酸洗污泥干化、压球生产线技术应用

文_孟晓强 任朝军 上海宝钢节能环保技术有限公司

1 项目概况

某钢厂带钢材的生产中，其主要产品为400、300系列高纯度不锈钢热轧板卷和冷轧板卷。其中，不锈钢热轧板卷的主要生产流程包括炼钢、热轧和酸洗，热轧带钢经过酸洗处理可以起到除锈、脱氧化皮、缓蚀、抑雾等功效。酸洗过程的副产品为酸洗污泥，其主要成分为CaF、CaSO4、Fe2O3等物质，属于危险废物，废物类别为HW17表面处理废物，危险特性为腐蚀性（C）、毒性（T）。

按照《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等相关要求，对于以上酸洗污泥，企业必须及时处置、合法处理。经过多方调研，将酸洗污泥干燥、压球后制成污泥球团，然后将球团作为造渣剂，投入电炉进行冶炼。可以使球团中的金属元素进入钢液，既避免了炉渣的性能恶化，同时也可以使酸洗污泥得到有效处理。基于此，某钢厂启动了建设酸洗液的回收再利用系统制程延伸项目，其主要内容为建设一条生产线，将酸洗污泥进行干化、压球后制备成污泥球团。

2 工艺方案

2.1 工艺流程

某钢厂酸洗污泥回收再利用系统的工艺流程包括污泥脱水、污泥干化、压球造粒、球团干燥、炼钢回收等流程。其中，污泥脱水环节包括在钢厂现有的水处理系统中，炼钢回收环节包括在电炉炼钢系统中。因此，钢厂酸洗污泥干化、压球生产线的主要工艺环节为污泥干化、压球造粒、球团干燥。

在具体实践中，板框脱水机产生酸洗污泥、其含水率为55%～60%，板框脱水机下方设置皮带输送机，通过皮带输送机将酸洗污泥送至污泥中间仓。然后通过安装在污泥中间仓底部的双螺旋输送机，将酸洗污泥送至圆筒干燥机内。经过圆筒干燥机内的钢链条和碾压钢棒，以及其配套设施燃气热风炉产生的高温烟气，将酸洗污泥高温烘干，并使之水分降至5%～10%。同时，将酸洗污泥由块状破坏成污泥颗粒，经过干燥后送至储存仓内。然后将污泥颗粒、粘结剂从各储存仓内定量卸出，进入强力混合机内，并注入定量的水，将三者混合均匀落至压球机，压制成球团。经过干燥机内的高温热风，将污泥球团的含水率由10%降低至3%，同时使球团的强度得到增强，符合炼钢回收标准，通过运输汽车运至炼钢厂回收利用。

2.2 生产规模

该生产线处理酸洗污泥的台时产能为3t/h，年有效生产时间为7200h，酸洗污泥的年处理能力为2.16×104t/a。酸洗污泥球团的台时产能为1.26t/h，年产量约为0.91×104t/a。酸洗污泥球团的性能指标如表1所示。

表1 酸洗污泥球团性能指标

3 技术难点及解决措施

3.1 污泥输送

由于酸洗污泥的粘滞性较高、流动性过差，使其在运输、储存环节极易产生架桥、粘附现象。板框脱水机下方设有船形污泥斗、污泥斗下方设有皮带输送机，原设计船形污泥斗的卸料口宽度为300mm、皮带输送机的皮带宽度为500mm。试生产过程中，酸洗污泥极易在船形污泥斗的卸料口处产生架桥现象，污泥堵塞在船形污泥斗内，不能落至皮带输送机上。结合现场实际情况，将船形污泥斗的卸料口宽度扩大至800mm，同时增大了船形污泥斗侧壁的倾斜角度，皮带输送机的皮带宽度增大至1000mm，酸洗污泥可以从船形污泥斗内顺利卸出落至皮带上。采用皮带输送机输送酸洗污泥，虽然在头轮位置安装了刮料器，皮带输送机的皮带、托辊、头轮、尾轮仍然会粘附酸洗污泥，导致皮带跑偏，需要生产过程中定期检查皮带输送机、清理粘附的酸洗污泥。

3.2 污泥干化

生产线采用圆筒干燥机进行污泥的干化作业，圆筒干燥机的直径为2600mm，长度为16m，倾斜度为3%，圆筒旋转电机为变频调速电机、圆筒的最高转速为5rpm，通过双轴螺旋输送机向圆筒干燥机内输送酸洗污泥、双轴螺旋输送机为变频调速型。配套燃气热风炉的最大热值为176×104kcal/h，二次风机为变频调速型、最大风量为26850m3/h。污泥干化系统涉及的调节参数多，通过试生产，确定双轴螺旋输送机的电机频率为30Hz、圆筒主电机的频率为15Hz，确定了酸洗污泥的处置量和干燥时间。但污泥经过干化后，含水率仍然高于20%，不满足后续压球造粒的需求。

通过查阅天然气的用气量，发现热风炉的供热能力未完全发挥，决定热风炉供热量的参数为烟气温度和烟气量。为了提高烟气温度，将塑烧板除尘器的进口保护温度由130℃提高至140℃，将圆筒干燥机出口温度设定为120±10℃提高至145±10℃。为了提高烟气量，必须提高二次风机提供的冷风量，二次风机的最大风量为26850m3/h。经过现场检测，热风炉尾部的负压约600Pa、二次风机的进风口面积为0.4m2。经过计算得出结论，如果不启动二次风机，只利用热风炉内的负压自然补风，自然补风量约38000m3/h，大于二次风机的最大风量。经过反复计算、讨论，采用了自然补风的方案，增加了烟气量。通过提高烟气温度、增加烟气量，增加热风炉的供热量，经过圆筒干燥机干化后的酸洗污泥颗粒含水率降至10%，满足后续压球造粒的需求。

3.3 压球造粒

在酸洗污泥压球造粒过程中，通过热负荷试车，易出现粘结剂不能稳定下料，出现短时间缺料现象；强力混合机至斗式提升机之间的溜管，使之发生堵料；40×35×25（mm）的球泥球通过溜管输送球团易产生堵料现象。经过多次调试，在静态定量给料机内部增加旋转轴，旋转轴连续转动可以破坏架桥现象，确保粘结剂稳定下料。污泥颗粒、粘结剂、水在强力混合机内充分混合均匀，混合物料具有一定粘滞性，通过溜管时逐渐在溜管内部板结，运行一定时间后随着板结层增加而产生堵料现象。在溜管适当位置增加检修门，要求生产人员定期检查、清理溜管内部板结层，解决混合物料粘滞在溜管内部板结产生堵料的问题；修改溜管的倾斜角度，并增加振动器，使球泥球团顺利通过溜管。

4 后续项目优化设计

由于该项目生产线为国内首条将污泥干化、压球一体化处理生产线，没有经验可供借鉴。在热负荷试车阶段发生一些问题，经过项目团队成员的努力，解决了所有技术问题。后续类似的项目选用污泥输送设备时，可采用中型或重型板式输送机替代皮带输送机，板式输送机为链条传动，可以避免皮带输送机跑偏问题。同时，在板式输送机的头轮、尾轮位置设置高压喷水清洗装置，自动清理输送链板上的污泥；选用桨叶干燥机或圆盘干燥机，避免高温烟气和污泥在机腔体内难以充分热交换，导致圆筒干燥机排放烟气温度较高、烟气量较大，不能充分利用热能问题；强力混合机布置在压球中间仓上方，取消之间的溜管和输送设备，避免混合物料在在输送设备内部发生堵塞现象；压球机必须设置除尘装置，并使操作室尽量远离压球机，避免扬尘、噪声等；采用振动溜管或皮带输送机输送球团，解决球团堵料现象。

5 结语

某钢厂酸洗污泥处理项目为国内首条污泥干化、压球一体化生产线，酸洗污泥干化、压球的技术难点主要有污泥输送过程中由于粘滞性高产生的架桥、粘附；污泥干化环节，由于干化系统参数调试不当，使之干化后含水率仍高于20%；污泥压球造粒过程中的粘结剂不能稳定下料、溜管、堵料等现象。可将船形污泥斗的卸料口宽度由300mm扩大至800mm，同时增大船形污泥斗侧壁的倾斜角度，并将皮带输送机的皮带宽度由500mm增大至1000mm；将塑烧板除尘器的进口保护温度由130℃提高至140℃，将圆筒干燥机出口温度设定值由120±10℃提高至145±10℃，以提高烟气温度。针对二次风机采取自然补风方案，以增加系统的烟气量，从而提升热风炉的供热量；在静态定量给料机内部增加旋转轴、在溜管适当位置增加检修门、修改溜管的倾斜角度等。