酸洗污泥干化、壓球生產線技術應用

文_孟曉強 任朝軍 上海寶鋼節能環保技術有限公司

1 項目概況

某鋼廠帶鋼材的生產中，其主要產品為400、300系列高純度不銹鋼熱軋板卷和冷軋板卷。其中，不銹鋼熱軋板卷的主要生產流程包括煉鋼、熱軋和酸洗，熱軋帶鋼經過酸洗處理可以起到除銹、脫氧化皮、緩蝕、抑霧等功效。酸洗過程的副產品為酸洗污泥，其主要成分為CaF、CaSO4、Fe2O3等物質，屬于危險廢物，廢物類別為HW17表面處理廢物，危險特性為腐蝕性（C）、毒性（T）。

按照《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》等相關要求，對于以上酸洗污泥，企業必須及時處置、合法處理。經過多方調研，將酸洗污泥干燥、壓球后制成污泥球團，然后將球團作為造渣劑，投入電爐進行冶煉。可以使球團中的金屬元素進入鋼液，既避免了爐渣的性能惡化，同時也可以使酸洗污泥得到有效處理。基于此，某鋼廠啟動了建設酸洗液的回收再利用系統制程延伸項目，其主要內容為建設一條生產線，將酸洗污泥進行干化、壓球后制備成污泥球團。

2 工藝方案

2.1 工藝流程

某鋼廠酸洗污泥回收再利用系統的工藝流程包括污泥脫水、污泥干化、壓球造粒、球團干燥、煉鋼回收等流程。其中，污泥脫水環節包括在鋼廠現有的水處理系統中，煉鋼回收環節包括在電爐煉鋼系統中。因此，鋼廠酸洗污泥干化、壓球生產線的主要工藝環節為污泥干化、壓球造粒、球團干燥。

在具體實踐中，板框脫水機產生酸洗污泥、其含水率為55%～60%，板框脫水機下方設置皮帶輸送機，通過皮帶輸送機將酸洗污泥送至污泥中間倉。然后通過安裝在污泥中間倉底部的雙螺旋輸送機，將酸洗污泥送至圓筒干燥機內。經過圓筒干燥機內的鋼鏈條和碾壓鋼棒，以及其配套設施燃氣熱風爐產生的高溫煙氣，將酸洗污泥高溫烘干，并使之水分降至5%～10%。同時，將酸洗污泥由塊狀破壞成污泥顆粒，經過干燥后送至儲存倉內。然后將污泥顆粒、粘結劑從各儲存倉內定量卸出，進入強力混合機內，并注入定量的水，將三者混合均勻落至壓球機，壓制成球團。經過干燥機內的高溫熱風，將污泥球團的含水率由10%降低至3%，同時使球團的強度得到增強，符合煉鋼回收標準，通過運輸汽車運至煉鋼廠回收利用。

2.2 生產規模

該生產線處理酸洗污泥的臺時產能為3t/h，年有效生產時間為7200h，酸洗污泥的年處理能力為2.16×104t/a。酸洗污泥球團的臺時產能為1.26t/h，年產量約為0.91×104t/a。酸洗污泥球團的性能指標如表1所示。

表1 酸洗污泥球團性能指標

3 技術難點及解決措施

3.1 污泥輸送

由于酸洗污泥的粘滯性較高、流動性過差，使其在運輸、儲存環節極易產生架橋、粘附現象。板框脫水機下方設有船形污泥斗、污泥斗下方設有皮帶輸送機，原設計船形污泥斗的卸料口寬度為300mm、皮帶輸送機的皮帶寬度為500mm。試生產過程中，酸洗污泥極易在船形污泥斗的卸料口處產生架橋現象，污泥堵塞在船形污泥斗內，不能落至皮帶輸送機上。結合現場實際情況，將船形污泥斗的卸料口寬度擴大至800mm，同時增大了船形污泥斗側壁的傾斜角度，皮帶輸送機的皮帶寬度增大至1000mm，酸洗污泥可以從船形污泥斗內順利卸出落至皮帶上。采用皮帶輸送機輸送酸洗污泥，雖然在頭輪位置安裝了刮料器，皮帶輸送機的皮帶、托輥、頭輪、尾輪仍然會粘附酸洗污泥，導致皮帶跑偏，需要生產過程中定期檢查皮帶輸送機、清理粘附的酸洗污泥。

3.2 污泥干化

生產線采用圓筒干燥機進行污泥的干化作業，圓筒干燥機的直徑為2600mm，長度為16m，傾斜度為3%，圓筒旋轉電機為變頻調速電機、圓筒的最高轉速為5rpm，通過雙軸螺旋輸送機向圓筒干燥機內輸送酸洗污泥、雙軸螺旋輸送機為變頻調速型。配套燃氣熱風爐的最大熱值為176×104kcal/h，二次風機為變頻調速型、最大風量為26850m3/h。污泥干化系統涉及的調節參數多，通過試生產，確定雙軸螺旋輸送機的電機頻率為30Hz、圓筒主電機的頻率為15Hz，確定了酸洗污泥的處置量和干燥時間。但污泥經過干化后，含水率仍然高于20%，不滿足后續壓球造粒的需求。

通過查閱天然氣的用氣量，發現熱風爐的供熱能力未完全發揮，決定熱風爐供熱量的參數為煙氣溫度和煙氣量。為了提高煙氣溫度，將塑燒板除塵器的進口保護溫度由130℃提高至140℃，將圓筒干燥機出口溫度設定為120±10℃提高至145±10℃。為了提高煙氣量，必須提高二次風機提供的冷風量，二次風機的最大風量為26850m3/h。經過現場檢測，熱風爐尾部的負壓約600Pa、二次風機的進風口面積為0.4m2。經過計算得出結論，如果不啟動二次風機，只利用熱風爐內的負壓自然補風，自然補風量約38000m3/h，大于二次風機的最大風量。經過反復計算、討論，采用了自然補風的方案，增加了煙氣量。通過提高煙氣溫度、增加煙氣量，增加熱風爐的供熱量，經過圓筒干燥機干化后的酸洗污泥顆粒含水率降至10%，滿足后續壓球造粒的需求。

3.3 壓球造粒

在酸洗污泥壓球造粒過程中，通過熱負荷試車，易出現粘結劑不能穩定下料，出現短時間缺料現象；強力混合機至斗式提升機之間的溜管，使之發生堵料；40×35×25（mm）的球泥球通過溜管輸送球團易產生堵料現象。經過多次調試，在靜態定量給料機內部增加旋轉軸，旋轉軸連續轉動可以破壞架橋現象，確保粘結劑穩定下料。污泥顆粒、粘結劑、水在強力混合機內充分混合均勻，混合物料具有一定粘滯性，通過溜管時逐漸在溜管內部板結，運行一定時間后隨著板結層增加而產生堵料現象。在溜管適當位置增加檢修門，要求生產人員定期檢查、清理溜管內部板結層，解決混合物料粘滯在溜管內部板結產生堵料的問題；修改溜管的傾斜角度，并增加振動器，使球泥球團順利通過溜管。

4 后續項目優化設計

由于該項目生產線為國內首條將污泥干化、壓球一體化處理生產線，沒有經驗可供借鑒。在熱負荷試車階段發生一些問題，經過項目團隊成員的努力，解決了所有技術問題。后續類似的項目選用污泥輸送設備時，可采用中型或重型板式輸送機替代皮帶輸送機，板式輸送機為鏈條傳動，可以避免皮帶輸送機跑偏問題。同時，在板式輸送機的頭輪、尾輪位置設置高壓噴水清洗裝置，自動清理輸送鏈板上的污泥；選用槳葉干燥機或圓盤干燥機，避免高溫煙氣和污泥在機腔體內難以充分熱交換，導致圓筒干燥機排放煙氣溫度較高、煙氣量較大，不能充分利用熱能問題；強力混合機布置在壓球中間倉上方，取消之間的溜管和輸送設備，避免混合物料在在輸送設備內部發生堵塞現象；壓球機必須設置除塵裝置，并使操作室盡量遠離壓球機，避免揚塵、噪聲等；采用振動溜管或皮帶輸送機輸送球團，解決球團堵料現象。

5 結語

某鋼廠酸洗污泥處理項目為國內首條污泥干化、壓球一體化生產線，酸洗污泥干化、壓球的技術難點主要有污泥輸送過程中由于粘滯性高產生的架橋、粘附；污泥干化環節，由于干化系統參數調試不當，使之干化后含水率仍高于20%；污泥壓球造粒過程中的粘結劑不能穩定下料、溜管、堵料等現象。可將船形污泥斗的卸料口寬度由300mm擴大至800mm，同時增大船形污泥斗側壁的傾斜角度，并將皮帶輸送機的皮帶寬度由500mm增大至1000mm；將塑燒板除塵器的進口保護溫度由130℃提高至140℃，將圓筒干燥機出口溫度設定值由120±10℃提高至145±10℃，以提高煙氣溫度。針對二次風機采取自然補風方案，以增加系統的煙氣量，從而提升熱風爐的供熱量；在靜態定量給料機內部增加旋轉軸、在溜管適當位置增加檢修門、修改溜管的傾斜角度等。