水泥窯協(xié)同處置垃圾技術(shù)應(yīng)用分析

臧全忠

上海凱盛節(jié)能工程技術(shù)有限公司 上海 200060

隨著新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的同步推進(jìn)，城市和工業(yè)廢棄物也在增加，城市廢棄物處理問題日益突出。垃圾處理的基本原則：資源化、無害化、減量化。

我國生活垃圾的處理方法主要有填埋法、堆肥法和焚燒法。填埋和堆肥是傳統(tǒng)的處理方法。存在著二次污染危害嚴(yán)重、土地面積大、人口密集、經(jīng)濟(jì)適用等問題。土地資源比較發(fā)達(dá)、資源比較緊張的城市和地區(qū)，逐漸被新的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)所替代。

在許多處理方法中，焚燒法是實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、無害化和資源化利用的最佳途徑之一。焚燒處理可分為兩種方式。一個(gè)是建立一個(gè)新的垃圾焚燒發(fā)電廠，但它也面臨著這樣的選擇。地址、投資高、焚燒后如何處理低爐渣和粉煤灰；二是利用現(xiàn)有水泥廠改造現(xiàn)有工藝，增設(shè)垃圾焚燒系統(tǒng)，焚燒生活垃圾。為了回收熱能和垃圾中的灰渣。

1 水泥窯協(xié)同處置垃圾技術(shù)

水泥窯協(xié)同處理垃圾技術(shù)作為一種新型的處理技術(shù)，可以將水泥窯與垃圾處理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)垃圾的資源化、減量化和無害化處理。的原則是焚燒垃圾產(chǎn)生的高溫?zé)煔獗话l(fā)送到分解爐,和殘余煙氣中二惡英和有機(jī)物完全分解的高溫煅燒水泥窯焚燒產(chǎn)生的熱量是水泥生產(chǎn)回收,同時(shí),焚燒[1]。灰渣作為水泥原料的組成部分，實(shí)現(xiàn)了廢物的原始化、無害化、減量化，成為水泥企業(yè)協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益的先進(jìn)生產(chǎn)方式。

與傳統(tǒng)的垃圾焚燒發(fā)電相比，水泥窯聯(lián)合處理垃圾具有環(huán)保、安全、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。它不僅為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且創(chuàng)造了社會(huì)效益，為城市垃圾處理提供了一種新的形式。這已成為許多水泥企業(yè)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的有效途徑之一。

2 水泥窯協(xié)同處置技術(shù)方案

垃圾車把垃圾倒進(jìn)垃圾坑。垃圾儲存是分段堆放的。垃圾坑的頂部有兩輛車，它們是相互預(yù)留的。一個(gè)是用來倒垃圾的，另一個(gè)是用來把垃圾抓進(jìn)格柵的。加料裝置的上料斗，加料裝置將垃圾輸送到爐篦爐內(nèi)燃燒；格柵爐的燃燒空氣來源于垃圾貯存坑產(chǎn)生的惡臭氣體，由空氣預(yù)熱器在20℃時(shí)將其作為一次風(fēng)加熱至220℃，垃圾在格柵內(nèi)干燥、燃燒、燃燒。垃圾聯(lián)合處理產(chǎn)生的礦渣被輸送到水泥原料系統(tǒng)參與配料，磨成粗粉，再通過回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)煅燒成水泥熟料，重金屬在熟料中固溶。當(dāng)爐渣熱值小于1000kcal/kg或水過大時(shí)，采用輔助燃燒器保證爐篦爐內(nèi)穩(wěn)定點(diǎn)火燃燒，出口溫度達(dá)到850℃以上。

將垃圾在爐篦爐內(nèi)焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馑椭练纸鉅t參與高溫焚燒，徹底分解有毒有機(jī)物。最后將煙氣和預(yù)熱器煙氣快速冷卻至300℃，并進(jìn)行原料換熱。避免了二惡英的再合成；窯爐廢氣由煙囪凈化排出。

該工藝方案充分利用成熟的爐排爐垃圾焚燒技術(shù)和新型干法水泥燒成系統(tǒng)的高溫分解垃圾有毒有害物質(zhì)的優(yōu)勢，爐排爐是針對國內(nèi)垃圾水分高、熱值低、難以分揀等特點(diǎn)，開發(fā)的一種適合中國垃圾特點(diǎn)的垃圾協(xié)同處置設(shè)備，該工藝能充分將垃圾和有毒物質(zhì)較為徹底的分解或裂解，然后再利用分解爐和水泥回轉(zhuǎn)窯來完成爐排爐未分解完的有機(jī)物和有毒物質(zhì)的分解或裂解，利用水泥回轉(zhuǎn)窯將垃圾焚燒的爐渣固溶在熟料里，利用水泥生產(chǎn)線的廢氣處理系統(tǒng)將垃圾協(xié)同處置后的廢氣進(jìn)行凈化處理，達(dá)到排放要求[2]。

3 水泥窯協(xié)同處置垃圾的優(yōu)點(diǎn)

3.1 水泥窯協(xié)同處置是一站式處置和資源綜合利用，減容減量化徹底。

水泥窯協(xié)同處置垃圾可實(shí)現(xiàn)垃圾的充分利用，無縫對接，沒有二次污染，可以一次性將垃圾徹底處理干凈，所有成份都可以得到有效利用。將垃圾協(xié)同處置廢氣（飛灰）輸送至水泥窯燒成系統(tǒng)高溫分解處理，爐渣配成生料，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯燒成熟料，避免了爐渣排放問題；將垃圾滲濾液處理后的濃水噴射至垃圾焚燒爐或分解爐，利用爐內(nèi)的燃燒，予以徹底處置。

3.2 在預(yù)分解爐內(nèi)還可以形成還原氣氛，顯著降低氮氧化物排放濃度，降低了水泥窯尾氣中除N o X的處理費(fèi)用。

3.3 處理溫度高

焚燒爐排放的廢氣進(jìn)入水泥窯系統(tǒng)，在850℃以上高溫區(qū)域停留時(shí)間長，可達(dá)7S左右，二惡英等有機(jī)物的分解更加徹底，焚燒去除率可達(dá)99.99%。這一特點(diǎn)完全優(yōu)于垃圾焚燒的條件，保證了水泥窯共處置二惡英排放濃度小于0.06 ngTEQ/m3，低于中國0.1 ngTEQ/m3排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 水泥熟料對重金屬固化效果好，重金屬穩(wěn)定化程度高，無害化程度高。

通過與水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)煅燒過程的協(xié)同處理，可以使廢物中的重金屬離子在熟料礦物中固化，防止其重新滲透和擴(kuò)散到水和土壤中。國內(nèi)外研究結(jié)果表明，含有少量重金屬的混凝土可用于城市供水管道，且重金屬的浸出量低于地表水二級標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 固相堿性的環(huán)境氛圍

在高達(dá)80米左右的預(yù)熱器上，水泥生料粉自上而上，從一至五級旋風(fēng)預(yù)熱器到達(dá)分解爐，在預(yù)熱器中與來自旋窯自下而上的高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，物料溫度漸升高，并被分解和活化。在這個(gè)過程中，生料從常溫逐漸被加熱到850℃左右，因此，這個(gè)過程不僅是物理的氣固兩相傳熱過程，同時(shí)也是化學(xué)的反應(yīng)傳質(zhì)過程。生料中主要成分為碳酸鈣（石灰石），在700℃左右分解為氧化鈣（CaO）和二氧化碳（CO2），氧化鈣以懸浮態(tài)均勻分布在預(yù)熱器系統(tǒng)中，加上顆粒細(xì)、濃度高，吸附性強(qiáng)，這就形成了燒成系統(tǒng)內(nèi)的堿性固相氛圍，有效地抑制酸性物質(zhì)的排放，使得SO2和Cl等合成鹽類固定下來，大大減少了協(xié)同處置處理后產(chǎn)生二惡英，又控制SOx，HCl等酸性氣體的排出。

3.6 燃燒過程充分

點(diǎn)火系統(tǒng)的氣體流速大,和氣動(dòng)蕩很大,這有利于廢物熱解氣體的擴(kuò)散,確保廢物熱解氣體充分接觸和高溫?zé)煔?使廢物熱解氣體在高溫燃燒過程,有利于垃圾的熱量。氣體的燃燒,即使生成有毒氣體,然后傳遞到水泥熟料燃燒系統(tǒng)繼續(xù)燃燒,吸收的酸性有毒氣體是堿性原料,和二惡英等有毒物質(zhì)正交,這樣大大減少了有害氣體[3]。

3.7 節(jié)省投資

利用水泥窯協(xié)同處置垃圾，只是增加了垃圾的預(yù)處理及焚燒系統(tǒng)，水泥窯預(yù)熱器、分解爐、廢氣處理完全取代了垃圾焚燒發(fā)電的尾氣凈化系統(tǒng)，無需增加尾氣處理系統(tǒng)的設(shè)備，節(jié)省了尾氣處理的投資。水泥窯協(xié)同處置垃圾的技術(shù)特點(diǎn)是垃圾焚燒發(fā)電或其它工業(yè)高溫窯爐所沒有的。但水泥窯協(xié)同處置垃圾也不是萬能的，在選擇方案時(shí)，需考慮垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣量、含氧量、含水率、重金屬、含氯量對水水泥的影響[4]。

4 結(jié)語

隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，生活垃圾處理量和運(yùn)輸量也在迅速增長。由于我國垃圾處理能力相對不足，包括生活垃圾在內(nèi)的大量固體廢物不能及時(shí)有效地處理。水泥窯生活垃圾的協(xié)同處理可以彌補(bǔ)水泥窯生活垃圾處理能力的不足。

利用水泥共同處置固體廢物，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展要求、城市總體規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃等，結(jié)合現(xiàn)有水泥生產(chǎn)設(shè)施，合理規(guī)劃、有序進(jìn)行。水泥窯廢棄物協(xié)同處置應(yīng)成為城市廢棄物處置的重要形式(如西北地區(qū)、人口較少的西南地區(qū))。

水泥窯生活垃圾的協(xié)同處理越來越受到國家和行業(yè)的重視。隨著政策標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和工藝技術(shù)的不斷提高，未來將會(huì)呈現(xiàn)出快速的發(fā)展趨勢。