水泥窯協(xié)同處置固體廢物工藝分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u15509水泥窯協(xié)同處置固體廢物工藝分析案例概述 第2章結(jié)果分析2.1固廢監(jiān)測指標(biāo)情況在協(xié)同處置過程中，窯系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)和固廢監(jiān)測指標(biāo)狀況如表2.1所示。從數(shù)據(jù)結(jié)果分析來看，水泥窯系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。從表2.1可見，2021年產(chǎn)1-10月固廢處置，水泥窯的產(chǎn)量為176.02-189.93t/h，平均產(chǎn)量為182.72t/h；熟料質(zhì)量較穩(wěn)定，未發(fā)生明顯變化，但熟料強(qiáng)度有所下降。窯頭喂煤量為6.86-7.61t/h，窯頭平均喂煤量7.30t/h；回轉(zhuǎn)窯出口溫度和燒成帶溫度均處于正常水平，但部分區(qū)域出現(xiàn)局部升溫現(xiàn)象。窯尾喂煤量為11.43-11.16t/h，窯尾平均喂煤量12.36t/h。熟料煅燒和固廢處置，CO排放濃度為0.04%-0.10%，NOX排放濃度在71.97-82.86mg/Nm3，總體排放濃度均小于限值100mg/Nm3。表2.1窯系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)及固廢監(jiān)測指標(biāo)情況月份水泥窯危固廢產(chǎn)量/h窯頭喂煤量t/h窯尾喂煤量t/hCO%NOxmg/Nm3二次風(fēng)溫℃三次風(fēng)溫℃熱值kJ/g水分%處置量t燒失量%1月180.67.4312.460.0476.291102.281001.075236.4132.7659.7227.213月179.827.4612.240.0481.161106.891008.257540.7242.9891.1326.824月176.567.4811.120.0582.351122.521012.744101.6338.6926.1728.65月189.937.6111.160.0982.861111.041010.316930.9428.891177.429.936月189.237.3111.140.0979.91129.141022.09735.681.9396.8625.487月187.856.9511.740.0578.541121.631019.483301.089.521457.9815.658月176.026.8612.120.0777.141135.591002.434892.616.11406.4710.589月181.797.2611.790.172.971127.931001.6910710.6228.121136.112.7910月180.687.3211.430.0771.971150.661032.729312.5431.051240.5120.14均值182.727.312.360.0778.81121.31012.985862.925.981032.721.91固廢處置過程中，窯內(nèi)二次風(fēng)的平均氣溫在1121.30℃左右，比限定溫度高21.30℃；窯內(nèi)風(fēng)速分布均勻性較差，但在不同時(shí)段其平均值均高于規(guī)定要求值，說明喂煤對提高窯內(nèi)氣流穩(wěn)定性和降低窯體阻力效果明顯。三次風(fēng)的平均氣溫都是1012.98℃，比限定溫度高12.98℃，并且風(fēng)溫總體上隨固廢投加量增大而升高，說明固廢入窯以后，喂煤量還有減少的余地。從表2.1可以看出，當(dāng)在生產(chǎn)過程中添加固體廢物時(shí)，進(jìn)入固體廢物的性質(zhì)與生產(chǎn)不一致。儲存坑的物料熱值和水分含量變化很大。儲存坑中材料的總熱值為735.68-10710.62kJ/kg，平均熱值5862.91kJ/kg，含水率1.90%-42.90%，固廢平均每月處置量1032.70t。由于固廢水分的存在，熱值出現(xiàn)波動(dòng)，引起了水泥窯CO，氮氧化物排放的波動(dòng)。2.2固廢入窯后熟料氯堿含量變化為保證熟料中氯離子含量在國標(biāo)限值范圍內(nèi)（0.060%），同時(shí)，達(dá)到固體廢物處理的最大量。在固體廢物處理過程中，固體儲存坑中的材料中的氯離子含量保持在允許范圍內(nèi)，堿含量保持在容許范圍內(nèi)，并且進(jìn)入窯的固體廢物熟化材料中氯離子的含量確保低于0.040%，堿含量小于0.085%。由于原料和固體廢物的硫含量較低，因此放入固體廢物窯后硫含量的變化可以忽略不計(jì)。固廢處置后熟料中氯離子含量變化如圖2.1所示?？梢?，隨著固廢入窯量增加，水泥窯內(nèi)溫度升高，導(dǎo)致熟料氯元素析出，降低了熟料質(zhì)量。從圖2.1中可以看出2021年1至10月份，生料中氯離子的含量為0.024%-0.031%，固廢加入后熟料中氯離子的含量為0.019%-0.026%，且多低于生料氯離子含量。結(jié)合以上結(jié)果可以得出，生料、熟料的氯元素均為不穩(wěn)定組分，其主要來源于水泥窯內(nèi)煅燒過程中生成的未分解氣體和熟料自身燃燒產(chǎn)生的熱量。由生料，熟料中氯離子的含量分析表明，固廢進(jìn)入窯內(nèi)（未開旁路放風(fēng)系統(tǒng)），一部分氯離子在水泥窯內(nèi)部循環(huán)富集，且循環(huán)富集率為47%-54%，循環(huán)濃度平均為51%，殘余氯離子最終在成熟過程中被濃縮。根據(jù)對8月份水泥窯生產(chǎn)情況的觀察，本月水泥窯系統(tǒng)總共運(yùn)行了20天。本月12日的二次風(fēng)溫起伏，成熟材料中游離鈣含量較高，窯結(jié)皮垮落熟料總樣品中氯離子含量為0.046%。圖2.1固廢處置對熟料氯離子含量的影響固廢處置后熟料中堿含量變化如圖2.2所示。從圖2.2中可以看出生料堿的含量為0.43%-0.79%，熟料堿含量為0.51%-0.83%，總體上小于內(nèi)控限值。圖2.2固廢處置對熟料堿含量的影響這表明，對現(xiàn)有儲坑中有害元素的處理可以確保熟料質(zhì)量的穩(wěn)定性，并對水泥窯中氯離子的濃度和濃縮能力產(chǎn)生影響。然而，窯內(nèi)空氣溫度的控制較差，窯的操作條件趨于波動(dòng)，窯結(jié)皮垮落，更容易受到熟料的質(zhì)量影響。2.3固廢入窯后窯工況指標(biāo)變化固廢性能指標(biāo)和水泥窯工況指標(biāo)方差分析結(jié)果如表2.2所示。如表2.2所示，窯內(nèi)固體廢物的熱值和含水量顯著影響水泥窯的碳化速率以及一氧化碳和氮氧化物的排放（P<0.01）。在相同條件下，窯內(nèi)的固體廢物比熟化更能促進(jìn)污染物的排放。窯頭和土豆中的煤炭供應(yīng)和氮氧化物排放量隨著固體廢物熱值的增加而減少，二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫和一氧化碳排放量隨著固廢熱值的增加逐漸增加，入窯固廢含水率隨燒成帶溫度的上升呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。水分影響窯內(nèi)喂煤量，風(fēng)溫、一氧化碳排放量對熱值的作用則反之，即窯內(nèi)喂煤量，二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫和一氧化碳排放量均隨著固廢水分升高而減少，說明固廢入窯爐協(xié)同處理具有明顯減煤用效果，并且固廢的熱值有利于氮氧化物減排。表2.2固廢性能指標(biāo)與水泥窯工況指標(biāo)的方差分析危固廢方差分析窯頭喂煤量窯尾喂煤量二次風(fēng)溫三次風(fēng)溫CO排放量NOx排放量熱值F31.9531.721.282.4932.2928.76P-value<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001水分F15.888.4325.8430.5830.58119.32P-value0.0010.01040.27460.134<0.0001<0.0001水泥窯用氮氧化物有三種類型。其中，熱氮氧化物在日本被廣泛使用。減少氮氧化物排放所需的氨水的量取決于氮氧化物的總量以及氨和氮氧化物在分解爐中的反應(yīng)效率。對氨吸收塔在不同窯況下的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了比較，得到了單元基質(zhì)中氨水含量的變化規(guī)律。事實(shí)上，在處理固體廢物之前，單位熟料的平均氨使用量為980L/h，合作處理期間單位熟料的氨平均使用量為960L/h。固體廢物儲存坑的主要材料是爐渣和粉塵的檢查。這些固體廢物來自鋁工業(yè)。通過添加大量氮化鋁并與高污泥或蒸餾殘?jiān)旌希梢陨砂?，從而促進(jìn)氮氧化物的還原。要供給水泥回轉(zhuǎn)窯的材料是諸如鋁粉、石灰、石膏等的原料，并且可以提高老化材料的燃燒溫度以降低能耗。然而，要求窯內(nèi)固體廢物小于10450kJ/kg，含水量小于40%。當(dāng)熱值過高且含水量過高時(shí)，窯系統(tǒng)中一氧化碳和氮氧化物的排放量波動(dòng)很大，窯內(nèi)很可能出現(xiàn)還原性氣氛。水泥窯各工況指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)見表2.3。窯系統(tǒng)各點(diǎn)的污染物濃度隨窯速的增加而增加。通過對窯系統(tǒng)各指標(biāo)的相關(guān)性分析，窯內(nèi)排放的氮氧化物量與煤炭消耗量之間的相關(guān)性顯著相關(guān)，窯內(nèi)的煤炭供應(yīng)量隨著固體廢物（粉塵）量的增加而顯著減少，氮氧化物量減少。氮氧化物排放主要與煤炭消耗有關(guān)。固體廢物（灰塵和大修渣）的添加可減少窯系統(tǒng)中的煤炭消耗，減少煤中氮氧化物的含量，減少氮氧化物的生成。表2.3水泥窯工況指標(biāo)相關(guān)系數(shù)窯系統(tǒng)指標(biāo)危固廢處置量窯頭喂煤量窯尾喂煤量一氧化碳排放量0.0888-0.05950.1024氮氧化物排放量-0.17240.4834*0.7965**二次風(fēng)溫0.36310.4384*0.0254三次風(fēng)溫0.36310.4374*0.1394窯頭喂煤量-0.5279**--0.5094*窯尾喂煤量-0.5926**-0.5094*-2.4固廢入窯后煤耗變化固廢處理前后窯系統(tǒng)標(biāo)煤耗的變化如圖2.3所示。從圖2.3中可以看出，在沒有處理固廢之前的2020年，窯系噸熟料標(biāo)煤消耗99.24-101.21kg，平均101.90kg；通過對數(shù)據(jù)的分析得出，隨著固廢處置時(shí)間延長，窯系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)塵率增加，而實(shí)際生料質(zhì)量損失