目標和原則是減少對熱工系統(tǒng)的影響，在考慮系統(tǒng)污泥和煤粉完全燃燒所需含氧量的情況下，穩(wěn)定生料喂料量，計算污泥的最大投加量。

以上計算完成后，再根據(jù)實際情況進行調整，調整的方式分為以下幾種情況：

(1)在穩(wěn)定入窯生料量和投加污泥量的情況下，通過調整窯尾喂煤量控制分解爐出口溫度。

(2)當為了穩(wěn)定分解爐出口溫度調整窯尾喂煤量超過10%時，穩(wěn)定用煤量，通過調整污泥的投加量確保分解爐出口溫度達到目標溫度。

(3)當入窯生料量和污泥量波動造成熱工系統(tǒng)波動時，先停止污泥投加，穩(wěn)定入窯生料量盡快調整熱工系統(tǒng)趨于正常后再逐步投入污泥。

調整后的污泥添加量見表4。

表4 污泥投加量及占比

按現(xiàn)運行的情況，污泥投加量符合生料和熟料內重金屬含量限值要求，對系統(tǒng)熱工影響在系統(tǒng)可承受的范圍之內，生產(chǎn)線整體運行穩(wěn)定，因投加污泥造成的煤耗增加的成本小于污泥處置收益，污泥按450元·t-1處置費用計算，項目創(chuàng)造效益明顯，對于處置單一污泥項目，可以參考和借鑒。

日常運行中遇到的主要問題：

(1)柱塞泵工作時噴槍不出污泥。主要是由于污泥水分過大，污泥在管道內無法形成有效的蠕動，故在系統(tǒng)工作時要注意把污泥水分控制在55%～65%范圍內，并留意污泥倉料位的變化，在進廠污泥來源穩(wěn)定的情況下，通過進廠污泥的搭配，保證污泥的含水率。

(2)SO2排放超標，由于印染污泥和市政污泥中含硫率高，在投入這兩種污泥較多時，導致煙氣的SO2排放增加。

為了保證污染物排放達標，采取了兩個措施：一是監(jiān)控進廠污泥的含硫率，通過不同含硫率污泥的搭配，降低入窯污泥含硫率；二是新增一套固態(tài)脫硫裝置以應對突發(fā)的物料波動造成的SO2排放超標，確保排放達標。

4 結語

本文主要介紹在2 500 t·d-1熟料生產(chǎn)線通過引入柱塞泵系統(tǒng)將污泥直接噴入預熱器中進行焚燒的工藝。該工藝投資規(guī)模在1 000萬以內，且新增設備有限，操作簡單，污泥日處理50～100 t，在現(xiàn)有的市場條件下投資回報周期為2～3年，對2 500 t·d-1生產(chǎn)線較為適宜。