利用水泥窯處置城市生活垃圾的技術(shù)研究

1、利用水泥窯處置城市生活垃圾的技術(shù)研究 【摘要】城市生活垃圾的處理近年來一直是人們非常關(guān)注的問題，而采用新技術(shù)處理城市生活垃圾不但污染小，而且處理效果較好，因此備受人們喜愛?；趯Νh(huán)保的要求和對城市生活垃圾處理效果要求，本文重點(diǎn)對水泥窯處理生活垃圾的特點(diǎn)以及技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，供相關(guān)的技術(shù)人員參考。 【關(guān)鍵詞】水泥窯；處理；生活垃圾；技術(shù) c35 a 一、前言 城市生活垃圾隨著我國城市化的進(jìn)展極大在逐漸的增多，而城市生活垃圾的處理是隨著我國城市化的發(fā)展不得不面臨的問題，因此對于城市生活垃圾的處理技術(shù)是目前很多人關(guān)注的重點(diǎn)，采用水泥窯對城市生活垃圾進(jìn)行處理的相關(guān)問題是本文論述的重點(diǎn)、 二、國內(nèi)外

2、水泥窯協(xié)同處理生活垃圾的現(xiàn)狀 1、國外采用水泥窯處理垃圾的現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)國家利用水泥窯對垃圾進(jìn)行處理的起步比較早，自20世紀(jì)70年代起，德國、日本、美國、瑞士、等一些發(fā)達(dá)國家已開始利用水這項(xiàng)技術(shù)對垃圾廢物進(jìn)行處理。經(jīng)過30多年的探索，目前已經(jīng)積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，逐步建立起貫穿于廢物產(chǎn)生、分選、收集、運(yùn)輸、處理等一系列的技術(shù)流程、在垃圾處理的過程中，水泥和混凝土質(zhì)量安全等級也建立起了一系列的制度，是一種基于全生命周期考慮的系統(tǒng)。發(fā)達(dá)國家目前在采用水泥窯處置廢棄物的技術(shù)處于世界的頂尖行列，法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系比較完備，水泥廠處理不同的垃圾也有不同的規(guī)定，根據(jù)不同的用途（替代燃料、替代原料、混合材料）以及廢

3、物中各種重金屬的含量也采用不同的技術(shù)進(jìn)行處理，并制定了焚燒危險廢物的水泥窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。 以垃圾代替可燃物的燃料為例，水泥窯協(xié)同處置廢棄物代替燃料發(fā)電或者作為其他用途這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟，成為發(fā)達(dá)國家水泥行業(yè)節(jié)能減排的重要手段之一。隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，使用替代燃料在這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)越來越廣泛，主要包括廢塑料、廢輪胎、生物質(zhì)燃料、生活垃圾等。根據(jù)統(tǒng)計，目前發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有2/3的水泥廠采用水泥窯燃燒替代燃料的燃燒，這項(xiàng)技術(shù)歐洲始終站在世界的巔峰，歐洲水泥廠的替代燃料比例達(dá)到18%，比上個世紀(jì)90年代整個提高了90%。其中，荷蘭是世界上水泥行業(yè)使用燃料替代率最高的國家。荷蘭也成為了水泥窯處理垃圾

4、的代表。 2、我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物現(xiàn)狀 我國已經(jīng)基本上掌握了水泥窯無害化協(xié)同處理生活垃圾等有害廢棄物的關(guān)鍵技術(shù)，并逐步形成了完整的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，而一批國產(chǎn)自主研發(fā)的設(shè)備也在逐步的啟動。北京水泥廠、海螺水泥、越堡水泥、華新水泥等企業(yè)在研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)對生活垃圾的處理上已經(jīng)取得了不錯的成果。除從事水泥窯協(xié)同處置廢棄物的工業(yè)實(shí)踐外，天津水泥、青海水泥等一些企業(yè)企業(yè)也先后獲得了危險廢物的經(jīng)營許可，目前也在進(jìn)行有害廢棄物采用水泥窯的基礎(chǔ)研究，部分工程已形成一定的處置規(guī)模。除此之外，更多的水泥企業(yè)也逐漸嘗試進(jìn)入這個行業(yè)。 但是和發(fā)達(dá)國家相比，由于我國缺乏相應(yīng)的政策以及在技術(shù)上依然和發(fā)達(dá)國家有

5、一定的距離，各類標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、監(jiān)督等方面的政策仍然沒有建立，主要表現(xiàn)為以下方面： 首先，水泥窯的利廢水平處于粗放型的初級階段，過多偏重于多摻混合材。將礦渣、粉煤灰等摻入熟料中一并粉磨是較為簡便粗放的利廢方式，2010年我國噸水泥的混合材用量為366千克，遠(yuǎn)高于德國、日本和美國的摻入水平。為鼓勵水泥企業(yè)利廢，我國規(guī)定利廢率超過30%可獲得獎勵的政策無形中把水泥混合材摻入量提高到了30%左右，造成了超標(biāo)爛摻混合材的現(xiàn)象。 其次，替代燃料水分高，熱值低。當(dāng)前我國消納的城市垃圾和下水污泥的平均水分高達(dá)30%左右，扣除其中水分蒸發(fā)所需的熱耗，用作替代燃料的熱值為5000-7000kj/kg，噸固廢用量為0

6、.09千克，按熱量計的替代率僅為0.04%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于德國、日本和美國的替代水平。 三、水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾的工藝設(shè)備 垃圾儲存必須在完全封閉以及在負(fù)壓的狀態(tài)下進(jìn)行，這樣能夠防止周邊的環(huán)境受到破壞以及減少對環(huán)境異味的釋放，所抽取的空氣入水泥窯進(jìn)行高溫焚燒。對于廢棄處理系統(tǒng)而言，應(yīng)采用高效布袋除塵器。輸送系統(tǒng)也有相應(yīng)的要求，輸送系統(tǒng)采用密閉的箱式拉鏈機(jī)或者采用帶式輸送機(jī)。破而破碎系統(tǒng)雖然近些年來國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，但是為了在燃燒的過程中有較好的效果，建議選擇美國或者是德國所使用的斯瑞德，屬于剪切式破碎機(jī)的一種，能夠?qū)⒋b的垃圾瞬間的破破開，也不會出現(xiàn)纏繞的現(xiàn)象。 焚燒爐是整個水泥窯

7、垃圾處理技術(shù)的重點(diǎn)，也是關(guān)鍵的設(shè)備，目前國內(nèi)主要有以下四種：機(jī)械爐排焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐、熱盤爐。 1、機(jī)械爐排焚燒爐 爐排主要分為三個區(qū)域，干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃燼區(qū)，爐排通過交錯運(yùn)動為主要的工作方式，垃圾依次通過這三個區(qū)域，直至燃燼從焚燒爐排出。爐排的下部是空氣的進(jìn)入位置，高溫?zé)煔庠诋a(chǎn)生熱量的同時，也能夠瞬間達(dá)到冷卻的效果，煙氣最終由廢氣處理系統(tǒng)在處理后進(jìn)行排放。這類焚燒爐雖然效果好，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，另外維護(hù)的費(fèi)用較高，造價成本也較高。 2、流化床焚燒爐 此焚燒爐也稱作氣化熱解爐，主要在焚燒爐內(nèi)是由分布板組成，在爐內(nèi)加入了大量的石英砂，這些石英砂在工作的時候，溫度能夠達(dá)到600

8、以上，一方面從焚燒爐下部進(jìn)燃燒空氣，石英砂能夠達(dá)到沸騰的狀態(tài)，隨后將垃圾放入焚燒爐中。垃圾很快就燃燒沸騰起來，燃燒后的垃圾會產(chǎn)生非常大的密度，落到爐底，而沒有燃燒的垃圾密度較小，繼續(xù)燃燒沸騰。設(shè)備使用時間越長，內(nèi)部石英砂會產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，因此設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行的費(fèi)用較高，并且這種焚燒爐在操過程中需要有較高的技術(shù)要求。 3、回轉(zhuǎn)式焚燒爐 爐體水平放置并傾斜3%5%，焚燒爐通過回轉(zhuǎn)在不停的進(jìn)行轉(zhuǎn)動，爐體內(nèi)的垃圾由加熱、烘干一直到垃圾會逐步的燃燒，并在燃燒的過程中焚燒爐會出現(xiàn)一定的移動，會向著轉(zhuǎn)動的方向進(jìn)行移動，直至最終燃燼排出爐體。由于爐體無運(yùn)動機(jī)械，因此在運(yùn)行的過程中費(fèi)用也相對而言較低，并且運(yùn)行可

9、靠，對不同生活垃圾的適應(yīng)性也較強(qiáng)，但是由于燃燒不充分，因此在實(shí)際使用的過程中，會出現(xiàn)非常多的問題。 4、熱盤爐 熱盤爐是由丹麥?zhǔn)访芩构狙邪l(fā)并推向市場的。垃圾經(jīng)過計量后將送入到焚燒爐的內(nèi)部，在爐盤上與上方吹來的熱空氣和垃圾進(jìn)行接觸，生成的灰渣隨爐盤的轉(zhuǎn)動由爐盤尾部不斷卸出，灰渣細(xì)粉隨著空氣釋放出來，而粗顆粒則直接入水泥回轉(zhuǎn)窯中。由于爐盤轉(zhuǎn)速可調(diào)，這樣能夠保證垃圾在焚燒爐內(nèi)有充分的時間進(jìn)行燃燒。熱盤爐的運(yùn)行過程中維護(hù)的費(fèi)用也較低，同時對垃圾的適應(yīng)性也好，因此很多中國垃圾處理企業(yè)都采用的是這種焚燒爐。 四、利用水泥窯處置垃圾的原則和基本原理 1、水泥窯處理垃圾的基本原理 在利用水泥窯爐處置城市生活

10、垃圾的過程中，應(yīng)該根據(jù)來及的形態(tài)以及來及的類別分別處理，已確保不影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)能夠正常的工作，垃圾能夠徹底的得到消解，而且在處理的過程中不會產(chǎn)生新的污染，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用以及環(huán)保的要求。在水泥工業(yè)處置生活垃圾方面，必須注意以下幾個方面的原則： 政府應(yīng)該合理的對水泥窯處理垃圾進(jìn)行合理的監(jiān)管，水泥企業(yè)提供合適的政策職稱條件。而在處理垃圾的過程中不應(yīng)該影響到水泥的正常生產(chǎn)，也不影響水泥孰料產(chǎn)品質(zhì)量。在處理垃圾的過程中不能產(chǎn)生新的污染（如：重金屬、二嗯英、臭氣、其他有害的物質(zhì)等），水泥后續(xù)工程施工的過程中、再生以及廢棄處置過程不會涉及到重金屬污染，不會給人類的健康帶來負(fù)面的影響。水泥企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自

11、身的情況進(jìn)行針對性的生產(chǎn)，確定合理的垃圾接納量和接納半徑，并在處理過程中獲得一定的經(jīng)濟(jì)利益。處理過程需要有詳細(xì)的記錄，不易被水泥生產(chǎn)過程固化的污染物需限制其濃度。 2、水泥窯工作基本原理 立窯又稱豎窯，用于煅燒水泥熟料以及煅燒高鋁熟料，黏土，石灰石，白云石，鎂石等。其大小以容積來劃分，常用立窯的容積為100-300立方米。他是連續(xù)操作的高溫窯爐，熟料燒成的化學(xué)反應(yīng)，物理過程均在窯內(nèi)進(jìn)行。它是小水泥廠的關(guān)鍵設(shè)備，合理的選用窯襯材料的品種和質(zhì)量，可以延長起使用壽命，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益。 3、垃圾焚燒工藝流程 運(yùn)輸進(jìn)廠的生活垃圾進(jìn)入儲存庫，經(jīng)過粉碎以后隨后進(jìn)行氣化處理，氣體進(jìn)入水泥窯后進(jìn)行煅燒

12、，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w可以作為水泥生產(chǎn)過程中燃料的提供，因此可以替代一部分的燃料。不可燃的固體則進(jìn)入水泥原料堆場，作為水泥生產(chǎn)的原料。裝置的關(guān)鍵不是把垃圾放到水泥窯爐里燒，而是專門建個爐子，不需要任何燃料，然垃圾能夠在約600攝氏度的溫度中燃燒，氣化和翻滾。氣化之后，把熱解氣體打到窯爐里去，氣體有熱量，可減少水泥窯的能耗，利用水泥窯內(nèi)的高溫，隨后將垃圾進(jìn)行處理。氣化分解產(chǎn)生的二氧化硫、二f英等有毒氣體進(jìn)入水泥生產(chǎn)線原有的碳酸鈣高溫分解爐內(nèi)，在850攝氏度至900攝氏度的空氣中停留時間達(dá)5秒，在此期間，二f英的苯環(huán)斷裂，剩下的氯離子就被高濃度、高細(xì)度的堿性物料石灰石粉充分吸收，實(shí)現(xiàn)了酸堿中和。 五、水

13、泥窯處理生活垃圾技術(shù)控制內(nèi)容 現(xiàn)在國內(nèi)比較成熟的垃圾處理技術(shù)，一是焚燒爐與水泥窯聯(lián)合焚燒系統(tǒng)，如銅陵海螺生活垃圾處理示范線；二是垃圾破碎后直接入窯尾煙室焚燒，如秭歸華新水泥三峽漂浮物處理；但是兩項(xiàng)技術(shù)也不是完全成熟的，其中主要是氯過高、重金屬離子遷移問題及垃圾堆存轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的氣味、處理量偏小等問題。 首先生活垃圾中還有較多氯離子，進(jìn)入水泥窯后會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定、熟料氯離子超標(biāo)等。雖有部分公司采用脫氯技術(shù)等一系列手段盡可能的降低氯離子含量，但目前技術(shù)來說，還沒有從根本上解決這個問題。 其次是進(jìn)入水泥熟料的重金屬離子。通過各種渠道進(jìn)入水泥窯煅燒的重金屬，有三個流向：固結(jié)在水泥熟料中；與窯灰一起排出；

14、和煙氣粉塵等一起排出。其中隨著煙氣一起排出的重金屬離子，還有對環(huán)境的潛在威脅。水泥制成品在使用過程中，由于老化、風(fēng)化等因素影響，重金屬會發(fā)生遷移現(xiàn)象，雖然經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，金屬離子的浸出率非常低，但這也勢必也會對周邊環(huán)境造成一定影響。 國外發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立從重金屬產(chǎn)生源頭到水泥產(chǎn)品中重金屬含量的測量方法，相關(guān)的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)也比較完善。國外經(jīng)驗(yàn)證明，只要控制得當(dāng)，重金屬的浸出、遷移對環(huán)境的影響會很小，甚至沒有。但是我國還沒有針對水泥材料中重金屬浸出行為的試驗(yàn)方法及評價標(biāo)準(zhǔn)，垃圾分類也不如國外徹底，所以在水泥制品中重金屬離子控制方面，還有很多工作要做。 第三就是垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)及儲存過程中的氣味問題。尤其夏天氣

15、候炎熱，垃圾變質(zhì)較快，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中不可避免的出現(xiàn)惡臭?，F(xiàn)在盡量避免垃圾的儲存，收取垃圾后馬上進(jìn)入水泥廠進(jìn)行處理。雖然采用的全封閉車間、系統(tǒng)負(fù)壓、除臭噴霧等方法來限制，但是氣味問題仍然嚴(yán)重。 第四就是垃圾處理量問題。由于水泥窯系統(tǒng)主題是水泥熟料的生產(chǎn)，而且熟料中各種化學(xué)成分都是有指標(biāo)控制的，所以處理過程中生活垃圾摻加量不宜過多，否則會影響熟料性能。而且垃圾摻加量過大，會造成熱工系統(tǒng)紊亂，影響生產(chǎn)穩(wěn)定。 六、水泥窯處理生活垃圾的展望 1、政策上的支持 現(xiàn)在很多水泥企業(yè)都在上水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目，除了更好的處理城市生活垃圾，減少垃圾處理壓力的社會責(zé)任外，還有就是為了利潤。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾可

16、以部分免稅，還有垃圾處理補(bǔ)助，所以利潤還是比較可觀的，但是前提是地方政府的支持。 很多地方不是很傾向于建垃圾處理項(xiàng)目，主要是對于水泥窯處理生活垃圾工藝系統(tǒng)并不熟悉，認(rèn)為會造成二次污染，所以項(xiàng)目在立項(xiàng)和審批上有很大難度。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目的生產(chǎn)成本和折舊成本非常高，包括生產(chǎn)成本、電能消耗、冷卻費(fèi)用、熱能損失費(fèi)用、人工成本、運(yùn)輸、日常檢修維護(hù)費(fèi)、折舊、管理費(fèi)等多項(xiàng)費(fèi)用。尤其是夏天處理含水量較高的生活垃圾，更使得熱耗加大，給企業(yè)帶來明顯成本壓力。 目前很多企業(yè)還面臨著生活垃圾處置資金難以落實(shí)的問題。目前很多國內(nèi)生活垃圾處置費(fèi)用都是由市政部門提供。國內(nèi)垃圾處理補(bǔ)助不明確，各地標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，沒有

17、形成完善的補(bǔ)貼扶持機(jī)制。因此，全國推廣水泥窯爐協(xié)同處置生活垃圾亟待政策“開口”。 2、群眾認(rèn)知 水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)現(xiàn)仍被很多人所誤解，從認(rèn)識上就比較抵制此類項(xiàng)目，所以很多項(xiàng)目在建設(shè)過程中遭到了當(dāng)?shù)厝罕姷膹?qiáng)烈反對而延期或擱淺。其實(shí)此類處理技術(shù)有很多技術(shù)優(yōu)勢，只是不為廣大人民群眾所了解。 首先水泥窯協(xié)同處置生活垃圾基本不用對垃圾做任何分類，不需要復(fù)雜的垃圾分類設(shè)備，這也符合中國人處理生活垃圾的習(xí)慣。很多工藝都是采用破碎后入窯焚燒的方法來處理。垃圾中含有輕飄物質(zhì)很大多數(shù)為可燃物，可以通過在水泥窯中燃燒處理，由于窯中溫度高達(dá)1400，不會產(chǎn)生二f英之類的有毒氣體對環(huán)境造成二次污染。我國于200

18、1年頒布生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（gb 18485-2001），其中明確要求，焚燒爐中煙氣出口溫度850攝氏度環(huán)境下，煙氣停留時間需2秒，在在1000攝氏度環(huán)境下，煙氣停留時間需1秒，窯尾煙室溫度一般在10001100攝氏度之間，分解爐溫度在850900攝氏度之間，停留時間均超過2秒。由此可見，利用水泥窯窯尾煙室或分解爐來處置生活垃圾，完全符合生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，無需另外增加焚燒爐。 處理過程中不產(chǎn)生其他固體廢料及液體廢料。除了使用新鮮垃圾外，也可將以前填埋的陳舊垃圾作同樣處理。在水泥窯燃燒垃圾時產(chǎn)生的多余熱量一是用來烘干濕法處理垃圾過程中的固相沉淀物，二是可以用來余熱發(fā)電，同樣也可利用其它燃燒溫度高于1000以上鍋爐焚燒垃圾的可燃部分，燃燒后所產(chǎn)生的渣子可直接作為水泥混合材料使用。 由以上可以看出，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)日趨成熟，應(yīng)多增加此類技術(shù)的宣傳，使群眾認(rèn)知到水泥窯協(xié)同處置生活垃圾不會給生活帶來再次污染，認(rèn)識到處理生活垃圾的重大意義，我想群眾在完全了解的情況下，沒有理由反對建此類項(xiàng)目。