生活垃圾熱解氣化水泥窯協(xié)同處置技術(shù)研究成果示范

世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊生活垃圾熱解氣化水泥窯協(xié)同處置技術(shù)研究成果示范陳曉東1顧軍1劉海兵1郝利煒1北京建筑材料科學(xué)研究總院／固廢資源化利用與節(jié)能建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京，100041從2010年開始，我院水泥環(huán)保技術(shù)研究所承當(dāng)了有關(guān)水泥窯利用替代原燃料和協(xié)同處置生活垃圾方案有關(guān)的2項(xiàng)“國家973課題〞和l項(xiàng)“國家十二五支撐課題〞研究。根據(jù)課題研究成果，2021年1月北京建筑材料科學(xué)研究總院在金隅集團(tuán)所屬水泥公司完成了生活垃圾熱解氣化水泥窯協(xié)同處置的示范工作?，F(xiàn)將局部示范工作內(nèi)容介紹如下。1成果說明1．1國內(nèi)首次在水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工程中采用移動床熱解氣化技術(shù)采用的熱解氣化爐是國內(nèi)研究開發(fā)的專利技術(shù)，在國內(nèi)是首次應(yīng)用于水泥窯協(xié)同處置生活垃圾。生活垃圾氣化入分解爐技術(shù)已由北京建筑材料科學(xué)研究總院申請了多項(xiàng)專利，局部專利己得到國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。該系統(tǒng)對于垃圾的適應(yīng)性較好，40％以下的含水率垃圾均能處理，對熱值要求較低，處置能力穩(wěn)定且排放達(dá)標(biāo)。1．2解決的關(guān)鍵技術(shù)問題1)解決了生活垃圾低熱值篩下物或混合垃圾難以直接利用水泥窯協(xié)同處置的關(guān)鍵技術(shù)問題在技術(shù)方案選擇上進(jìn)行了創(chuàng)新，在此前我院開發(fā)的可燃篩上物直接喂入分解爐技術(shù)的根底上，進(jìn)一步開發(fā)出原生垃圾或預(yù)分選后的篩下物經(jīng)生物干化后進(jìn)行熱解氣化后氣體進(jìn)入分解爐的技術(shù)，以及通過兩種技術(shù)進(jìn)行組合的大批量處置生活垃圾處理技術(shù)。此外，該項(xiàng)技術(shù)也可以直接處置混合生活垃圾。2)通過對水泥窯系統(tǒng)進(jìn)行熱工標(biāo)定、反求分析診斷，對水泥窯系統(tǒng)加以必要的優(yōu)化、改造，解決了生活垃圾氣化水泥窯協(xié)同處置工藝適應(yīng)性問題，使水泥窯系統(tǒng)工藝技術(shù)以及操作控制技術(shù)滿足協(xié)同處置的要求。1．3生活垃圾熱解氣化水泥窯協(xié)同處置技術(shù)路線生活垃圾低熱值篩下物或混合垃圾，經(jīng)熱解氣化爐處置后，產(chǎn)生的可燃熱氣體進(jìn)入分解爐內(nèi)處置并回收垃圾熱解氣化熱量；熱解氣化后產(chǎn)生的灰渣用作原料配料和水泥混合材配料。木國家973方案前期研究專項(xiàng)低熱值固廢解熱機(jī)理及水泥窯能源利用技術(shù)研究(2021CB724603)木國家科技支撐方案課題工業(yè)水泥窯協(xié)同處置城市垃圾技術(shù)及示范(2021BACl5804)世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊16世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊2生活垃圾熱解氣化示范工藝介紹2．1生活垃圾熱解氣化示范概貌生活垃圾氣化車間全貌 氣化氣體入分解爐系統(tǒng)生活垃圾氣化過程多瓣式抓斗將垃圾 垃圾經(jīng)料封管和雙輥 氣化爐底部鼓入自然喂入步進(jìn)式給料機(jī) 喂料機(jī)喂入氣化爐 空氣和氣化底渣卸料圖2生活垃圾熱解氣化示范線概貌2．2生活垃圾熱解氣化示范規(guī)模及工藝流程表達(dá)1)示范規(guī)模處置原生生活垃圾lOOt／d。最高設(shè)計(jì)能力150t／d。2)示范技術(shù)路線(工藝流程)①垃圾進(jìn)場后送往熱解氣化爐車間的垃圾接收坑，并通過行車?yán)ザ穼⒗惯\(yùn)至垃圾儲存庫。(見圖3)②在熱解氣化爐運(yùn)行時，垃圾儲庫內(nèi)的垃圾經(jīng)行車?yán)ザ纷ト『笏屯鶡峤鈿饣癄t的喂料設(shè)備一一步進(jìn)式給料機(jī)。(見圖4)圖3車間內(nèi)垃圾接收和儲存 圖4多瓣式垃圾抓斗行車世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊③垃圾在步進(jìn)式給料機(jī)內(nèi)經(jīng)7個可以交替、往返運(yùn)動的推板，被送至熱解氣化爐的垃圾喂料鎖風(fēng)豎井。(見圖5)④喂料豎井總體高度到達(dá)5m，利用垃圾在豎井中形成的料柱，實(shí)現(xiàn)可靠鎖風(fēng)，防止熱解氣化爐內(nèi)的氣化氣體外溢。(見圖6)圖5步進(jìn)式垃圾給料機(jī) 圖6垃圾鎖風(fēng)豎井⑤喂料豎井內(nèi)的垃圾經(jīng)由垃圾雙輥給料機(jī)，被喂入垃圾熱解氣化爐內(nèi)，進(jìn)行熱解氣化。(見圖7)⑥熱解氣化爐爐體可以圍繞爐體中心旋轉(zhuǎn)，以便于垃圾在爐內(nèi)均勻布料。垃圾熱解氣化后的底渣經(jīng)爐底的出渣機(jī)排出，可送往水泥粉磨車間作為磨制水泥的混合材料。(見圖8)圖7垃圾雙輥給料機(jī) 圖8氣化爐體和爐底出渣機(jī)⑦熱解氣化介質(zhì)采用自然空氣，通過一臺高壓離心鼓風(fēng)機(jī)將空氣從熱解氣化爐體的底部鼓入熱解氣化爐內(nèi)。根據(jù)鼓入風(fēng)量不同，垃圾熱解氣化的程度不同，氣化后的氣體中可燃成分比例和氣體溫度不同。(見圖9)⑧垃圾熱解氣化后的氣體由熱解氣化爐出口經(jīng)氣體輸送管道送往水泥窯系統(tǒng)窯尾分解爐內(nèi)進(jìn)一步燃盡，釋放出的熱量用于分解爐內(nèi)碳酸鹽的分解。(見圖10、圖11)圖9熱解氣化爐高壓離心鼓風(fēng)機(jī) 圖10熱解氣化爐氣化氣體出風(fēng)管道18世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊圖11入分解爐氣體輸送管道(熱解氣化爐車間外部)2．3示范運(yùn)行結(jié)果和對環(huán)境的影響情況分析2021年1月21日，進(jìn)行示范線第一次烘爐，一次成功并連續(xù)處置生活垃圾3天；2021年2月10日進(jìn)行示范線第二次烘爐，一次成功并連續(xù)處置生活垃圾4天。1)垃圾試燒量試燒過程中的垃圾投喂量實(shí)際平均為4．5t／h，折合日處置生活垃圾約108t／d。2)環(huán)境影響分析2021年2月14日，國家環(huán)境分析測試中心對生活垃圾在熱解氣化爐中氣化以及熱解氣體入水泥窯分解爐燃燒過程中，熱解氣化爐出口氣體以及回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣中二嗯英等污染排放物濃度進(jìn)行了測試。在中試過程中，通過國家環(huán)境分析測試中心對熱解氣化爐出口氣體和回轉(zhuǎn)窯窯尾煙囪排放的煙氣中污染物進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果說明，氣化爐出口氣體中所含二嗯英等污染物，在進(jìn)入水泥窯分解爐內(nèi)進(jìn)一步處置后，窯尾煙囪排放的煙氣中污染物檢測結(jié)果符合國家及北京市地方排放標(biāo)準(zhǔn)。表1 熱解氣化爐出口煙氣主要污染物排放檢測結(jié)果≮二 氧 氮 氧 一 氧 氯化氫 汞 二嗯英化 硫 化 物 化 碳(mg／m3) (mg／m3) (TEQ)(ng／m3)(mg／m3) (mg／m3) (mg／m3)2021．2．14 139 83．5 208 } } 平均：0．088世界水泥與混凝土2021世界水泥與混凝土2021年中國水泥技術(shù)年會論文集特刊b表2 回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣主要污染物排放檢測結(jié)果二 氧 氮 氧 一 氧 二嗯英氯化氫 永化 硫 化 物 化 碳 (TEO)(mg／m3) (mg／m3)(mg／m3) (mg／m3) (mg／m3) (ng／m3)平均：2021．2．141．6 141 205 7．04．3×1010．0123)煙氣檢測結(jié)論從檢測結(jié)果來看，煙氣中污染物的排放濃度符合國家及北京市地方排放標(biāo)準(zhǔn)。尤其是對垃圾氣化過程中產(chǎn)生的二嗯英的分解效果明顯