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1、浅谈水泥窑协同处置生活垃圾技术及装备李广明1 ， 刘延伟1 ， 单锋2 ， 胡凤婷21.中国联合水泥， 北京 100044；2.泰山中联水泥， 山东 泰安 271413目标。 随着国民经济的开展和生活水平的提高，我国一些大中城市的垃圾成分发生了质的变化， 燃烧、热 解、气化和综合利用技术将被逐步采用2-3，这其中以 水 泥 窑 协 同 处 理 最 为 合 理 和 科 学 ， 可 以 说 全 国 有我国城市生活垃圾现状和处理方法1我国城市生活垃圾的现状随着生活水平的不断提高， 生活垃圾也随之增1.1加，垃圾处理问题也随之而来。总的概括来看我国城1 000 多座大型新型干法水泥窑，圾的最正确燃烧装
2、置。是处理城市生活垃市生活垃圾呈现几个特点：一是量大，存量和产出量都比拟大。据有关资料显示 2021 年年底：我国垃圾存水泥窑协同处理城市垃圾的现状及优点2量已达 60 亿 t， 占地 75 万亩，200 个城市处于城市垃圾包围之中， 全国县城以上生活垃圾总产量约为 2.5 亿 t；二是垃圾成分复杂，分类收集率低，绝大局部混 合收集。 垃圾水分含量高、热值低、有机成分高、可回 收成分低。 垃圾品质不稳定，垃圾成分各地及不同季节差异较大。水泥窑协同处理生活垃圾的现状利用水泥窑处理废弃物还有许多困难和问题，国 内除了华新集团、海螺集团等少数厂家的以处理形态 一定的垃圾或污泥外，在协同处理这种没有分
3、选的混 合态的城市生活垃圾方面的实践那么是非常少。但是由于水泥窑系统处理城市垃圾的好处是显 而易见的， 而且在国外也有非常成功的使用经验，所 以国内几大水泥企业也都在开始进行有益的尝试，可 以说水泥窑协同处理城市垃圾的工作正在兴起，会是水泥余热发电工程之后的又一个效益增长点。2.1我国城市生活垃圾的传统处理方法及特点填埋、燃烧、堆肥是三种传统的处理技术，目前世 界上所有的国家都是以这三种处理技术为主体。 选择 垃圾处理工艺要考虑到技术实用性和可靠程度、处理 费用和承受能力、对环境污染程度和污染控制、资源 化价值以及某些特殊的制约因素等。表 1 是卫生填埋、 高温堆肥、燃烧三种根本方法的概括和比
4、拟1。根据中国城市垃圾的特点和具体国情，中国国家 有关部门制定的中国城市垃圾处理的技术政策已从80 年代中期的着重开展卫生填埋和高温堆肥处理技 术向开展卫生填埋、燃烧与综合利用技术并举的方向过度，逐步实现垃圾处理无害化、减量化、资源化的总1.2水泥窑协同处理生活垃圾的优点相比对传统的城市垃圾处理方式，利用水泥回转 窑协同处理生活垃圾的技术无疑有着更加优异的表 现，主要有以下几个方面：1处理过程中几乎不会产生二恶英。二恶英类气体具有强烈毒性以及可富集性，是垃 圾燃烧中极为棘手的问题。 CJJ90-2021 生活垃圾燃烧2.2能利用热能572021.3 CHINA CEMENT表 1 垃圾处理技术
5、比拟比拟垃圾处理技术填埋法堆肥法燃烧法优点适用任何垃圾，流程简单，投资低适用有机物含量高的垃圾，占地中等 ， 能生产堆 肥产品，投资低适 用 任 何 垃 圾 ， 占 地 小 ， 减 容 性 好 ，缺点占 用 大 量 土 地 ， 减 容 性 差 ， 有 可 能 污 染 地 下水、地表水和空气，危害遗留时间长垃圾中有机物40%时不适用， 堆肥产品应用范 围小，减容性不明显，非堆肥物仍需填埋仍有10%残渣需填埋， 投资较大，难 以彻底处理二恶英等有害物质处理工程技术标准 要求：二次燃烧室内的烟气在不 低 于 850 的 条 件 下 滞 留技术装备时间不应小于 2s。作为废气处理的主要场所分解炉温度近
6、 900，烟气停留燃烧 时间充足47s，甚至更高， 气化中产生的二恶英在分解 炉中能够完全分解， 再与高温 、 高 细 度 、 高 浓 度 、 高 吸 附性、高均匀性分布的水泥碱性物料充分接触， 有利于吸收氯离子，控制氯源，防止二 恶英类物质的二次生成。2垃圾处理彻底，同时 可 杜 绝 废 渣 、 废 水 、 臭 气 、 重 金属的排放。垃圾燃烧产生的热量可替代局部原煤进行熟料煅烧和余热发电，减少燃料燃 烧产生的二氧化碳排放； 灰渣作为水泥原料进行利 用。 垃圾存放点采用负压环境操作，产生的臭气都抽入 篦冷机一段或者气化炉内进行燃烧。 游离态铁、铝以及其他重金属等金属可分别回收或作为水泥熟料原
7、料进量要求。水泥窑协同处理生活垃圾的几种主要技3术介绍及比照目前世界上燃烧炉型号已达 200 多种3-5，而国内几大设计单位所推出的目前用于水泥窑协同处理生活 垃圾的燃烧炉主要有三种，分别是机械炉排燃烧炉、流 化床燃烧炉气化热解炉和旋转式燃烧回转炉，另外还有丹麦斯密斯公司最近几年推出的热盘炉。入窑内煅烧，重金属离子可固定在水泥晶格内实现安定化。 垃圾坑渗出的垃圾污水主要成分是有机物，具有不耐热的特性，经过过滤后送入贮存槽，采用专用泵喷 射到气化炉内夏天污水量大时，喷到分解炉，进行高机械炉排燃烧炉1工作原理垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排分为：枯燥 区、燃烧区、燃烬区，由于炉排之间的交错运动，将
8、垃圾 向下方推动， 使垃圾依次通过炉排上的各个区域，垃 圾由一个区进入到另一区就实现一次翻转，直至燃烬 排出炉膛。 燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合； 高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也 得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。2特点炉排的材质要求和加工精度要求高，要求炉排与温氧化处理，完全分解有机成分，实现无害化。程中实现了垃圾全资源化，处理率到达 100%。整个过3.13对垃圾适应性好：系统内设置一系列破碎、均化、计量、喂入设备，城市生活垃圾通过密闭垃圾车送 入后不需分选就可以投入燃烧，对生活垃圾的适应性 很强。4处理流程简洁：利用水泥窑烧成系统代替垃圾 燃烧处理工艺的尾
9、气净化系统， 简化了处理流程，降 低了相应投资。5处理垃圾后的排放可以轻松到达国家环保控 制标准，同时不影响水泥系统的运行及水泥产品的质58中国水泥2021.3Equipment炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当的冷却风作为热源，利用充分利用了回转炉在回转过程中的输送、换热功能，通过炉身的不停运转，炉体内的垃 圾实现加热、烘干以及充分燃烧，同时使燃烧后的飞灰 向炉体倾斜的方向移动，直至燃尽并排出炉体；高温烟 气那么进入窑尾分解炉进行利用。 为了保护炉体不受腐蚀 同时增强回转炉保温、蓄热效果，参考水泥回转窑模式 在回转炉内增加了耐腐蚀、耐热材料，一般为耐火砖。2特点设备利用率高，灰渣
10、燃烧完全、含碳量低，过剩空小。 另外机械结构复杂，损坏率高，维护量大。炉排炉造价及维护费用高，使其在中国的推广应用占 50%的市场见图 1。气化熔融燃烧炉1工作原理炉体是由多孔分布板组成，在炉膛内参加大量的3.2石英砂，将石英砂加热到 600以上，并在炉底鼓入200以上的热风，使热砂沸腾起来，再投入垃圾，垃圾同热砂一起沸腾，垃圾喂入气化炉内与流化砂混和、沸腾，局部垃圾燃烧产生热量 保 持流化砂的温度 500 550，另一局部垃圾气化，生成可燃气体送到水泥窑分 解炉内进一步燃烧，彻底分解有害物质。 未燃尽的垃圾 比重较轻，继续沸腾燃烧，燃烬的垃圾比重较大，落到炉 底，经过水冷后，用分选设备将粗渣
11、、细渣送到厂外，少 量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续 使用，别离出铁、铝金属后，最终剩下的块状灰渣用作水 泥生产的原料。2特点城市生活垃圾气化熔 融 焚 烧 技 术 被 称 为 21 世纪的二恶英零排放化生活气量低，有害气体排放量低，与窑系统配合比拟好。另外就是对垃圾的适应性很好，尤其适合我国这种没有分选的混合垃圾；但燃烧不易控制，垃圾热值低时燃烧 困难见图 3。热盘炉1工作原理炉盘即是以一个圆盘给料机，在转动的过程中将 垃圾从喂料口输送到分解炉缩口处得接口处，炉盘上3.4垃圾燃烧技术，能最大限度的利用垃圾自身所含有的能量，辅助热源消耗少，低二恶英类排放，高效综合回收，最大限度地
12、减容、减量，但要求生活垃圾的热值高于 6 000kJ/kg， 对于我国生活垃圾分类相对较 少的情况来说，此技术需改进后用于中国市场见图 2。回转窑式燃烧炉1工作原理回转窑式燃烧炉与回 转式烘干机极为类似 ， 一 般有 3%5% 的倾斜度， 利用 窑 篦 冷 机 900 9503.3592021.3 CHINA CEMENT技术装备方是三次风通道。当可燃垃圾计量后喂入锁风喂料阀而在我国我们可以看到， 一方面国内现有的 1 000多座大型新型干法水泥窑因产能过剩， 运转率下降、在将来会有相当数量需要关停， 行业经营陷入困境，而另一方面却是每年有几十座垃圾燃烧电站开工建进入喂料盘后即与高温三次风接触
13、被烘干后在炉盘上燃烧，随着炉盘的不断转动垃圾灰渣在炉盘尾部卸 出，其中粗粒直接落下进入窑尾，细粉飞灰那么随燃气 进入分解炉。2特点垃圾处理极为彻底，处理过程中没有灰渣的产生，全部入窑，同时燃气温度高于窑系统三次风，在 9501 050，燃气在高温下的燃烧时间有保证57s，可设，进而造成了很大的资金浪费。所以我们在这里呼吁政府能够尽快出台相关政策加以引导，使水泥企业能承当起城市垃圾处理的任务，从而可以大幅度减少 垃圾燃烧电站的建设， 进而实现政府和企业双赢、环境和效益双赢的目的。以彻底防止二噁英气体的产生。仍需要建立垃圾储存、废气、废水处理厂房，对垃圾的适应性也比拟高，比较适合目前中国市场见图
14、4。参考文献：1邵民，柴晓利，宋立言.我国生活垃圾处理与管理方式探讨J.煤炭 技术，2004，238：1-2.2胡建杭，王华，等.城市生活垃圾能源化技术的开展动态J.能源工 程，2001，413-153 陆 卫 亚. 上 海 市 区生活垃圾处理现状和对策 J. 环 境 卫 生 工 程 ，2002，1010：18-214毕振明，高忠爱，祁梦兰，等.固体废物的处理与处置修订版M京：高等教育出版社，1993.5李国鼎， 金子奇. 固体废物处理与资源化M. 北京 ： 清华大学出版 社，1990.6 杨 慧 芬. 固体废物处理技术及 工 程 应 用M. 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社，2003.
15、7高长明.专用于水泥厂烧可燃废弃物的新装备 热盘炉.新世纪 水泥导报，2021.6，3-4.8朱大来，宋立华.目前水泥厂协同处理城市生活垃圾的几种方式.中国水泥，2021.7，47-48.四种燃烧炉的比照目前国内使用燃烧技术或设备以机械炉排燃烧炉 为主占 60%左右，流化床气化炉占 30%左右，旋转燃烧 炉占极少数，而热盘炉那么是史密斯公司近几年的产品，在国内还没有业绩。 四种燃烧炉性能比拟见表2。3.5结束语4水泥窑协同处理生活垃圾使固体废物所具有的热量和物质转化为水泥工业的替代燃料和替代原料， 到达了节约能源和废物处理的双重目的，实现了垃圾 处理的“无害化、减量化和资源化，全方位的优于垃圾
16、燃烧电站技术。60中国水泥2021.3Equipment表2 四种燃烧炉性能比拟比拟工程炉排炉+回转窑流化床气化炉+回转窑回转炉+回转窑回转窑+热盘炉应用范围目前应用最广的生活垃圾焚 烧技术20年前开始使用，现在几乎不在建设 新厂处理高水分、 热值低的生活 垃圾处理高水分 、 热值低 的 生 活 垃圾燃料不需要补燃需要补燃不需要补燃不需要补燃能力t/d350500150200500200300前处理一般不需要入炉前需破碎到20cm以下一般不需要不需要有害物质 处理正常运行的炉温大于850， 且 烟 气 温 度 在 大 于 850 的 高温下停留超过2s燃烧不到300t 就进行旁路放风 ， 有害 物质被释放出去 。 灰 渣 只 焚 烧 到500就和生料混合 ， 在低温段处理灰渣不适合燃烧温度到达900以上 ， 彻 底摧毁有害物质， 并消毁二 噁英的产生燃烧温度到达1 000以上， 烟 气 7S 以上不会产生二噁 英燃烧空气 压力系统阻力大， 另外提供冷风 供风系统，增加能耗，风量大 影响窑生产系 统 阻 力 大 ， 另 外提供冷风供风系 统，增加能耗，风量大影响窑生产系统阻力与窑匹配， 无需另 设供风机系统系统阻力适中 ， 无需 增 加 新 的风机设备炉渣处理设备简单设备复杂设备简单直接入窑运行费较低较高较低适中燃烧管理比拟容易难比拟容易比拟容易热效率高低高高