水泥窯協(xié)同處置特點(diǎn)與協(xié)同處置固體廢棄物優(yōu)化分析

新臺泥(杭州)企業(yè)運(yùn)營管理有限公司 浙江 杭州 310004

引言

利用水泥窯處理廢棄物不僅可以徹底降解有機(jī)物，還可以將重金屬固化在水泥中，使之不再與人體直接接觸，同時還為熟料、水泥的生產(chǎn)提供了部分替代燃料和原料，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的重要措施。并且，其工期較短，投資成本較低，運(yùn)營成本較低，受到國家政策的大力扶持，目前我國在2019版《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》中已將利用不低于2000噸/日(含)新型干法水泥窯處置廢棄物列為鼓勵項(xiàng)目。

一、水泥窯協(xié)同處置的特點(diǎn)

(一)水泥窯協(xié)同處置的物理優(yōu)勢。我國水泥生產(chǎn)線分布與人口分布基本相當(dāng)，按照目前水泥窯的生產(chǎn)能力計算，可以處置全國年產(chǎn)50%以上的一般固廢；同時可以處置超過一半以上的《國家危險廢物名錄》中危廢種類。水泥生產(chǎn)工藝自身的高溫堿環(huán)境，接納消解控制、協(xié)同處置廢棄物后的環(huán)保指標(biāo)(酸氣、TOC、二噁英、粉塵、重金屬)可控性等均為大量處置廢棄物，有效處置廢棄物提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。利用水泥窯爐處理廢棄物，可以實(shí)現(xiàn)高溫處理，并且設(shè)備運(yùn)行不會排除廢氣[1]。

(二)水泥窯協(xié)同處理廢棄物的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。有利資源充分利用，廢棄物中的有熱值的部分可以作為燃料替代，無熱值的部分可以作為原料替代，部分中間產(chǎn)物可以起到助磨劑和脫硝劑的作用，因?yàn)閺U棄物是冷料進(jìn)入窯、磨系統(tǒng)的，還可以節(jié)省降溫用水等。同時投資省、處置成本低以及可以與水泥熟料生產(chǎn)形成協(xié)同維護(hù)管理等，管理費(fèi)用很低。

(三)穩(wěn)定性強(qiáng)。隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展程度越來越高，城市生活垃圾的數(shù)量與日俱增。相比其他垃圾焚燒法，依靠水泥窯爐可以處理更多的城市廢棄物。并且水泥生產(chǎn)線規(guī)模與廢棄物處理能力呈正相關(guān)。一般城市的預(yù)處理線最大容量為1000噸，足夠維持城市生活垃圾處理，但是在北京等特大城市需要多點(diǎn)建設(shè)預(yù)處理線，才能保障垃圾處理的速度與城市人口數(shù)量相符合。利用水泥窯處理廢棄物的整個處理過程安全穩(wěn)定，能夠徹底消除二次污染，實(shí)現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。并且這項(xiàng)工作的經(jīng)濟(jì)投入相對較少，還可以有效改善城鎮(zhèn)環(huán)境，減少有害氣體的排放，不僅對于我國的水泥工業(yè)發(fā)展具有重要作用，對于落實(shí)節(jié)能減排政策，實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。水泥窯的內(nèi)部空間極大，廢棄物所占比例小于10%，可以有效維持焚燒氣氛的穩(wěn)定。廢棄物對各種處理工序的承受能力很強(qiáng)，包括對氣流、溫度、壓力等多個方面都具有極高的適應(yīng)性，可以保障穩(wěn)定生產(chǎn)。另外，在廢棄物的焚毀處理需要極高溫度的同時，還需要在高溫處進(jìn)行停留。停留2秒鐘即可實(shí)現(xiàn)對有機(jī)物的徹底焚毀，停留4到7秒鐘，可以徹底分解有害氣體。停留20到30分鐘，則可以分解焚毀殘渣。通過這一過程可以有效分解廢棄物中的有害成分和病菌，實(shí)現(xiàn)徹底消毒[2]。

二、水泥窯爐協(xié)同處置固體廢棄物優(yōu)化技術(shù)

(一)熱盤爐。熱盤爐主要針對各種形態(tài)的工業(yè)廢棄物、RDF、城鄉(xiāng)生活垃圾等可替代固體燃料。自2002年首次在水泥行業(yè)使用以來，目前已經(jīng)在多個國家成功應(yīng)用。自2015年在國內(nèi)第一條使用熱盤爐協(xié)同處置固廢項(xiàng)目投產(chǎn)以來，至今已在水泥企業(yè)達(dá)成多個項(xiàng)目的合作。

熱盤爐的主要技術(shù)特色就是與水泥窯爐呈“在線式”關(guān)系，是一個直接與分解爐下部錐體相連的廢料燃燒裝置，高溫三次風(fēng)攜帶大量氧氣進(jìn)入熱盤爐內(nèi)，促使其中廢料燃燒，所生成熱煙氣、小顆粒物料進(jìn)入分解爐，少量的大顆?；以鼊t由窯尾上升煙道中落下進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，在熱盤爐頂部引入一定量的熱生料，用來調(diào)整熱盤爐出口煙氣溫度，從而減小分解爐溫度波動，穩(wěn)定窯尾工況。

熱盤爐由一個完全密閉的圓形軀殼和支架構(gòu)成，在軀殼的底部安裝一個轉(zhuǎn)盤，再由驅(qū)動裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)動。工作人員只需要將一定劑量的廢棄物通過爐頂投入爐內(nèi)，即可進(jìn)行燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱能可以由熱盤爐與分解爐的連接口排放。直至所有廢棄物燃燒完畢。工作人員需要對燃燒溫度進(jìn)行控制，保障熱盤爐的穩(wěn)定運(yùn)行。溫度過高時，可以適當(dāng)投放冷生料。廢棄物具有一定的熱能，可以將其運(yùn)輸至垃圾發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電和供熱。利用水泥窯進(jìn)行廢棄物處理時，氣體與固體的混合更加均勻，可以為可燃物的分解提供基礎(chǔ)，從而有效提升焚燒工作的效率。水泥窯在處理廢棄物的過程中會排放出一定的熱能，可以用以干燥廢棄物。這是因?yàn)榕欧艢怏w的含氧量較低，不會在烘干的時候引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，一噸預(yù)分解生產(chǎn)線可以將一百萬噸城市污泥烘干。并且利用水泥窯爐進(jìn)行廢棄物的處理工作不需要擴(kuò)充土地，現(xiàn)有的水泥廠和垃圾堆廠即可實(shí)現(xiàn)，水泥窯爐的設(shè)備構(gòu)成相對簡單，不需要過多的資金成本，可以進(jìn)一步降低投入的力度。

(二)分解爐。熱盤爐與分解爐連接在一起可以為預(yù)分解爐增加一個半離線分解爐，從而減少熱能的損耗，促使廢棄物的熱能利用率達(dá)到100%。熱盤爐內(nèi)部空間極大，可以實(shí)現(xiàn)廢棄物的完全燃燒，因此具有極高的處置能力。并且水泥窯爐對各種形體和質(zhì)地的廢棄物具有極高的適應(yīng)能力，以極高的溫度對廢棄物進(jìn)行徹底的焚毀。燃燒時產(chǎn)生的廢氣可以排放至分解爐中，并通過預(yù)熱器幫助廢氣在880℃的情況下停留5秒到6秒。因此無論什么狀態(tài)的廢棄物都可以進(jìn)行徹底分解，這是目前處置能力最強(qiáng)的垃圾降解技術(shù)。廢棄物在分解狀態(tài)時可以產(chǎn)生濃度極高的活性CaO，但是會被強(qiáng)堿迅速分解。在焚燒后也不會產(chǎn)生廢渣，并且經(jīng)過多級預(yù)熱器處理，不會造成二次污染問題。整體系統(tǒng)不需要導(dǎo)入外界空氣，且程序簡便。目前我國已經(jīng)加強(qiáng)對于水泥窯爐處理技術(shù)的應(yīng)用，每年可以處理大約17萬噸生活垃圾，即可有效解決垃圾圍城的現(xiàn)狀。并且減少16000噸煤的使用量，可以在實(shí)現(xiàn)垃圾高效處理的同時，進(jìn)一步降低處置成本。

結(jié)論

綜上，利用水泥窯爐進(jìn)行廢棄物的協(xié)同處置是一項(xiàng)無公害、無污染的環(huán)保技術(shù)。并且目前我國水泥工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r極好，因此應(yīng)加強(qiáng)預(yù)處理生產(chǎn)線建設(shè)工作，為城市居民提供良好生活條件的同時，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，不僅可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，還可以促進(jìn)社會的進(jìn)一步發(fā)展。