水泥窯協同處置特點與協同處置固體廢棄物優化分析

新臺泥(杭州)企業運營管理有限公司 浙江 杭州 310004

引言

利用水泥窯處理廢棄物不僅可以徹底降解有機物，還可以將重金屬固化在水泥中，使之不再與人體直接接觸，同時還為熟料、水泥的生產提供了部分替代燃料和原料，是實現節能減排、保護環境的重要措施。并且，其工期較短，投資成本較低，運營成本較低，受到國家政策的大力扶持，目前我國在2019版《產業結構調整指導目錄》中已將利用不低于2000噸/日(含)新型干法水泥窯處置廢棄物列為鼓勵項目。

一、水泥窯協同處置的特點

(一)水泥窯協同處置的物理優勢。我國水泥生產線分布與人口分布基本相當，按照目前水泥窯的生產能力計算，可以處置全國年產50%以上的一般固廢；同時可以處置超過一半以上的《國家危險廢物名錄》中危廢種類。水泥生產工藝自身的高溫堿環境，接納消解控制、協同處置廢棄物后的環保指標(酸氣、TOC、二噁英、粉塵、重金屬)可控性等均為大量處置廢棄物，有效處置廢棄物提供了物質基礎。利用水泥窯爐處理廢棄物，可以實現高溫處理，并且設備運行不會排除廢氣[1]。

(二)水泥窯協同處理廢棄物的經濟優勢。有利資源充分利用，廢棄物中的有熱值的部分可以作為燃料替代，無熱值的部分可以作為原料替代，部分中間產物可以起到助磨劑和脫硝劑的作用，因為廢棄物是冷料進入窯、磨系統的，還可以節省降溫用水等。同時投資省、處置成本低以及可以與水泥熟料生產形成協同維護管理等，管理費用很低。

(三)穩定性強。隨著城市現代化發展程度越來越高，城市生活垃圾的數量與日俱增。相比其他垃圾焚燒法，依靠水泥窯爐可以處理更多的城市廢棄物。并且水泥生產線規模與廢棄物處理能力呈正相關。一般城市的預處理線最大容量為1000噸，足夠維持城市生活垃圾處理，但是在北京等特大城市需要多點建設預處理線，才能保障垃圾處理的速度與城市人口數量相符合。利用水泥窯處理廢棄物的整個處理過程安全穩定，能夠徹底消除二次污染，實現對生態環境的保護。并且這項工作的經濟投入相對較少，還可以有效改善城鎮環境，減少有害氣體的排放，不僅對于我國的水泥工業發展具有重要作用，對于落實節能減排政策，實現綠色循環經濟具有重要意義。水泥窯的內部空間極大，廢棄物所占比例小于10%，可以有效維持焚燒氣氛的穩定。廢棄物對各種處理工序的承受能力很強，包括對氣流、溫度、壓力等多個方面都具有極高的適應性，可以保障穩定生產。另外，在廢棄物的焚毀處理需要極高溫度的同時，還需要在高溫處進行停留。停留2秒鐘即可實現對有機物的徹底焚毀，停留4到7秒鐘，可以徹底分解有害氣體。停留20到30分鐘，則可以分解焚毀殘渣。通過這一過程可以有效分解廢棄物中的有害成分和病菌，實現徹底消毒[2]。

二、水泥窯爐協同處置固體廢棄物優化技術

(一)熱盤爐。熱盤爐主要針對各種形態的工業廢棄物、RDF、城鄉生活垃圾等可替代固體燃料。自2002年首次在水泥行業使用以來，目前已經在多個國家成功應用。自2015年在國內第一條使用熱盤爐協同處置固廢項目投產以來，至今已在水泥企業達成多個項目的合作。

熱盤爐的主要技術特色就是與水泥窯爐呈“在線式”關系，是一個直接與分解爐下部錐體相連的廢料燃燒裝置，高溫三次風攜帶大量氧氣進入熱盤爐內，促使其中廢料燃燒，所生成熱煙氣、小顆粒物料進入分解爐，少量的大顆粒灰渣則由窯尾上升煙道中落下進入回轉窯內，在熱盤爐頂部引入一定量的熱生料，用來調整熱盤爐出口煙氣溫度，從而減小分解爐溫度波動，穩定窯尾工況。

熱盤爐由一個完全密閉的圓形軀殼和支架構成，在軀殼的底部安裝一個轉盤，再由驅動裝置進行轉動。工作人員只需要將一定劑量的廢棄物通過爐頂投入爐內，即可進行燃燒，燃燒產生的熱能可以由熱盤爐與分解爐的連接口排放。直至所有廢棄物燃燒完畢。工作人員需要對燃燒溫度進行控制，保障熱盤爐的穩定運行。溫度過高時，可以適當投放冷生料。廢棄物具有一定的熱能，可以將其運輸至垃圾發電廠進行發電和供熱。利用水泥窯進行廢棄物處理時，氣體與固體的混合更加均勻，可以為可燃物的分解提供基礎，從而有效提升焚燒工作的效率。水泥窯在處理廢棄物的過程中會排放出一定的熱能，可以用以干燥廢棄物。這是因為排放氣體的含氧量較低，不會在烘干的時候引發化學反應，一噸預分解生產線可以將一百萬噸城市污泥烘干。并且利用水泥窯爐進行廢棄物的處理工作不需要擴充土地，現有的水泥廠和垃圾堆廠即可實現，水泥窯爐的設備構成相對簡單，不需要過多的資金成本，可以進一步降低投入的力度。

(二)分解爐。熱盤爐與分解爐連接在一起可以為預分解爐增加一個半離線分解爐，從而減少熱能的損耗，促使廢棄物的熱能利用率達到100%。熱盤爐內部空間極大，可以實現廢棄物的完全燃燒，因此具有極高的處置能力。并且水泥窯爐對各種形體和質地的廢棄物具有極高的適應能力，以極高的溫度對廢棄物進行徹底的焚毀。燃燒時產生的廢氣可以排放至分解爐中，并通過預熱器幫助廢氣在880℃的情況下停留5秒到6秒。因此無論什么狀態的廢棄物都可以進行徹底分解，這是目前處置能力最強的垃圾降解技術。廢棄物在分解狀態時可以產生濃度極高的活性CaO，但是會被強堿迅速分解。在焚燒后也不會產生廢渣，并且經過多級預熱器處理，不會造成二次污染問題。整體系統不需要導入外界空氣，且程序簡便。目前我國已經加強對于水泥窯爐處理技術的應用，每年可以處理大約17萬噸生活垃圾，即可有效解決垃圾圍城的現狀。并且減少16000噸煤的使用量，可以在實現垃圾高效處理的同時，進一步降低處置成本。

結論

綜上，利用水泥窯爐進行廢棄物的協同處置是一項無公害、無污染的環保技術。并且目前我國水泥工業發展狀況極好，因此應加強預處理生產線建設工作，為城市居民提供良好生活條件的同時，減少對生態環境的破壞，不僅可以實現可持續發展，還可以促進社會的進一步發展。