水泥窯協(xié)同處置固廢方案

1、水泥窯協(xié)同處置固廢方案城市生活垃圾處理是城市環(huán)境衛(wèi)生治理的一大難點(diǎn)，而利用新型 干法水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)在處置成本、污染控制上有明顯的 優(yōu)勢(shì)，是目前實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、無(wú)害化、資源化、能源化的有效手段 之一。本文介紹了水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)的幾種方式和發(fā)展歷 程，并重點(diǎn)對(duì)幾種協(xié)同處置方式進(jìn)行了對(duì)比分析。_ 二I匕呈.、背景改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平迅速提 高，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城市生活垃圾產(chǎn)量一直在增加。近年來(lái)， 我國(guó)的城市生活垃圾排放量以每年10%以上的速度增長(zhǎng)1，此外， 國(guó)內(nèi)存量垃圾堆放量已超過(guò)80億噸，既占用土地又污染環(huán)境。另外， 由于我國(guó)垃圾分類收集重視

2、不夠，垃圾基本是混合收集，垃圾含水量 高、熱值低、有機(jī)成分高，垃圾成分隨地區(qū)、季節(jié)等變化較大。目前，我國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理方式包括：衛(wèi)生填埋、高溫 堆肥和焚燒，圖1為2014年我國(guó)垃圾處理方式比例，顯示我國(guó)仍然 以填埋為主2。但焚燒憑借其減量效果最明顯、無(wú)害化最徹底、且 焚燒熱量可以有效利用的特點(diǎn)，近年來(lái)比例上升很快，可以預(yù)見(jiàn)，焚 燒正逐步成為處理城市垃圾的最主要方式。與傳統(tǒng)的垃圾焚燒相比，焚燒發(fā)電所需建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用較高， 且產(chǎn)生的灰渣需要二次處理。城市生活垃圾單獨(dú)焚燒后產(chǎn)生的灰渣包 括底灰和飛灰，其主要化學(xué)成分與水泥原料相似，且具有一定的膠 凝活性 二、水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的幾種方案

3、介紹及對(duì)比國(guó) 內(nèi)外水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的現(xiàn)狀國(guó)際上水泥窯協(xié)同處置廢物技術(shù)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，首次試 驗(yàn)于1974年加拿大Lawrence水泥廠，隨后美國(guó)的Peerless、德國(guó) Ruderdorf等十多家水泥廠先后進(jìn)行了試驗(yàn)。截止到目前，在歐洲、 北美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有30多年的研究應(yīng)用歷史，在替代燃料 研究和生態(tài)水泥生產(chǎn)方面積累了許多經(jīng)驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年荷蘭的 燃料替代率已達(dá)85%以上，2013年日本、比利時(shí)、瑞士、奧地利等燃 料替代率達(dá)50%以上，美國(guó)為30%左右。我國(guó)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)推廣至今，僅有南京凱盛、海 螺、中材、金隅、華新、華潤(rùn)、中信、中建材等幾家領(lǐng)先的水

4、泥企業(yè) 集團(tuán)和水泥裝備集團(tuán)開(kāi)展了水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工作，僅有貴州 等少數(shù)省份組織推動(dòng)了水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工作。目前，全國(guó)已 建成投產(chǎn)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾生產(chǎn)線30多條，占水泥生產(chǎn)線的 比重不足2%。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的主要方案水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的核心是在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中，充分利 用城市生活垃圾中的可燃成分和灰渣材料，結(jié)合水泥窯的生產(chǎn)特點(diǎn),應(yīng)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)解決方案，使垃圾減量化、無(wú)害化、資源化、能源化。主要的處理方案可以大致進(jìn)行如下分類：垃圾以固態(tài)形式入窯將垃圾直接摻入其他物料制成衍生生料或低熱值燃料再進(jìn)行水 泥窯處理該項(xiàng)技術(shù)是將生活垃圾制成低熱值燃料或者衍生生料，再利用水 泥窯

5、處置。生活垃圾進(jìn)場(chǎng)后，布撒石灰消毒防腐，分選出部分或全部 的建筑垃圾后，進(jìn)行脫水、破碎，然后調(diào)整石灰飽和系數(shù)，加入改性 助燒劑和粘結(jié)劑，最終成型。調(diào)整石灰飽和系數(shù)是通過(guò)加生石灰、熟 石灰、石粉、電石渣及其它含鈣材料中的一種或多種，以使灰渣中能 生成適當(dāng)?shù)墓杷猁}礦物、鋁酸鹽礦物、鐵酸鹽礦物等，避免水泥熟料 質(zhì)量造成較大波動(dòng)。如果目標(biāo)為低位值燃料，則可加入瀝青、焦油、廢油、糊精、有 機(jī)合成膠等膠粘劑，加入硝酸鹽、環(huán)烷酸鹽等為主要組分的助燃劑。 如果目標(biāo)為衍生生料，可加入各種工業(yè)廢渣、尾礦、含碳原料，如湖 南建材院的技術(shù)。這種技術(shù)路線需要當(dāng)?shù)啬軌蚶酶鞣N可以參與生活 垃圾配料的廢棄物。采用微生物發(fā)酵

6、干化制備垃圾RDF以供水泥窯替代燃料RDF技術(shù)是建立專門(mén)的生活垃圾預(yù)處理廠，對(duì)混合生活垃圾進(jìn)行破 碎和發(fā)酵干化等系列處理之后,選出可燃部分，對(duì)其進(jìn)行二次的破碎、 加入添加劑、成型和篩分，制成RDF。RDF具有含水量低、熱值高的 特點(diǎn)，可用作水泥工業(yè)的替代燃料。主要流程見(jiàn)圖2。該技術(shù)強(qiáng)化了 對(duì)混合生活垃圾的預(yù)處理，制成的RDF產(chǎn)品在水泥工業(yè)的使用可降低 企業(yè)資源能源的消耗成本，該過(guò)程不必對(duì)原有水泥窯系統(tǒng)進(jìn)行太大改 造，利于技術(shù)推廣。圖2典型的RDF水泥協(xié)同處置生活垃圾工藝流程圖垃圾焚燒后以氣態(tài)形式入窯爐排爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝（南京凱盛）圖3爐排爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝流程圖垃圾由

7、運(yùn)輸車運(yùn)送至垃圾坑內(nèi)儲(chǔ)存，垃圾坑采用全密閉負(fù)壓結(jié) 構(gòu)，負(fù)壓通過(guò)垃圾庫(kù)引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，排出的臭風(fēng)引入空預(yù)器，利用垃圾 焚燒的高溫?zé)煔饧訜嶂?20C作為助燃風(fēng)。新鮮垃圾倒入儲(chǔ)坑后生物干化后，可以降低水分，提高熱值，干 化后的垃圾經(jīng)過(guò)行車抓斗輸送到爐排爐里干燥、燃燒、燃盡，焚燒爐 燃燒后出口煙氣溫度為850950C,高溫?zé)煔馔ㄈ敫G尾分解爐內(nèi)，與 分解爐內(nèi)的高溫?zé)煔饣旌?，然后，從下至上?jīng)過(guò)旋風(fēng)筒與自上而下的 生料換熱。分解爐內(nèi)燃燒煙氣溫度大于850C,停留時(shí)間在7秒以上， 煙氣里的有毒有害物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)被徹底破壞，從而達(dá)到國(guó)家排放標(biāo) 準(zhǔn)排放。爐排爐排出的爐渣經(jīng)除鐵后，送入水泥原料磨作為水泥原料， 實(shí)現(xiàn)資源

8、的循環(huán)利用，重金屬有害元素經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒后固溶在熟 料里。垃圾在儲(chǔ)存過(guò)程中生成的滲濾液為高濃度有機(jī)污水，經(jīng)過(guò)濾處理 后，噴射至分解爐內(nèi)高溫蒸發(fā)氧化處理，完全分解有機(jī)成分，實(shí)現(xiàn)無(wú) 害化。垃圾焚燒氣化爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝（海螺）CKK技術(shù)是在水泥窯系統(tǒng)外建立平行的垃圾焚燒氣化爐，然后將焚 燒后的煙氣和爐渣導(dǎo)回窯系統(tǒng)中處置。主要流程見(jiàn)圖4。整個(gè)生活垃 圾處置過(guò)程在封閉式負(fù)壓環(huán)境中進(jìn)行，無(wú)粉塵和臭氣的泄露的問(wèn)題， 垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)窯系統(tǒng)的高溫分解和高效除塵系統(tǒng)爭(zhēng)化后 可達(dá)標(biāo)排放，爐渣可作為替代生料被固定于水泥熟料中，或作為混合 材而最終被固定在水泥混凝土中。圖4垃圾焚燒氣化爐與水泥窯

9、協(xié)同處置生活垃圾工藝流程圖利用水泥窯爐焚燒城市生活垃圾，其灰渣直接混入灼燒基生料中, 參與熟料煅燒的固相反應(yīng)，可以既可避免有害物質(zhì)的排出，又可減少 對(duì)礦山資源的耗費(fèi)，真正實(shí)現(xiàn)垃圾處理的“三化”目標(biāo);利用水泥窯 燒成系統(tǒng)代替垃圾焚燒處理工藝的尾氣凈化系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了處理流程， 降低了相應(yīng)的投資;緩解占地，節(jié)省建設(shè)投資;化解水泥行業(yè)過(guò)剩產(chǎn) 能，促進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。回轉(zhuǎn)式焚燒爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝（合肥院）垃圾由垃圾專用車運(yùn)輸進(jìn)廠后先經(jīng)地衡進(jìn)行稱重，再運(yùn)輸至卸料 平臺(tái)，經(jīng)卸料門(mén)卸至垃圾貯坑儲(chǔ)存，并由抓斗將垃圾按進(jìn)廠時(shí)間在池 內(nèi)分開(kāi)堆放，再由垃圾吊車和抓斗將垃圾運(yùn)送到垃圾料斗，經(jīng)垃圾推 料器，把垃圾

10、均勻喂入回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐;從窯頭抽取的887C熱風(fēng) 作為焚燒爐燃燒氣體，垃圾燃燒后的熱煙氣進(jìn)窯尾系統(tǒng)，垃圾在焚燒 爐內(nèi)的焚燒溫度控制在1200C左右，在此溫度段垃圾焚燒氣停留2 秒，在850C以上溫度停留5秒以上;氣體進(jìn)入預(yù)熱分解系統(tǒng)后，與 生料進(jìn)行熱交換，同時(shí)分解部分有害物質(zhì)，做到垃圾處理的資源化、 無(wú)害化、減量化。流程圖見(jiàn)圖5所示。圖5回轉(zhuǎn)式焚燒爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝流程圖熱盤(pán)爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝（丹麥?zhǔn)访芩梗岜P(pán)爐的工藝流程和結(jié)構(gòu)如圖6所示，其底部設(shè)有可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的 圓形爐盤(pán)(14r/h),可燃廢棄物(垃圾)通過(guò)計(jì)量后進(jìn)入爐內(nèi)。窯三 次風(fēng)、部分高溫生料和可燃垃圾一同進(jìn)入熱盤(pán)爐內(nèi)，在慢速旋轉(zhuǎn)的圓 盤(pán)上開(kāi)始充分地氧化燃燒，從物料進(jìn)口到爐渣和生料混合物卸出，在 圓盤(pán)上大約要運(yùn)轉(zhuǎn)270。卸出的殘?jiān)蛳侣淙敫G尾，細(xì)小的飛灰和 生料則隨1050 C左右的高溫氣體進(jìn)入分解爐。按可燃垃圾的性質(zhì)， 調(diào)節(jié)圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速,使其能在爐內(nèi)有足夠的時(shí)間，達(dá)到充分燃燒的目的。 當(dāng)燒成系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障時(shí)，設(shè)在熱盤(pán)爐上方的冷生料倉(cāng)可以直接 放入生料進(jìn)爐，阻斷垃圾燃燒，使熱盤(pán)爐上的火很快熄滅，避免水泥 窯系統(tǒng)不正常時(shí)環(huán)保超標(biāo)排放。圖6熱盤(pán)爐與水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工藝流程圖三、結(jié)語(yǔ)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾可