水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾技術(shù)及應(yīng)用

1、2021-11-21水泥水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾技術(shù)及應(yīng)用城市生活垃圾技術(shù)及應(yīng)用合肥水泥研究設(shè)計院合肥水泥研究設(shè)計院袁文獻(xiàn)袁文獻(xiàn) 何宏濤何宏濤2010.08環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)搜集自互聯(lián)網(wǎng)，僅供研究學(xué)習(xí)之用。2021-11-22保護(hù)環(huán)境！保護(hù)環(huán)境！2021-11-23項目情況國家科技部2005年科研院所專向資金項目2008年底通過安徽省組織的技術(shù)鑒定2009年度中國建材聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明三等獎2009年度中國建材集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎2021-11-24目目 錄錄w 一、前言w 二、水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù) w 三、聯(lián)合處理垃圾技術(shù)在天臺水泥廠的應(yīng)用w 四、聯(lián)合處理城市

2、生活垃圾系統(tǒng)投資和效益w 五、前景展望2021-11-25一、前一、前 言言w 現(xiàn)有技術(shù)難于適應(yīng)我國城市生活垃圾的特性。w 垃圾焚燒爐和水泥窯聯(lián)合處理垃圾可解決垃圾處理難題 。 應(yīng)目前技術(shù)和市場形勢，急需開發(fā)投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、資源利用率高、環(huán)境效益好的水泥工業(yè)處理和利用城市生活垃圾新技術(shù)。2021-11-26生活垃圾堆積如山生活垃圾堆積如山2021-11-27在垃圾山淘寶在垃圾山淘寶2021-11-28露天燒生活垃圾露天燒生活垃圾2021-11-29w 我國城市生活垃圾的發(fā)生量日人均約1kg，并以年平均9%的速度迅猛增長。w 在城市周圍歷年堆存的生活垃圾量已達(dá)60億噸，侵占了約5億平方米的土

3、地。w 目前全國每年產(chǎn)生的生活垃圾量已達(dá)1.5億噸。2021-11-210w 占用耕地，污染土壤及農(nóng)作物；w 污染地下水和地表水、污染大氣；w 造成白色污染；w 有礙人體健康，含有的危險廢物造成重金屬中毒和致癌等；w 垃圾直接堆放和簡易填埋場對環(huán)境和人體健康影響更加嚴(yán)重。2021-11-211生活垃圾特性和現(xiàn)有垃圾處理方式生活垃圾特性和現(xiàn)有垃圾處理方式w 我國城市生活垃圾具有成分復(fù)雜、水分高、灰分高、熱值低的特性。w 國內(nèi)外生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒三種，其各有優(yōu)缺點(diǎn)。 w 垃圾焚燒發(fā)電投資和運(yùn)行費(fèi)用高，熱能利用率低，難免產(chǎn)生二噁英等有毒物質(zhì)，灰渣要另行處理。w 水泥工業(yè)對固廢

4、的處理具有環(huán)境友好性和經(jīng)濟(jì)性已有許多成功案例，水泥工業(yè)處理和利用生活垃圾方面國內(nèi)外已開發(fā)出多種技術(shù)，效果明顯。2021-11-212水泥工業(yè)處理城市生活垃圾技術(shù)水泥工業(yè)處理城市生活垃圾技術(shù)w 垃圾焚燒后的灰渣或飛灰作為生產(chǎn)水泥的替代原料；（日本）w 垃圾制成垃圾衍生燃料，以此作為水泥燒成的替代燃料；（歐美）w 垃圾分選后分別作為生產(chǎn)水泥的替代原料和替代燃料 ；(其他國家）w 存在缺陷：分選和后處理系統(tǒng)復(fù)雜，存在二次污染，投資和運(yùn)行費(fèi)用較高。2021-11-213項目研究的總體目標(biāo)項目研究的總體目標(biāo)w 發(fā)達(dá)國家的生活垃圾處理技術(shù)，我們只能借鑒，不能照搬，我們必須開發(fā)適合我國垃圾成分和特性的水泥工

5、業(yè)生活垃圾處理技術(shù)，最大限度地利用其能量和物質(zhì)，消除對環(huán)境的污染。w 目標(biāo)：適應(yīng)中國生活垃圾特性，直接焚燒原生垃圾，簡化處理過程，降低投資和處理成本，對生活垃圾的物質(zhì)和能量全利用，無殘留物，減少二次污染。2021-11-214二、二、水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾技術(shù)城市生活垃圾技術(shù)w 1、主要研究內(nèi)容w 2、工藝技術(shù)介紹w 3、工藝技術(shù)特點(diǎn)w 4、相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)w 5、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2021-11-2151 1、主要研究內(nèi)容、主要研究內(nèi)容w 發(fā)明了水泥回轉(zhuǎn)窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾的新工藝。 w 開發(fā)研制了專用的回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐。w 開發(fā)研制了專用的垃圾喂料機(jī)

6、。 w 設(shè)計了配套的計算機(jī)控制系統(tǒng)，檢測、控制和調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，協(xié)調(diào)水泥生產(chǎn)和焚燒垃圾同步進(jìn)行，相互促進(jìn)。 2021-11-2162021-11-217垃圾計量儲存喂料小倉水泥窯預(yù)熱器冷卻機(jī)分解爐喂料機(jī)焚燒爐鐵類金屬除塵器排風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)熟料輸送除鐵廢氣處理 爐渣熱空氣廢氣生料煙氣廢氣生料生料2021-11-218w 本技術(shù)在系統(tǒng)的管道和焚燒爐、分解爐上裝有溫度及壓本技術(shù)在系統(tǒng)的管道和焚燒爐、分解爐上裝有溫度及壓力檢測設(shè)備，主要管道上裝有電動或氣動閥門，利用計力檢測設(shè)備，主要管道上裝有電動或氣動閥門，利用計算機(jī)技術(shù)，根據(jù)溫度和壓力等參數(shù)對垃圾焚燒系統(tǒng)適時算機(jī)技術(shù)，根據(jù)溫度和壓力等參數(shù)對垃圾焚燒系統(tǒng)適

7、時控制，使垃圾焚燒系統(tǒng)和水泥熟料燒成系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。控制，使垃圾焚燒系統(tǒng)和水泥熟料燒成系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。w 通過熱空氣管道上的閥門調(diào)節(jié)熱空氣溫度和風(fēng)量；通過熱空氣管道上的閥門調(diào)節(jié)熱空氣溫度和風(fēng)量；w 通過調(diào)節(jié)喂料機(jī)速度調(diào)節(jié)喂料量通過調(diào)節(jié)喂料機(jī)速度調(diào)節(jié)喂料量 ，控制煙氣溫度穩(wěn)定；，控制煙氣溫度穩(wěn)定；w 通過控制焚燒爐轉(zhuǎn)速，控制垃圾在焚燒爐的時間，保證通過控制焚燒爐轉(zhuǎn)速，控制垃圾在焚燒爐的時間，保證垃圾中有害物質(zhì)徹底被摧毀。垃圾中有害物質(zhì)徹底被摧毀。w 計算機(jī)還根據(jù)焚燒煙氣進(jìn)水泥窯尾閥門的開度和水泥窯計算機(jī)還根據(jù)焚燒煙氣進(jìn)水泥窯尾閥門的開度和水泥窯尾氣體溫度，調(diào)節(jié)分解爐喂煤量，保證水泥熟料燒成系尾氣體溫

8、度，調(diào)節(jié)分解爐喂煤量，保證水泥熟料燒成系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定。統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定。2021-11-219w 垃圾儲存及內(nèi)部運(yùn)輸產(chǎn)生的廢氣經(jīng)除塵處理后進(jìn)入熟料冷卻機(jī)。w 冷卻水泥熟料的熱風(fēng)中含有的水泥熟料顆粒為堿性物質(zhì)，吸收垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，有害氣體污染物排放少，垃圾灰渣作生產(chǎn)水泥原料或混合材，無灰渣外排。 w 該焚燒工藝使垃圾焚燒溫度高且停留時間長，焚燒煙氣進(jìn)入水泥窯尾廢氣中形成稀釋作用，混合廢氣中存在大量新生氧化鈣，這些都有效抑制二噁英類物質(zhì)的形成。2021-11-2204 4、相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)、相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)w 發(fā)明專利“水泥回轉(zhuǎn)窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)”（專利號 200610076668

9、.x）已取得專利證書。w 實(shí)用新型專利“回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐”（專利號zl200620113310.5）已取得專利證書。 w 實(shí)用新型專利“垃圾喂料機(jī)” （專利號200620113309.2）已取得專利證書。2021-11-2215 5、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2021-11-222三、三、聯(lián)合處理垃圾技術(shù)在天臺聯(lián)合處理垃圾技術(shù)在天臺水泥廠的應(yīng)用水泥廠的應(yīng)用w 1、燒成工藝和設(shè)備w 2、垃圾焚燒設(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝w 3、聯(lián)合焚燒垃圾系統(tǒng)的運(yùn)行和效果w 4、垃圾灰渣情況w 5、運(yùn)行結(jié)果及啟發(fā)2021-11-2231 1、燒成工藝和設(shè)備燒成工藝和設(shè)備 該系統(tǒng)為傳統(tǒng)的300t/d五級預(yù)熱器窯

10、生產(chǎn)線，主要設(shè)備性能參數(shù)為：w 1.窯尾電收塵器： 14/6/29/04 處理風(fēng)量85000m3/h，出口濃 度100mg/nm3；w 2.窯尾高溫風(fēng)機(jī)： w6-2918.5 q=65000m3/h t=160 p=8045pa 1430rpm；w 3.五級旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)： 右旋w 4.回轉(zhuǎn)窯： 2.542m 斜度3.5 % 12.5t/h 轉(zhuǎn)速 0.73.2r.p.m 主電機(jī) 55kw；w 5.單筒冷卻機(jī)： 2.525m 斜度4.0% 12.5t/h 轉(zhuǎn)速 2.98r.p.m 主電機(jī) 55kw；2021-11-2242 2、垃圾焚燒設(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝?yán)贌O(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝 垃圾焚燒系統(tǒng)主

11、機(jī)設(shè)備為垃圾焚燒爐和垃圾喂料機(jī)，規(guī)格和技術(shù)參數(shù)為：w 垃圾焚燒爐：回轉(zhuǎn)式，1.512m，2.5t/h，變頻調(diào)速，主電機(jī)15kw；w 垃圾喂料機(jī)：推入式，2-2.515, 2.5t/h，pcl控制調(diào)速，功率3kw。 對原系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將原窯頭罩尺寸加大，增加了簡易分解爐和三次風(fēng)管。2021-11-2252 2、垃圾焚燒設(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝?yán)贌O(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝 2021-11-226水泥回轉(zhuǎn)窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處置垃圾系統(tǒng)水泥回轉(zhuǎn)窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處置垃圾系統(tǒng)2021-11-2272 2、垃圾焚燒設(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝?yán)贌O(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝 照片左邊為水泥窯窯頭所在位置，右邊為五級旋風(fēng)預(yù)熱器位

12、置；上方的圓筒為三次風(fēng)管，中間的圓筒為水泥窯，下邊的圓筒為垃圾焚燒爐；三次風(fēng)管中間裝一閥門，三次風(fēng)管的兩端通過向下的管道與垃圾焚燒爐頭尾部相連接；兩端向下的管道上也裝有閥門。三次風(fēng)管中間的閥門打開，兩端向下的管道上的閥門關(guān)閉，焚燒爐內(nèi)無氣體通過，系統(tǒng)處于正常的生產(chǎn)水泥熟料狀態(tài)；三次風(fēng)管中間的閥門適當(dāng)關(guān)閉，兩端向下的管道上的閥門全部打開，焚燒爐內(nèi)有一定量氣體通過，系統(tǒng)處于生產(chǎn)水泥熟料同時焚燒垃圾的狀態(tài)；調(diào)節(jié)中間閥門的開度，即能調(diào)節(jié)通過焚燒爐的氣體量，從而平衡系統(tǒng)風(fēng)量，穩(wěn)定系統(tǒng)阻力。 2021-11-2283、系統(tǒng)的運(yùn)行和效果 焚燒的生活垃圾由廣元市環(huán)衛(wèi)處運(yùn)輸隊從運(yùn)向垃圾填埋場裝有市中區(qū)生活垃圾的

13、垃圾車臨時調(diào)來，為隨機(jī)抽取的市中區(qū)市民產(chǎn)生的新鮮綜合生活垃圾。垃圾的成分如表1，綜合水分：m=46.92%；灰分：a=21.13%；收到基低位熱值：qnet=5312kj/kg。項目紙類 塑料竹木布類廚余金屬 玻璃渣石 %9.3111.22 2.752.4957.66 0.462.6813.432021-11-229待焚燒的廣元市生活垃圾待焚燒的廣元市生活垃圾2021-11-230垃圾在焚燒爐內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定燃燒垃圾在焚燒爐內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定燃燒2021-11-2313 3、系統(tǒng)的運(yùn)行和效果系統(tǒng)的運(yùn)行和效果 進(jìn)風(fēng)溫度出風(fēng)溫度混合溫度分解溫度負(fù)壓窯轉(zhuǎn)速窯頭喂煤窯尾喂煤喂料時間603973629450.0192

14、.61.151.252410:006173014869410.0182.61.151.252411:006164255039480.0182.61.151.22412:006105155549420.0172.81.151.22613:006096236109460.0182.81.21.152614:006137266459400.0183.01.21.152615:006198177059420.0193.01.251.102816:006188717559450.0183.01.31.103017:006189047899430.0183.01.31.103018:002021-11-2

15、323 3、系統(tǒng)的運(yùn)行和效果系統(tǒng)的運(yùn)行和效果w 在垃圾焚燒狀態(tài)穩(wěn)定時，水泥窯產(chǎn)量10.5t/h，垃圾焚燒量約2t/h，折合生產(chǎn)1t熟料焚燒0.2t垃圾。三次風(fēng)管熱風(fēng)溫度大于600時，垃圾焚燒溫度可達(dá)950。垃圾在焚燒爐內(nèi)停留時間超過30分鐘，焚燒煙氣在爐內(nèi)溫度大于900段的停留時間超過1秒鐘，出焚燒爐后通過管道進(jìn)入分解爐，分解爐內(nèi)溫度超過900，焚燒煙氣在大于900段總共停留時間將超過5秒鐘。w 與不燒垃圾相比，在熟料產(chǎn)量相同的情況下，分解爐用煤量明顯減少，通過調(diào)整分解爐的喂煤量可以彌補(bǔ)垃圾熱值的波動，穩(wěn)定分解爐溫度。在聯(lián)合處理垃圾過程中，系統(tǒng)未出現(xiàn)結(jié)皮等明顯影響生產(chǎn)的現(xiàn)象。 w 焚燒垃圾時生

16、產(chǎn)的熟料質(zhì)量與不焚燒垃圾時沒有明顯變化，從焚燒爐出風(fēng)管抽取焚燒煙氣，未檢測出硫氧化物和氯化氫氣體。2021-11-2334 4、垃圾灰渣情況垃圾灰渣情況w 灰渣無臭氣，灰白色，顆粒均勻，無結(jié)渣，為粉末狀，粒徑小于3mm。2021-11-2344 4、垃圾灰渣情況垃圾灰渣情況成分成分losslosssio2sio2ai2oai2ofe2o3fe2o3caocaomgomgoso3so3ro2ro2cici灰渣灰渣2.212.2132.8332.83311.5311.53.063.0644.8544.851.431.431.981.980.190.1998.1498.14熟料熟料0.390.392

17、1.3621.3695.8995.893.023.0265.2265.221.521.520.940.940.010.0198.3598.351天天2天天3天天抗折抗折(mpa)2.03.24.7抗壓抗壓(mpa)4.71221.82021-11-2355 5、運(yùn)行結(jié)果及啟發(fā)運(yùn)行結(jié)果及啟發(fā)w 水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾不用外加燃料。w 焚燒垃圾不影響水泥燒成系統(tǒng)的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。w 焚燒垃圾起到了替代燃料的作用。w 水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾能夠?qū)崿F(xiàn)無害化、資源化和無殘留處理。2021-11-236水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾不用外加燃料圾不用外加燃料w

18、采用水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)，焚燒混合收集的原生城市生活垃圾，不外加燃料，在從水泥窯窯頭罩抽取的焚燒熱風(fēng)溫度大于600時，垃圾焚燒溫度可達(dá)900以上，完全符合生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（gb18485-2001）對焚燒垃圾的溫度控制要求，煙氣在850以上停留時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2秒。w 目前，城市垃圾低位熱值可達(dá)5000kj/kg以上，隨著生活水平的提高，垃圾熱值將大幅度提高；w 現(xiàn)在水泥生產(chǎn)大部分采用新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯，水泥窯窯頭罩的熱風(fēng)均大于600，甚至達(dá)到1000。w 若有溫度比較高的燃燒空氣,焚燒爐溫度可控制在1100左右，可提升熱量利用率和取得更好處理效果。2021-11-237焚燒

19、垃圾不影響水泥燒成系統(tǒng)的焚燒垃圾不影響水泥燒成系統(tǒng)的運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量w 在焚燒垃圾過程中，沒有發(fā)生預(yù)熱器結(jié)皮、堵塞和窯結(jié)圈現(xiàn)象，對水泥生產(chǎn)操作沒產(chǎn)生影響。w 垃圾中氯、硫、堿對水泥燒成系統(tǒng)的影響沒有出現(xiàn)，原因是因為從窯頭罩抽取的焚燒垃圾的熱風(fēng)攜帶有大量的水泥熟料顆粒，它含有65%以上的cao，而且處于高溫活性期，把垃圾燃燒分解出的酸性物質(zhì)吸收并固定，本次焚燒的垃圾灰渣中cao、so3、氯化物明顯增高和煙氣中檢測不出so2、hci氣體已給予充分說明。酸性物質(zhì)的固定使其進(jìn)入不到水泥燒成系統(tǒng)，自然不會對水泥燒成系統(tǒng)運(yùn)行和水泥熟料質(zhì)量造成影響。2021-11-238焚燒垃圾起到替代燃料的作

20、用焚燒垃圾起到替代燃料的作用w 在水泥窯產(chǎn)量相當(dāng)情況下，在焚燒垃圾時，分解爐供煤流量減少，減少的比例波動在20%40%范圍內(nèi)。w 垃圾燃燒放出的熱量提高了進(jìn)入分解爐的三次風(fēng)溫度，使生料分解要求燃煤提供的熱量減少。w 焚燒垃圾起到了替代燃料的作用，替代水泥熟料燒成用燃料約1220%。2021-11-239水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾能夠?qū)嵥喔G和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾能夠?qū)崿F(xiàn)無害化、資源化和無殘留處理現(xiàn)無害化、資源化和無殘留處理w 有條件檢測的項目均符合水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb4915-2004）和生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（gb18485-2001）排放限值的要求。w 沒條件檢測的重金

21、屬和二噁英類物質(zhì)的排放，根據(jù)國外水泥窯處理廢物的經(jīng)驗，也應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于排放限值。w 我們將對垃圾焚燒灰渣在作水泥混合材的基礎(chǔ)上直接加入水泥窯，探討焚燒垃圾對水泥生產(chǎn)的影響，進(jìn)一步提高處理垃圾的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。2021-11-240四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)投資和效益投資和效益（一）投資分析w 1利用現(xiàn)有新型干法水泥窯處理城市生活垃圾的投資 需在水泥回轉(zhuǎn)窯附近另設(shè)垃圾焚燒裝置、建設(shè)垃圾儲存池、增加垃圾吊運(yùn)和喂料設(shè)備、儲存池除臭環(huán)保設(shè)備、自動控制設(shè)備等。對1000t/d水泥廠,日處理垃圾200噸，新增加投資 1400萬元，噸投資7萬元，僅是垃圾焚燒發(fā)電單位

22、投資的1/10。w 2新建水泥廠處理城市生活垃圾的投資 新建5000t/d水泥廠，日處理垃圾1000噸，水泥廠生產(chǎn)設(shè)施投資約6.5億元，處理垃圾噸投資按7萬元計算，處理垃圾投資0.7億元，總投資為7.2億元，與建設(shè)1000噸/日的垃圾焚燒發(fā)電廠（進(jìn)口設(shè)備）投資相近。2021-11-241四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)投資和效益投資和效益（二）經(jīng)濟(jì)效益分析w 以1000t/d的水泥廠計算，日處理垃圾200噸，處理垃圾支出費(fèi)用合計695.2萬元。工廠節(jié)省燃料和原料費(fèi)用5.6104.8=586.88萬元。支出與節(jié)省的差額為108.32萬元。成本為108.32/5.6=19.34元/噸。w 該成本低于填埋方式的35元/噸成本。若國家把現(xiàn)行垃圾焚燒最低處理成本90元/噸的一半補(bǔ)貼給處理垃圾的水泥廠，即可額外獲得豐厚的利潤。w 若原煤價格上升，每噸垃圾利用價值也隨之升高?？梢姡济簝r格愈高的地區(qū)，處理垃圾經(jīng)濟(jì)效益愈高。2021-11-242四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)四、聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)投資和效益投資和效益（二）經(jīng)濟(jì)效益分析w 新建5000t/d水泥廠處理城市生活垃圾，投資約7.2億元，年產(chǎn)