浅谈SMP系统在应用于水泥窑协同处置的优缺点

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发布时间:2019-03-24      来源:北京中丹环保节能环保      打印本文             


SMP系统是一种包含破碎、混合、泵送三个主要环节的综合性预处理系统,可同时处置包括固态、液态、半固态在内的多种危险废物,且自动化程度较高。2006年,北京水泥厂引入了国内第一条SMP系统并投入运行,近年来,随着国内协同处置行业的发展,越来越多的水泥企业选择SMP系统作为其主要处置系统。

 

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理解SMP系统的主要功能不难,我们可以类比人体的消化系统,想象一下一顿丰盛的早餐,有葱花饼,有粥,有豆浆,S-Shredder(破碎机)相当于人的牙齿,负责将葱花饼嚼碎,M-Mixture(混合器)相当于人的胃,将这些食物混合在一起,变成易于消化和输送的浆状体(所以SMP系统也叫浆渣制备系统),P-Pump(泵送系统)相当于人的肠道,主要作用是输送。当然真正的系统要比这复杂很多,设备厂家都有详细介绍。

 

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那么,针对协同处置,SMP系统是最佳的解决方案吗?本文主要从一个使用者的角度,做一下分析:


1.成本:

SMP系统是一套自动化程度很高的预处理系统,通过一套系统即可完成危废的整个预处理过程,降低了预处理阶段的人力成本。尤其是针对沾染各种危废的固态杂物类危废,SMP系统是一种理想的解决方案。


相比单独的固态、液态、半固态处置系统,SMP系统的投资较高(1000~2000万),但是折算到10~20年的运营期中,这个成本并不算高。


2.安全:

基于安全考虑,并不是所有危险废物都适合进SMP系统的,化学试剂类、废酸类危废容易在与其他物料混合的过程中发生反应,引起爆炸或产生H2S等有毒气体,有机溶剂类危废容易挥发出可燃气体,引发爆炸(引入氮气保护系统后可有效降低风险)。


国内SMP系统运行过程中发生的安全事故主要是由于协同处置企业对于物料的分类管理不到位,相容性试验欠缺。在做好分类的前提下,SMP系统杜绝了预处理过程中物料与人的直接接触,且运行过程中配备氮气保护系统,安全系数高于其他有人工参与的预处理系统。


3.窑工艺影响:

水泥窑系统主要有窑头、窑尾烟室和分解炉三个物料投加点,窑头焚烧一般危废(高热值溶剂除外)会影响二次风温度和含氧量,降低水泥窑头的火焰温度,导致熟料减产;窑尾烟室的氧含量低,焚烧高热值物料会产生大量CO,加剧窑内有害元素循环,焚烧低热值物料会降低热生料温度,此外,高热值和低热值都会产生大量烟气,挤占窑内通风量,导致水泥窑减产;相对而言,分解炉是对于火焰温度要求不高,氧含量充足且冗余较大,通风量更容易控制,如果控制得当,可基本保证水泥窑不减产。

 

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所以,现在大部分SMP系统的入窑点选在了分解炉,但是,分解炉本质上只是一个含尘烟气的通道,没有供物料焚烧用的平台,这与SMP系统的输送曲线存在着巨大的矛盾,SMP系统对水泥生产工艺的负面影响是双缸污泥泵送系统的2倍甚至更多。主要原因是由于SMP系统的物料过于混杂,输送难度大,只能采用单缸柱塞泵输送,而单缸柱塞泵每个输送周期的时间更长,且物料处于前进状态的时间很短:泵头闸阀关闭——活塞后退至远端——螺旋向泵内送料——关混合器门——活塞前进压缩物料——打开泵头闸阀——活塞推送物料入窑。假设SMP系统的输送速度是5t/h,物料向窑内推送的时间占整个周期的1/4,则物料入窑的瞬时下料速度是20t/h,在焚烧高热值物料时,由于物料是分散在分解炉内的气流中燃烧的,分解炉需要按照20t/h的焚烧量准备充足的氧气,如果是含水率高的低热值物料,分解炉也需要按照20t/h的处置量燃烧充足的煤粉,但这实际上是做不到的。

 

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最终的结果是导致分解炉内的烟气忽冷忽热、氧含量忽高忽低甚至缺氧燃烧,产生有害气体;虽然由于分解炉内的湍流效应和传感器的积分效应,温度和氧含量实测参数接近平滑连续输送状态下的理论值,但是这种连续性差的物料输送曲线对窑工况的扰动是真实存在的;另外,SMP系统的入窑管径太粗(>350mm),且物料经过了长时间的高压压缩,在入窑端使用压缩空气打散的效果很差,大量大块物料直接通过缩口掉入烟室,进而影响窑工况,导致熟料产质量下降。在实际运行种,SMP系统很难达到5t/h以上的处置速率。


综上所述,尽管SMP系统在预处理方面存在巨大的优势,系统自动化程度高,但其代表的却是一种粗放的生产方式,从另一个角度来说,SMP系统其实是当前协同处置企业一种不得已的选择。虽然SMP系统“通吃”的特点比较适用于当前国内危废前端市场前端分类差的现状,可以一站式解决物料的预处理问题。但是即便是当前的危废市场,可连续输送的半固态、液态、粉状、片状及颗粒状物料的量也远远大于其他混杂物料,这些物料分别采用多态的输送系统入窑,对窑系统造成的影响比SMP系统要小很多。当产废端危废管理越来越规范,收集处置端分类越来越合理之后,针对不同形态物料的分类处置系统应用面会越来越广,SMP系统的应用空间也会越来越小。当然,针对入窑连续性差的缺点,SMP系统也可以进一步优化,例如与外挂焚烧设备结合,将物料通过SMP系统预处理后直接输送至外挂炉焚烧(入炉位置不加喷枪),在外挂炉内形成稳定燃烧的料层,产生的焚烧烟气导入分解炉中进一步焚烧。


文章末尾,发表一点个人见解,仅供参考:任何技术都有局限性,有其最佳的应用场景,我们也不能简单说谁家的技术先进谁家的就落后,在协同处置领域,运营企业要依据危废特性、产生量、窑系统的具体情况选择合适的设备,对于设备厂家来说,越贵越复杂的设备利润越高,但对于协同处置企业来说,并不是越贵的设备就越好用;危废处置的真正难点在于其复杂性和不可预知性,除了提升技术装备水平,加强危废的运营管理同样十分重要,只有把危废的全过程追踪、前端分类做好了,一些更加高效的处置手段才能得到利用。


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