協同處置危廢對熟料生產運行影響數據對比分析研究

趙旭紅，張廣芳，何 晨，方 力

（1.溧陽中材環保有限公司，江蘇 溧陽 213300；2.臨沂國建環境科技有限公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

近年來國內大范圍推廣水泥窯協同處置危廢行業及水泥行業的轉型升級[1]，同時隨著人們對危廢協同處置的聚焦關注、資源投入，水泥窯協同處置危廢領域也將出現處置量更大、對水泥生產干擾更小、處置種類范圍更寬的新技術工藝路線[2]，對協同處置危廢生產運行大數據分析至關重要，保證在水泥產品質量及人員設備環境安全的前提下，加大協同處置危廢量，既節約原材料，又可解決周邊的環境污染問題，具有良好的社會、經濟、生態效益[3]。

某水泥廠利用5000t/d熟料生產線協同處置危廢項目已運行多年，企業長期致力節能環保和綠色轉型提升，危廢處置技術水平穩步提升。為了做好經驗與技術的積累，以及企業的長遠發展與持續進步，基于三年的運行數據進行分析，為企業提供生產情況分析，通過數據的規律尋找水泥窯協同處置危廢對水泥窯熟料產質量的影響，實現控制過程的節能提效，同時保證各項生產指標穩定運行。

1 3年危廢處置量及系統運轉率統計

某水泥廠是2003年天津院設計的標準型5000 t/d熟料生產線，主要設備參數如表1。根據2019～2021年三年統計數據，危廢處置量、窯系統年運轉率及危廢處置系統相對運轉率情況詳見表2。

表1 主要設備參數

表2 水泥廠危廢處置運行數據 %

由表2可知，2021～2021年窯系統運轉率逐年有所提高，但2020年的危廢處置量最大，2019年危廢處置量最小，危廢處置量與危廢處置系統相對運轉率存在相關性，即隨著危廢處置系統相對運轉率的增加，危廢處置量增加。

2 協同處置危廢對熟料產、質量數據分析

加強管控進廠危廢中有害成分含量，同時做好對危廢的預處理配伍工作，就不會對水泥生產及質量引起不利，相反控制適當，其中有些微量元素還有助于水泥質量提高[4]。為了分析水泥窯協同處置危廢對熟料產量、質量及水泥窯能耗等方面的影響，對2019年至2021年的數據進行分析。

2.1 對熟料臺產的影響

三年熟料生產情況統計結果見表3。從表3可知，三年來該生產線熟料年平均臺產呈上升趨勢，2020年熟料臺產較2019年上升1.10%，2021年熟料臺產較2020年上升2.99%。

表3 三年熟料生產情況對比

通過協同處置危廢時熟料臺產進行數據統計分析，得散點圖如圖1所示。

圖1 熟料臺產與危廢處置量相關性回歸變量圖

通過SPSS分析，危廢處置量與熟料臺產Pear?son系數=0.009，Sig.（雙尾）=0.922>0.05，顯示危廢處置量與熟料臺產不存在相關性，即危廢處置量不影響熟料臺產或者對熟料臺產影響較小。

2.2 對標煤耗的影響

對3年熟料標煤耗進行統計對比，見圖2。

圖2 三年熟料標煤耗數據對比

從圖2可知，2019年的熟料標煤耗最高，2020年熟料標煤耗較2019年下降明顯，2021年熟料標煤耗較2019年略微下降。數據顯示隨著危廢處置量的增高，熟料標煤耗降低。

通過協同處置危廢時標煤耗進行數據統計分析，可得散點圖如圖3所示。

圖3 熟料標煤耗與危廢處置量相關性回歸變量圖

通過SPSS分析，危廢處置量與熟料標煤耗Pearson系數=-0.082，Sig.（雙尾）=0.023＜0.05，顯示危廢處置量與熟料標煤耗呈負相關性，即隨著危廢處置量的增加，熟料標煤耗會隨之相應減少?；貧w方程為：

y=104.128-0.216x

式中，y為熟料的標煤耗，x為危廢處置量。

危廢中含有一定的熱值，配伍的危廢中熱值的平均值為2287×4.18kJ/kg，當危廢由管道進入分解爐燃燒時，由理論計算可知，危廢處置在蒸發自帶水分后還有一部分熱能傳給了氣體物料，降低了分解爐的用煤量，起到了節煤的作用。

2.3 對噸熟料發電量的影響

三年噸熟料發電量數據統計對比見圖4。從圖4可知，三年中2020年噸熟料發電量最高，2019年和2020年噸熟料發電量有所波動，但差別不大。

圖4 三年噸熟料發電量數據對比

通過對協同處置危廢時噸熟料發電量進行統計，可得散點圖如圖5所示。通過SPSS分析，危廢處置量與熟料發電量Pearson系數=-0.017，Sig.（雙尾）=0.642＞0.05，顯示危廢處置量與噸熟料發電量不存在相關性，即危廢處置量不影響噸熟料發電量或者對噸熟料發電量影響較小。

圖5 噸熟料發電量與危廢處置量相關性回歸變量圖

2.4 對游離鈣的影響

對三年熟料游離鈣數據進行統計對比，見圖6。從圖6可知，三年熟料游離鈣指標存在一定程度的波動，熟料游離鈣均在0.5%～2.2%范圍內，數據相差不大。

圖6 三年熟料游離鈣數據對比

通過對協同處置危廢時熟料游離鈣進行統計，可得散點圖如圖7所示。

圖7 熟料游離鈣與危廢處置量相關性回歸變量圖

使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料游離鈣的影響，危廢處置量與游離鈣Pearson系數=-0.015，Sig.（雙尾）=0.680＞0.05，顯示危廢處置量與熟料游離鈣沒有相關性，即危廢處置量不影響熟料的游離鈣或者對熟料的游離鈣影響較小。

2.5 對初凝時間和終凝時間的影響

對三年熟料初凝時間和終凝時間數據進行統計對比，見圖8。從圖8可知，三年熟料的初凝時間存在一定程度的波動，2020年熟料初凝時間較2019年有所上升，2021年熟料初凝時間較2020年度有所下降；三年熟料的終凝時間呈下降趨勢，2020年熟料終凝時間較2019年下降6.40%；2021年熟料終凝時間較2020年度下降4.76%。但三年熟料初凝時間和終凝時間均在《硅酸鹽水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范圍內。

圖8 三年熟料初凝時間和終凝時間數據對比

通過對協同處置危廢時熟料初凝時間和終凝時間進行統計，可得散點圖如圖9、10所示。

圖9 熟料初凝時間與危廢處置量相關性回歸變量圖

圖10 熟料終凝時間與危廢處置量相關性回歸變量圖

使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料初凝時間和終凝時間的影響，危廢處置量與初凝時間Pearson系數=-0.150，Sig.（雙尾）=0.000＜0.05，危廢處置量與終凝時間Pearson系數=-0.240，Sig.（雙尾）=0.000＜0.05，顯示危廢處置量與熟料的初凝時間和終凝時間呈微弱負相關性，即當危廢處置量增加時，熟料的初凝時間和終凝時間有縮短的趨勢。

危廢物料中含有Al2O3成分，危廢的投加造成熟料中C3A含量上升，熟料四種主要礦物成分中C3A的水化速度最快，在熟料調水時可加快凝結硬化，有減少熟料初凝和終凝時間的作用。

2.6 對3d和28d抗壓強度的影響

對三年熟料3d和28d抗壓強度數據進行統計對比，結果見圖11。從圖11可知，2021年熟料3d抗壓強度最強，2019年和2020年3d抗壓強度最相差不大；三年熟料28d抗壓強度在一定程度上有所波動，但基本上差別不大，且熟料3d和28d抗壓強度均在《硅酸鹽水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范圍內。

圖11 三年熟料3d和28d抗壓強度數據對比

對協同處置危廢時熟料3d和28d抗壓強度進行統計，可得散點圖如圖12、13所示。使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料3d和28d抗壓強度的影響，危廢處置量與3 d抗壓強度Pearson系數=0.064，Sig.（雙尾）=0.074＞0.05，危廢處置量與28d抗壓強度Pearson系數=-0.116，Sig.（雙尾）=0.101＞0.05，分析結果顯示危廢處置量與熟料3d和28d抗壓強度不存在相關性，即危廢處置量不影響熟料的3d和28d抗壓強度或者對熟料的3d和28d抗壓強度影響較小。

圖12 熟料3d強度與危廢處置量相關性回歸變量圖

圖13 熟料28d強度與危廢處置量相關性回歸變量圖

3 結論

（1）通過統計協同處置危廢時標煤耗、初凝時間和終凝時間，可知危廢處置量與標煤耗、初凝時間和終凝時間呈負相關性，即隨著危廢處置量的增加，標煤耗、初凝時間和終凝時間會隨之相應減少。

（2）通過對協同處置危廢時熟料臺產、噸熟料發電量、游離鈣、3d和28d抗壓強度進行統計，可知危廢處置量與熟料臺產、熟料發電量、游離鈣、3d和28d抗壓強度沒有相關性，即危廢處置量不影響熟料的臺產、熟料發電量、游離鈣、3d和28d抗壓強度或者對熟料的臺產、熟料發電量、游離鈣、3d和28d抗壓強度影響較小。