水泥窯協同處置垃圾技術應用分析

臧全忠

上海凱盛節能工程技術有限公司 上海 200060

隨著新型工業化、信息化、城鎮化和農業現代化的同步推進，城市和工業廢棄物也在增加，城市廢棄物處理問題日益突出。垃圾處理的基本原則：資源化、無害化、減量化。

我國生活垃圾的處理方法主要有填埋法、堆肥法和焚燒法。填埋和堆肥是傳統的處理方法。存在著二次污染危害嚴重、土地面積大、人口密集、經濟適用等問題。土地資源比較發達、資源比較緊張的城市和地區，逐漸被新的垃圾焚燒發電技術所替代。

在許多處理方法中，焚燒法是實現垃圾減量化、無害化和資源化利用的最佳途徑之一。焚燒處理可分為兩種方式。一個是建立一個新的垃圾焚燒發電廠，但它也面臨著這樣的選擇。地址、投資高、焚燒后如何處理低爐渣和粉煤灰；二是利用現有水泥廠改造現有工藝，增設垃圾焚燒系統，焚燒生活垃圾。為了回收熱能和垃圾中的灰渣。

1 水泥窯協同處置垃圾技術

水泥窯協同處理垃圾技術作為一種新型的處理技術，可以將水泥窯與垃圾處理相結合，實現垃圾的資源化、減量化和無害化處理。的原則是焚燒垃圾產生的高溫煙氣被發送到分解爐,和殘余煙氣中二惡英和有機物完全分解的高溫煅燒水泥窯焚燒產生的熱量是水泥生產回收,同時,焚燒[1]。灰渣作為水泥原料的組成部分，實現了廢物的原始化、無害化、減量化，成為水泥企業協調經濟利益和社會效益的先進生產方式。

與傳統的垃圾焚燒發電相比，水泥窯聯合處理垃圾具有環保、安全、無二次污染等優點。它不僅為企業創造了經濟價值，而且創造了社會效益，為城市垃圾處理提供了一種新的形式。這已成為許多水泥企業承擔社會責任的有效途徑之一。

2 水泥窯協同處置技術方案

垃圾車把垃圾倒進垃圾坑。垃圾儲存是分段堆放的。垃圾坑的頂部有兩輛車，它們是相互預留的。一個是用來倒垃圾的，另一個是用來把垃圾抓進格柵的。加料裝置的上料斗，加料裝置將垃圾輸送到爐篦爐內燃燒；格柵爐的燃燒空氣來源于垃圾貯存坑產生的惡臭氣體，由空氣預熱器在20℃時將其作為一次風加熱至220℃，垃圾在格柵內干燥、燃燒、燃燒。垃圾聯合處理產生的礦渣被輸送到水泥原料系統參與配料，磨成粗粉，再通過回轉窯系統煅燒成水泥熟料，重金屬在熟料中固溶。當爐渣熱值小于1000kcal/kg或水過大時，采用輔助燃燒器保證爐篦爐內穩定點火燃燒，出口溫度達到850℃以上。

將垃圾在爐篦爐內焚燒產生的高溫煙氣送至分解爐參與高溫焚燒，徹底分解有毒有機物。最后將煙氣和預熱器煙氣快速冷卻至300℃，并進行原料換熱。避免了二惡英的再合成；窯爐廢氣由煙囪凈化排出。

該工藝方案充分利用成熟的爐排爐垃圾焚燒技術和新型干法水泥燒成系統的高溫分解垃圾有毒有害物質的優勢，爐排爐是針對國內垃圾水分高、熱值低、難以分揀等特點，開發的一種適合中國垃圾特點的垃圾協同處置設備，該工藝能充分將垃圾和有毒物質較為徹底的分解或裂解，然后再利用分解爐和水泥回轉窯來完成爐排爐未分解完的有機物和有毒物質的分解或裂解，利用水泥回轉窯將垃圾焚燒的爐渣固溶在熟料里，利用水泥生產線的廢氣處理系統將垃圾協同處置后的廢氣進行凈化處理，達到排放要求[2]。

3 水泥窯協同處置垃圾的優點

3.1 水泥窯協同處置是一站式處置和資源綜合利用，減容減量化徹底。

水泥窯協同處置垃圾可實現垃圾的充分利用，無縫對接，沒有二次污染，可以一次性將垃圾徹底處理干凈，所有成份都可以得到有效利用。將垃圾協同處置廢氣（飛灰）輸送至水泥窯燒成系統高溫分解處理，爐渣配成生料，經過回轉窯燒成熟料，避免了爐渣排放問題；將垃圾滲濾液處理后的濃水噴射至垃圾焚燒爐或分解爐，利用爐內的燃燒，予以徹底處置。

3.2 在預分解爐內還可以形成還原氣氛，顯著降低氮氧化物排放濃度，降低了水泥窯尾氣中除N o X的處理費用。

3.3 處理溫度高

焚燒爐排放的廢氣進入水泥窯系統，在850℃以上高溫區域停留時間長，可達7S左右，二惡英等有機物的分解更加徹底，焚燒去除率可達99.99%。這一特點完全優于垃圾焚燒的條件，保證了水泥窯共處置二惡英排放濃度小于0.06 ngTEQ/m3，低于中國0.1 ngTEQ/m3排放標準。

3.4 水泥熟料對重金屬固化效果好，重金屬穩定化程度高，無害化程度高。

通過與水泥回轉窯系統煅燒過程的協同處理，可以使廢物中的重金屬離子在熟料礦物中固化，防止其重新滲透和擴散到水和土壤中。國內外研究結果表明，含有少量重金屬的混凝土可用于城市供水管道，且重金屬的浸出量低于地表水二級標準。

3.5 固相堿性的環境氛圍

在高達80米左右的預熱器上，水泥生料粉自上而上，從一至五級旋風預熱器到達分解爐，在預熱器中與來自旋窯自下而上的高溫煙氣進行熱交換，物料溫度漸升高，并被分解和活化。在這個過程中，生料從常溫逐漸被加熱到850℃左右，因此，這個過程不僅是物理的氣固兩相傳熱過程，同時也是化學的反應傳質過程。生料中主要成分為碳酸鈣（石灰石），在700℃左右分解為氧化鈣（CaO）和二氧化碳（CO2），氧化鈣以懸浮態均勻分布在預熱器系統中，加上顆粒細、濃度高，吸附性強，這就形成了燒成系統內的堿性固相氛圍，有效地抑制酸性物質的排放，使得SO2和Cl等合成鹽類固定下來，大大減少了協同處置處理后產生二惡英，又控制SOx，HCl等酸性氣體的排出。

3.6 燃燒過程充分

點火系統的氣體流速大,和氣動蕩很大,這有利于廢物熱解氣體的擴散,確保廢物熱解氣體充分接觸和高溫煙氣,使廢物熱解氣體在高溫燃燒過程,有利于垃圾的熱量。氣體的燃燒,即使生成有毒氣體,然后傳遞到水泥熟料燃燒系統繼續燃燒,吸收的酸性有毒氣體是堿性原料,和二惡英等有毒物質正交,這樣大大減少了有害氣體[3]。

3.7 節省投資

利用水泥窯協同處置垃圾，只是增加了垃圾的預處理及焚燒系統，水泥窯預熱器、分解爐、廢氣處理完全取代了垃圾焚燒發電的尾氣凈化系統，無需增加尾氣處理系統的設備，節省了尾氣處理的投資。水泥窯協同處置垃圾的技術特點是垃圾焚燒發電或其它工業高溫窯爐所沒有的。但水泥窯協同處置垃圾也不是萬能的，在選擇方案時，需考慮垃圾焚燒產生的廢氣量、含氧量、含水率、重金屬、含氯量對水水泥的影響[4]。

4 結語

隨著城市化進程的加快和人民生活水平的提高，生活垃圾處理量和運輸量也在迅速增長。由于我國垃圾處理能力相對不足，包括生活垃圾在內的大量固體廢物不能及時有效地處理。水泥窯生活垃圾的協同處理可以彌補水泥窯生活垃圾處理能力的不足。

利用水泥共同處置固體廢物，應根據產業結構發展要求、城市總體規劃、環境保護規劃、環境衛生規劃等，結合現有水泥生產設施，合理規劃、有序進行。水泥窯廢棄物協同處置應成為城市廢棄物處置的重要形式(如西北地區、人口較少的西南地區)。

水泥窯生活垃圾的協同處理越來越受到國家和行業的重視。隨著政策標準的不斷完善和工藝技術的不斷提高，未來將會呈現出快速的發展趨勢。