污泥直接注入水泥窑的影响

   日期:2020-08-26     来源:中国化工网    作者:化工之家    浏览:6176    评论:0    
核心提示:以水泥厂窑炉中直接注入湿污泥的过程为研究对象,通过对污泥的理化性质,水分含量,处理极限和热量消耗等进行分析.计算将湿污泥直接注入窑中.,并通过实际工业试验验证了将湿污泥直接注入窑中对水泥窑能耗以及烟道

以水泥厂窑炉中直接注入湿污泥的过程为研究对象,通过对污泥的理化性质,水分含量,处理极限和热量消耗等进行分析.计算将湿污泥直接注入窑中.,并通过实际工业试验验证了将湿污泥直接注入窑中对水泥窑能耗以及烟道气中氮氧化物和二恶英排放量减少的影响.结果表明,污泥的水分含量是影响水泥窑状况的主要因素.对于水分含量为80%的污泥,通常将直接泵入水泥窑的污泥的量控制为原料量的3%至5%;从理论上讲,每吨污泥的净热吸收为4 722 078.13 kJ;将污泥直接注入窑中,氮氧化物减少了30%以上,二恶英减少了60%以上.

随着我国经济的快速发展,城市污水处理能力正在迅速提高.同时,污泥量的快速增长和安全稳定的无害化处理问题也在加速发展.根据E20的数据,2016年城市湿污泥产生量为4083万吨,到2020年将增至5292万吨.脱水污泥的水分含量大多在75%至85%之间.这种高的水分含量使污泥的发热量低,从而限制了污泥的焚烧.

污泥已成为水泥窑所有者使用的替代燃料之一.例如,2002年德国水泥窑处理的污泥量约为4,000吨.到2006年,这一数字已增加到23.8万吨,四年来增长了近60倍,发展速度非常快.2007年,水泥行业消耗和处置了瑞士30%的污泥.

为了减少水分含量,水泥厂大多使用废热技术来干燥污泥,但是干燥产生的恶臭很难控制,将污泥直接注入窑内的方法很简单.工艺和低投资.已得到迅速发展.但是,尚未将污泥直接注入窑中后,水泥窑的最大容量以及湿污泥进入水泥窑对水泥厂生产的影响.

本研究以水泥厂的湿污泥直喷工艺为研究对象.通过对污泥的物理特性的分析,探索了直接注入窑中的湿污泥的处理极限,热量消耗和热量消耗.协同处理对水泥窑排放物的影响有望为生活污泥的水泥窑协同处理提供理论依据.

1材料和方法

1.1测试材料

测试污泥是从金华市一家水泥厂收集的.在水泥厂的污泥接收仓库中,随机收集了4辆污泥车作为采样单元进行采样.在污泥卸载过程中,每辆车收集50公斤,总计200公斤.然后混合采集的样品,并取100千克作为部分样品.

1.2测定方法

污泥的水分含量通过减重法确定;污泥的热值分析按GB / T 212-2008《煤炭工业分析方法》确定.元素分析通过XRF测量.文献中的方法用于确定污泥处理之前和之后2小时的水泥窑烟气中的NOx和二恶英.

2结果与讨论

2.1污泥特性分析

污泥的理化特性测试结果列于表1.

从表1中可以看出:污泥的水分含量很高,平均为82%,干基热值为10大约MJ / kg,但换算为湿基后,污泥的发热量为负.因此,污泥含水量是影响水泥窑状况的主要因素.另外,干污泥的主要成分是钙,硅,铝,铁,其氯含量比垃圾低,可以代替水泥生产原料.

2.2污泥直接注入窑的处理极限

由于污泥的含水量是影响水泥窑状况的主要因素,因此使用含水量来计算湿污泥直接注入限制进入窑内的处理量.

1)水分对煤炭消耗的影响

要将水从20°C升高到100°C,所需热量为334.72 kJ / kg,100°C为水变成水蒸汽的汽化潜热为2 255.18 kJ / kg,100°C的水蒸气将分解炉加热到870°C所需的热量为1 677.78 kJ / kg.

因此,进入水泥窑的1千克水将消耗4 267.68 kJ热,相当于4 267.68÷29 288 = 0.146千克标准煤.

如果每小时有6.7吨水分含量为80%的污泥进入水泥窑,则进入水泥窑的水分为:6.7×0.8 = 5.36 t / h,消耗的标准煤为5.36×0.146 = 0.783 t / h,转化为物理煤:0.783×7÷6 = 0.91 t / h.

2)水分对烟道气量的影响

随着水泥窑的煤炭消耗量增加0.91 t / h,烟道气量的增加为:6.9 Nm3×0.91×1 000 = 6 279 Nm3 / h.

由于水分进入而增加的烟气量为:1000÷(18÷22.4)×5.36 = 6 666.7 Nm3 / H.

两者之和:6 279 + 6 666.7 = 12 945.7 Nm3 / h.

3)水分对产量减少的影响

水泥厂煅烧炉出口每小时的烟气量为166785 Nm3,且增加的速率烟气量为7.8%.因此,从烟气量计算,理论上将导致产量减少7.8%,因此不超过7.8%为宜.

根据实际生产经验,直接泵入水泥窑的80%含水污泥量一般控制在原料的3%〜5%.3500t / d以下的熟料线控制在3%; 3500t / d以上的熟料线控制在5%.例如,对于一条4500t / d的熟料生产线,采用直接泵送法处理含水率为80%的污泥,处理量控制在4500×1.6×5%= 360t / d.通常,最好不要超过350t / d.

2.3将污泥直接注入窑中对水泥生产的影响

工业测试是在金华的一家水泥厂进行的.水泥厂的熟料生产能力为3500 t / d,污泥含水量为84%,干基低热值为11861.35 kJ / kg,干基灰分为37.91%.理论处理能力为3 500×1.6×3%= 168 t / d,实际直接注入窑中为150 t / d.

1)水泥窑的热平衡计算

不处理污泥时,水泥窑的热平衡计算如表2所示.

2)直接将污泥注入窑中对能耗的影响

1理论计算

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污泥处理处理能力为6.25吨/小时,进入窑的水分为5.25吨/小时,干污泥为1吨/小时,进入窑的灰分为0.38吨/小时.根据2.2中的参数,如果传热效率为60%,焚烧效率为70%,则水分将从20°C升高到100°C.吸热率:5.25×334.72×1000÷60%= 2928800 kJ / h;水在100°C下被蒸汽吸收的热量为:5.25×2 255.18×1 000÷60%= 19 732 825 kJ / h;在分解炉中将100°C的水蒸气加热到870°C所需的热量为:5.25×1 677.78×1 000÷60%= 14680575 kJ / h.湿污泥直接泵送到分解炉,灰分需要从20°C加热到870°C,需要吸收的热量为0.38×0.88×850×1 000÷60%= 473 733.33 kJ / h.污泥燃烧的放热为:1×11 861.35×1000×70%= 8302945 kJ / h.每小时污泥的净热吸收为:2 928 800 + 19 732 825 + 14 680 575 + 473 733.33-8 302 945 = 29 512 988.33 kJ / h.每吨污泥的净吸热量为:29 512 988.33÷6.25 = 4 722 078.13 kJ.

2实际验证

将湿污泥直接注入窑中会使煤耗量增加1.20吨/小时,这与煤的热值和可燃性有关.

3)将污泥直接注入窑中对氮氧化物和二恶英排放的影响

由于污泥中含有一定量的水分,会降低温度.煅烧炉.在一定程度上,它将减少氮氧化物的排放.另外,污泥中含有一定量的硫和氮,因此有助于减少二恶英.

在将污泥直接喷入窑炉前后,水泥厂的氮氧化物和二恶英排放量如图1和图2所示.

从图1中可以看出:在将污泥直接喷入窑炉之前,水泥厂的平均氮氧化物为308.75 mg / Nm3,污泥直接喷入窑后,水泥厂的平均氮氧化物为203.75 mg / Nm3,降低了30%以上.

从图2中可以看出:在将污泥直接注入窑中之前,水泥厂的平均二恶英为0.064 5 ngTEQ / Nm3,达到了GB 30485-2013的标准限值.将污泥直接注入窑中后,水泥厂的二恶英减少到平均0.021 45 ngTEQ / Nm3,减少了60%以上.

3结论

< p>(1)污泥的水分含量是影响水泥窑状况的主要因素.干污泥中的主要成分是钙,硅,铝,铁,并且氯含量低,可以代替水泥生产的原料.直接泵入水泥窑的80%含水污泥量一般控制在原料的3%〜5%.

(2)理论上,每吨污泥处置的净热吸收为4 722 078.13 kJ.

(3)将污泥直接注入窑中可使氮氧化物减少30%以上,二恶英减少60%以上.

 
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