水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾的方式

幾種水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾的方式水泥窯協(xié)同處置生活垃圾、固體廢物技術(shù)的核心是使在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中利用生活垃圾、廢物中的可燃成分和灰渣材料，應(yīng)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)解決方案，使垃圾無(wú)害化、減量化、資源化和能源化。本文將簡(jiǎn)單介紹幾種水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾的方式，以便大家學(xué)習(xí)與交流。1湖南建材院的技術(shù)該項(xiàng)技術(shù)是將生活垃圾制成低位值燃料或者衍生生料，再利用水泥窯處置。生活垃圾進(jìn)場(chǎng)后，布撒石灰消毒防腐，分選出局部或全部的建筑垃圾后，進(jìn)行脫水、破碎，然后調(diào)整石灰飽和系數(shù)，參加改性助燒劑和粘結(jié)劑，最終成型。調(diào)整石灰飽和系數(shù)是通過(guò)加生石灰、熟石灰、石粉、電石渣及其它含鈣材料中的一種或多種，以使灰渣中能生成適當(dāng)?shù)墓杷猁}礦物、鋁酸鹽礦物、鐵酸鹽礦物等，防止水泥熟料質(zhì)量造成較大波動(dòng)。如果目標(biāo)為低位值燃料，那么可參加瀝青、焦油、廢油、糊精、有機(jī)合成膠等膠粘劑，參加硝酸鹽、環(huán)烷酸鹽等為主要組分的助燃劑；如果目標(biāo)為衍生生料，可參加各種工業(yè)廢渣、尾礦、含碳原料、長(zhǎng)石等。利用該技術(shù)，某公司在云南利用日產(chǎn)1000噸的新型干法水泥生產(chǎn)線建成了日處理生活垃圾120噸的工程。2中信重工的技術(shù)其主要原理是：將水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的局部高溫氣體引至L型燃燒爐，對(duì)經(jīng)過(guò)破碎處理的生活垃圾進(jìn)行烘干及燃燒，產(chǎn)生的廢氣和釋放出的熱量又回到水泥窯預(yù)熱分解系統(tǒng)中，燃燒產(chǎn)生的灰渣作為生產(chǎn)水泥的原料，通過(guò)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒進(jìn)入水泥的晶格中得以固化處理。2010年12月17日，中信重工與在黃河同力水泥公司簽約，共建國(guó)內(nèi)首個(gè)利用水泥回轉(zhuǎn)窯消納城市生活垃圾工程示范工程。據(jù)悉，該示范線工程總投資5000多萬(wàn)元，依托日產(chǎn)5000噸熟料的新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，建設(shè)一條日消納500噸城市生活垃圾的全封閉處理線。目前沒有看到中信重工L型燃燒爐的資料。中信重工申請(qǐng)的水泥窯處理生活垃圾的專利中顯示的燃燒爐與其報(bào)道中的L型燃燒爐似乎不同。見附圖。其中1為來(lái)自三次分管的熱風(fēng)，2是垃圾進(jìn)入燃燒爐的緩沖倉(cāng)，4為燃燒爐，7為垃圾燃燒后的煙氣進(jìn)入分解爐，5、6為垃圾燃燒灰渣送入分解爐。3洛陽(yáng)的一種技術(shù)同樣源自洛陽(yáng)的類似工藝原理的另一種燃燒爐也為兩段式〔見附圖〕。燃燒爐由懸浮式燃燒爐、回轉(zhuǎn)式燃燒爐兩局部組成。來(lái)自水泥生產(chǎn)三次風(fēng)管的熱風(fēng)從14進(jìn)入、垃圾經(jīng)過(guò)分選破碎后由懸浮式燃燒爐頂部2進(jìn)入。燃燒的煙氣由懸浮式燃燒爐頂部1排出進(jìn)入水泥生產(chǎn)的分解爐；垃圾灰燼由回轉(zhuǎn)式燃燒爐排除后冷卻，送到生料配料或當(dāng)水泥混合材?；剞D(zhuǎn)式燃燒爐配有火嘴13，如需要時(shí)噴入油或煤粉助燃。4黑龍江海強(qiáng)水泥公司的技術(shù)黑龍江海強(qiáng)水泥公司利用自身開發(fā)的技術(shù)在公司建成了水泥窯處置生活垃圾的工程。同時(shí)承接了云南某水泥廠、湖北某水泥廠的生活垃圾工程。其窯外燃燒爐處理生活垃圾的方法，主要工藝為：將脫水、烘干后的生活垃圾在燃燒爐內(nèi)燃燒，燃燒煙氣引入水泥窯窯頭。垃圾的烘干在滾筒式烘干機(jī)內(nèi)進(jìn)行，在水泥窯高溫段的外部用圓形鐵皮環(huán)形封閉，形成熱風(fēng)室，熱風(fēng)室兩側(cè)設(shè)有冷風(fēng)進(jìn)口，上部設(shè)有熱風(fēng)出口，熱風(fēng)鼓入烘干機(jī)烘干生活垃圾；烘干過(guò)程產(chǎn)生的臭氣通過(guò)管道進(jìn)入燃燒爐的爐底，作為垃圾燃燒時(shí)的助燃用風(fēng)。垃圾進(jìn)入烘干之前，先進(jìn)行機(jī)械脫水，所產(chǎn)生的垃圾瀝液流入污泥池，與燃燒后的垃圾灰或參加其他吸水性工業(yè)固體廢物等攪拌后，送入水泥窯進(jìn)行高溫煅燒。見附圖。海強(qiáng)水泥廠利用自身年產(chǎn)30萬(wàn)噸水泥的生產(chǎn)線配套建設(shè)了日燃燒處理50×2噸生活垃圾的工程。5管莊的一種技術(shù)源自管莊也有一種“生活垃圾處理與水泥回轉(zhuǎn)窯聯(lián)合生產(chǎn)工藝”，即將篩分后的生活垃圾在燃燒爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的850℃以上的煙氣引入預(yù)熱器分解爐作為輔助熱源。燃燒后的垃圾灰渣當(dāng)作混合材。利用冷卻機(jī)的熱風(fēng)對(duì)垃圾進(jìn)行烘干。流程見附圖。在公開的材料中顯示，沒有表達(dá)如何利用熟料冷卻機(jī)的熱風(fēng)對(duì)垃圾進(jìn)行烘干。6中材國(guó)際的技術(shù)中材國(guó)際在水泥窯協(xié)同處理生活垃圾方面做了多年的研究，并申報(bào)了幾個(gè)專利。2011年開始在常州溧陽(yáng)建設(shè)利用日產(chǎn)5000噸水泥生產(chǎn)線協(xié)同處置500噸/日生活垃圾的工程。其采取的技術(shù)路線是對(duì)生活垃圾按照輕質(zhì)可燃物、有機(jī)廚余物、無(wú)機(jī)混合物、滲濾液四大局部進(jìn)行與處理后，在分別進(jìn)行最終處理處置。流程參見附圖。中材旗下的天山水泥集團(tuán)在烏魯木齊也已經(jīng)啟動(dòng)了水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工程。7華新〔武穴〕的技術(shù)華新水泥武穴公司已經(jīng)建成了利用日產(chǎn)4800噸水泥生產(chǎn)線協(xié)同6處置200噸/日生活垃圾的工程。生活垃圾進(jìn)廠后先經(jīng)過(guò)分選破碎，然后進(jìn)行微生物發(fā)酵干化，制成垃圾RDF，進(jìn)入水泥窯利用。垃圾預(yù)處理產(chǎn)生的臭氣經(jīng)過(guò)生物除臭后排放，垃圾滲濾液噴入窯內(nèi)高溫處理。〔見附圖〕8合肥院的技術(shù)合肥院的技術(shù)是在水泥回轉(zhuǎn)窯旁并行于三次風(fēng)管設(shè)置回轉(zhuǎn)式垃圾燃燒爐，以冷卻水泥熟料的熱風(fēng)作為燃燒爐內(nèi)的燃燒空氣，燃燒后的煙氣回到三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐。燃燒爐熱風(fēng)走向與垃圾物料走向相同。垃圾儲(chǔ)池所產(chǎn)生的滲濾液、以及局部?jī)?chǔ)池臭氣噴入三次風(fēng)管。工藝流程見附圖。合肥院此技術(shù)在四川天臺(tái)水泥廠利用其日產(chǎn)300噸熟料生產(chǎn)線建成了日處理垃圾約50噸的試驗(yàn)線。目前合肥院已完成上海海豹集團(tuán)、浙江江山何家山水泥公司、四平紅嘴水泥公司等四個(gè)工程的可行性研究和山東寶山生態(tài)建材公司、浙江三獅楓洋公司等三個(gè)工程的工程建議書。9海螺的CKK技術(shù)2007年以來(lái)，海螺集團(tuán)與日本川崎公司開發(fā)出利用新型干法水泥窯處理城市生活垃圾系統(tǒng)〔CONCHKAWASAKIKILNSYSTEM，以下簡(jiǎn)稱CKK〕。其主要流程為：〔見附圖〕生活垃圾運(yùn)送到垃圾儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存，用行車進(jìn)行攪拌和均化，在破碎后繼續(xù)用行車進(jìn)行攪拌和均化并將垃圾輸送至供料裝置，定量送至氣化燃燒爐中。投入至爐內(nèi)的垃圾與爐內(nèi)的高溫流動(dòng)介質(zhì)接觸，一局部通過(guò)燃燒向流動(dòng)介質(zhì)提供熱源，另一局部氣化后形成局部可燃性氣體送往分解爐內(nèi)，經(jīng)分解爐、預(yù)熱器處理及廢氣處理系統(tǒng)凈化后排出。同時(shí)，垃圾中的不燃物在流動(dòng)介質(zhì)中一邊沉降一邊移動(dòng)，到了爐底部時(shí)從垃圾中進(jìn)行別離排出，摻入到水泥生料中或作為混合材摻入到水泥中。利用CKK技術(shù)，海螺已在銅陵開始建設(shè)2X5000噸熟料水泥窯日處理2X300噸的垃圾處理工程。其中一期即300噸/日的工程已經(jīng)建成。同時(shí)，在貴州貴定已簽約建設(shè)5000噸熟料水泥窯日處置200噸生活垃圾工程。10史密斯熱盤爐技術(shù)根據(jù)歐洲城市垃圾及水泥工業(yè)特點(diǎn)研發(fā)的熱盤爐技術(shù)，已經(jīng)由史密斯公司帶入國(guó)內(nèi)。熱盤爐的工藝流程如下圖，其底部設(shè)有可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的圓形爐盤〔1～4r/h〕，可燃廢棄物〔垃圾〕通過(guò)計(jì)量后喂入鎖風(fēng)喂料閥進(jìn)入爐內(nèi)。高溫三次風(fēng)那么先通入熱盤爐，垃圾在旋轉(zhuǎn)爐盤上燃燒，燃?xì)鉁囟葹?050℃左右，再全部進(jìn)入分解爐，從爐盤卸出的燃燒垃圾灰渣，其中粗粒直接落下進(jìn)入窯尾，細(xì)粉〔飛灰〕那么隨燃?xì)膺M(jìn)入分解爐。目前，除了上述提到的幾個(gè)工程應(yīng)用，國(guó)內(nèi)還有一些水泥企業(yè)近期啟動(dòng)了協(xié)同處置生活垃圾的工程。如南陽(yáng)市天泰水泥2000t/d水泥熟料生產(chǎn)線建設(shè)垃圾燃燒系統(tǒng)，日處理垃圾200噸〔200t/d.臺(tái)〕燃燒爐〔回轉(zhuǎn)爐〕的工程；澠池仰韶水泥節(jié)能改造協(xié)同處置城市生活垃圾工程，利用總年產(chǎn)50萬(wàn)噸的兩條水泥線建設(shè)日處理300噸生活垃圾燃燒爐；貴州興仁大橋河水泥廠協(xié)同處理生活垃圾工程，采用氣化爐燃燒法處理方式，日處理垃圾120噸。另外，吉林亞泰、大連天瑞等也有類似工程。根據(jù)上述10種水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的技術(shù)，可以大致進(jìn)行如下分類：一、將垃圾直接摻入其他物料制成衍生生料或低位值燃料，再進(jìn)行水泥窯處理；如湖南建材院的技術(shù)。這種技術(shù)路線需要當(dāng)?shù)啬軌蚶酶鞣N可以參與生活垃圾配料的廢棄物。二、窯外建設(shè)平行的垃圾燃燒爐，利用水泥窯熱煙氣或輻射熱助燃或?qū)娓?，并將垃圾燃燒后的煙氣、殘?jiān)?、滲濾液等利用水泥窯分別處置。如中信、洛陽(yáng)、海強(qiáng)、管莊、合肥院的技術(shù)。各種方式的工藝流程類似，不同之處主要在于垃圾燃燒爐的形式。海螺CKK使用垃圾汽化技術(shù)，垃圾在爐內(nèi)局部燃燒，局部汽化。整體協(xié)同處置的原理相同。三、在水泥窯在線建設(shè)垃圾燃燒爐，如利用三次風(fēng)管加裝的史密斯熱盤爐技術(shù)。使垃圾的燃燒最直接地參與水泥原有生產(chǎn)。四、強(qiáng)化生活垃圾預(yù)處理，進(jìn)行分類后分別水泥窯利用處置的中材的技術(shù)。五、采用微生物發(fā)酵干化制備垃圾RDF，以供水泥窯替代燃料，如華新武穴技術(shù)。各種協(xié)同處置技術(shù)的應(yīng)用，都離不開對(duì)原生態(tài)生活垃圾的預(yù)處理，如人工或機(jī)械分選以減除建筑垃圾、金屬等；一級(jí)或二級(jí)破碎以便于輸送、喂料；藥劑或機(jī)械脫水以減輕進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備的水分。不同工藝路線對(duì)預(yù)處理的區(qū)別僅在于程度的深淺。無(wú)論采用上述那一種工藝路線，只要遵循無(wú)害化、環(huán)境友好化處置的原那么，都必須考慮垃圾進(jìn)廠后各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的垃圾液和臭氣的處理，一般而言，都會(huì)將它們以不同的方式再送回水泥窯系統(tǒng)。即使脫水后的垃圾經(jīng)過(guò)燃燒或汽化，未脫盡的水分依然以氣態(tài)進(jìn)入窯內(nèi)。從水泥生產(chǎn)受到處理垃圾所帶來(lái)的負(fù)面影響考慮，新型干法水泥窯一方面要控制垃圾帶入的各種有害元素對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量、窯內(nèi)工藝狀況等的影響，另一方面還要控制協(xié)同處置帶入的大量的水分，是窯系統(tǒng)煙氣含濕量上升，擠占了原熱空氣的空間，潛在地影響了窯系統(tǒng)的正常運(yùn)行。也正是上述原因，同等條件的水泥窯系統(tǒng)可以處理生活垃圾的量受到了不同程度的限制。除了那些目的就是將現(xiàn)有的“落后產(chǎn)能”的水泥窯〔如機(jī)立窯、干法中空窯、小產(chǎn)能懸浮預(yù)熱窯等〕改造成以垃圾處理為主、水泥生產(chǎn)為輔的工程〔事實(shí)上，國(guó)內(nèi)已有不少這樣的工程〕。對(duì)于有害元素，海螺的一些文章中提到處置垃圾時(shí)增設(shè)有害物質(zhì)別離系統(tǒng)，實(shí)際就是旁路放風(fēng)。借鑒上述各種工藝路線，就新型干法水泥生產(chǎn)線大規(guī)模協(xié)同處置生活垃圾，我們提出以窯外預(yù)枯燥為核心的技術(shù)方案。如下圖：其主要工藝思路為：從窯尾煙室取熱風(fēng)并經(jīng)過(guò)換熱器換熱，換熱后的煙氣送至煤粉制備或生料制備作為烘干熱源；經(jīng)換熱的導(dǎo)熱介質(zhì)〔導(dǎo)熱油或蒸汽〕為閉式垃圾預(yù)枯燥系統(tǒng)提供枯燥熱源。進(jìn)廠原生態(tài)生活垃圾經(jīng)過(guò)分選篩分并破碎后，篩上物直接送入分解爐燃燒，篩下物進(jìn)入預(yù)枯燥系統(tǒng)，脫出大量的水分。實(shí)際過(guò)程中，可根據(jù)篩上物的含水情況，亦可隨篩下物共同枯燥?？菰锖蟮睦蓢娙敕纸鉅t處理?？菰镞^(guò)程中產(chǎn)生的蒸發(fā)汽送入冷凝塔增濕冷凝成廢水，再送入配套建設(shè)的或原有的污水處理站進(jìn)行處理。處理后的廢水可作為枯燥系統(tǒng)和冷凝系統(tǒng)的循環(huán)用水再利用。蒸發(fā)汽冷凝前，可以將其廢熱進(jìn)行回收利用；一種利用是產(chǎn)生熱水供暖或其他使用，一種利用是為配套處理垃圾進(jìn)廠后不同環(huán)節(jié)〔儲(chǔ)存、擠壓、機(jī)械脫水等〕產(chǎn)生的滲濾液的多效蒸發(fā)裝置提供用熱，兩種利用方式可以并存。滲濾液經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)后，濃縮物隨篩下物一同進(jìn)入枯燥系統(tǒng)枯燥處理，上清液排入污水站處理后回用。此種方案的主要特點(diǎn)是：一、采用窯外預(yù)枯燥技術(shù)，不同于燃燒爐或氣化爐，可以將垃圾中的水分最大限度地隔離與水泥窯外。燃燒或汽化后，垃圾中的水分以蒸汽高溫形式與煙氣一同入窯；滲濾液無(wú)論以何種方式入窯，兩者都將大幅地提高窯系統(tǒng)的氣體含濕量。高含濕的煙氣對(duì)于系統(tǒng)生料換熱、窯尾余熱發(fā)電換熱、窯尾風(fēng)機(jī)的負(fù)荷、窯尾布袋收塵或電收塵等都將帶來(lái)負(fù)面影響。另外，大量的水汽擠占了正常空氣的體積，影響煤粉的燃燒。二、采用間接閉式枯燥系統(tǒng)，使得枯燥風(fēng)量小，需處理的枯燥后煙氣小，需要排進(jìn)窯內(nèi)高溫處理的不可凝氣量小，易于生產(chǎn)環(huán)境臭氣的治理。三、枯燥熱源取自窯尾煙室，經(jīng)換熱器后的熱風(fēng)進(jìn)入煤磨或生料磨系統(tǒng)作為烘干熱源，出預(yù)熱器一級(jí)筒的熱風(fēng)可以最大限度地供給給余熱發(fā)電鍋爐，可以充分發(fā)揮余熱發(fā)電的能力。四、因?yàn)椴捎酶G尾煙氣作為熱源，對(duì)于窯系統(tǒng)實(shí)際上還起到了一定的旁路放風(fēng)的效果，可以一定程度上將處理垃圾帶