水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰的技術途徑探究

文_肖俊煒 廈門市環境衛生中心

近幾年，我國社會經濟快速進步和發展，垃圾焚燒處理技術得以在多個領域大量的普及和應用。對此，發電廠企業焚燒垃圾時需轉變傳統的處理方式，通過應用水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術，以此來緩解垃圾焚燒造成的污染，極具現實價值和意義。

1 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰現狀及危害

據了解，近年來全國每年垃圾焚燒飛灰產量高達1000萬t左右。部分產灰企業以水洗飛灰的處理方式直接脫除其中氯鹽；借助水泥窯水洗飛灰協同處置方式能夠有效提升飛灰的處置量，充分保障其熟料產能提升5%左右。由于不同產灰企業氯含量不同，其生產的飛灰量也存在很大差異。同時，由于焚燒垃圾的鍋爐類型及垃圾組織不同，使得各個地區垃圾焚燒飛灰的氯元素含量存在較大差異，在焚燒過程中需要使用不同的水泥窯協同處理方式。在焚燒期間垃圾產生的主要污染物有二氧化硫、二噁英以及煙塵等，其中二噁英屬于一種毒性較強的物質，是多氯代二苯并呋喃以及氯代二苯的統稱。經研究表明，國內華南、華東以及華北地區二噁英毒性最強。二噁英中有機污染物化學性質極其穩定，各個工廠企業需要采用袋式除塵器收集二噁英粉塵的方式去除此有害成分，避免產生二次污染。

2 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術

2.1 調質除氯用作水泥混合材

2.1.1 工藝步驟

水泥窯協同兩段式預處理飛灰技術可謂是飛灰調質除氯用作水泥混合材的核心工藝技術。將兩段式預處理裝置安裝在水泥窯煙塵室中，如果飛灰進入預處理裝置內，借助回轉裝置和預設坡度向前送料，和原石產生的高溫煙氣構成逆向的氣流，而后實施換熱處理。換熱后將其分成各個環節逐次添加輔料，以期能夠達到除氯、解毒、配料燒結等目的。回收煙氣余熱后，把它送到煙氣處理系統直接排放。利用這一工藝技術對飛灰實現預處理，原因在于水泥熟料和飛灰的化學成分比較相像，能夠把其當成水泥混合材。其工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥窯協同兩段式預處理飛灰技術

2.1.2 技術特征

焚燒飛灰預處理裝置的構成涉及兩段回轉缸筒，其裝置與水泥窯接口位置在同一位置，還需嚴格把控其煙氣入口溫度。在飛灰預處理期間，其輔料需要分段添加，輔料1的主要成分是螢石、環氧樹脂，目的在于加速二噁英分解，使得飛灰熔融溫度降低。而輔料2的核心成分則是鐵尾礦與高嶺石，目的在于蒸發出飛灰中的氯化鉀鹽，吸附上階段揮發出的重金屬，進而形成水泥熟料相似的礦物相。結合輔料添加量和飛灰量精確計算系統熱煙風引入量。

水泥窯熱力系統在線根據預處理裝置在高溫中可以直接脫除飛灰中的有害元素，禁止含氯煙氣到達水泥窯系統，能夠充分保障水泥窯系統的穩定，還能提升水泥窯協同處置飛灰量的質量及效果。然而，調質除氯后的飛灰可當成水泥混合材，而水泥回轉窯煅燒溫度要高玉燒結煙氣溫度，無法將重金屬固化的效果有效發揮，使得水泥重金屬參數超出合理控制范圍。

2.2 水泥窯旁路放風處置飛灰

2.2.1 工藝步驟

水泥窯旁路放風協同處置飛灰的核心技術是不采用預處理方式的，因為這樣會把高溫氣體輸送到水泥窯中進行焚燒。同樣有部分技術是在水泥窯頭部位置煅燒飛灰。借助旁路放風的方式處理飛灰，等到水泥窯中富集大量有害元素后，直接抽出煙室內的一些煙氣，利用周冷風機將定量冷風直接鼓入，以此來達到降溫冷卻煙氣的目的，充分保障KCl、NaCl成分冷卻結晶之后有效固化；之后借助布袋除塵器以及旋風分離器將粉塵收集起來，在窯尾廢氣處理系統和篦冷機內輸送降溫除塵后的煙氣，基于環保視角有效排放尾氣。

2.2.2 技術特征

放風位置處理飛灰過程中需要注意：①確保抽氣口廢棄內的有害成分其濃度在合理范圍內，將含塵濃度有效降低；②合理控制抽氣口的風速，最大限度確保粉塵表面堆積的氣態物質能夠實現凝結，還不會將粉塵排放到其他地方。結合具體情況，在水泥窯尾下料溜子的前端、煙室兩側與后側設置放風位置。并且放風量一定要根據飛灰的燃料情況、化學成分、水泥原料等綜合性的評估和計算；還要合理把控放風煙氣的溫度，高度重視熱損耗量，每1%的放風量一般會使得電耗、料耗以及熟料熱耗大幅度增加。該工藝的重點工藝是把焚燒飛灰氣體輸送到水泥窯，建設及設備投資成本較低，旁路放風帶消耗熱能的成本較低，因此其建設費用和工藝運行費用不高；旁路放風系統設備需要直接布置在水泥窯尾塔架中，無需占用太多場地，特別適合用于老廠改造。

2.3 水泥窯協同處置水洗飛灰

2.3.1 工藝步驟

水泥窯協同處置水洗飛灰系統主要借助多級逆流水洗工藝，將垃圾焚燒飛灰科學處理，有效去除飛灰中的可溶性氯鹽，水洗后飛灰氯離子含量會明顯下降，其數值通常在1%以下，切實保障飛灰脫氯處理的質量及效果。在預處理飛灰后會將其輸送至水泥窯尾部。基于水泥窯高溫堿性條件，將飛灰內的有害有毒物質分解、洗去，充分保障熟料金格中的重金屬有效固化。飛灰水洗廢水能夠利用重金屬去除等方式，在符合制鹽水質標準后將制鹽有效蒸發，能夠得出鈉鹽以及高純度鉀鹽，一定程度上可為企業生產爭取更多的附加效益。

2.3.2 技術特征

水泥窯協同處置水洗飛灰工藝期間洗滌次數與水灰比不僅會使得水洗效果受到影響，也會使得飛灰水洗工藝的運行成本產生波動。各個生產企業水灰配比和洗滌次數存在很大差異，水洗工藝為水泥窯運行提供了優質的低氯環境，由此也能夠切實提升飛灰處理效率及水泥窯生產的穩定性。飛灰水洗協同處置工藝技術在應用過程中離不開高質量的工藝設備，需投入大量的資金成本，在水洗過程中飛灰內的重金屬、綠巖等會逐漸運輸到水洗液內，而水洗液內的重金屬需要加入大量的藥劑，以此來調節其酸堿度，由此才能有效沉淀重金屬。水洗飛灰烘干也需要許多電能消耗，如果運用煙氣余熱烘干，會消耗大量的干燥熱風。

3 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術要點

經過三級水洗之后的濕灰，其含水率通常在30%，濕灰在存儲期間極易板結，其轉運難度較大，特別是對于板結成大塊的物料，極易破碎，很難將其放入水泥窯處置。濕灰中含有水分，在轉運處置期間很有可能出現滴漏現象，在轉移作業場地時，一定要做好泄漏物體收集以及防腐防滲裝置。濕灰儲存空間會富集較多氨氣，所以濕灰堆存庫房一定要保持良好的通風，還要配置氣體收集排放設施，倉庫內的工作人員需要穿戴好安全防護裝置，避免被有毒氣體侵襲。濕灰進入水泥窯處置，采用從生料進入的方式，此方式對于濕灰的粒徑以及含水率的要求較高，所以飛灰水洗之后的布料方式以及固液分離方式需要全方位考慮。濕灰處置一定程度上有利于降低水泥中的氯含量，需要根據現階段水泥廠原料的配比、品質以及檢測結果，采用科學有效的方式進行配料，以此來控制水泥中重金屬以及熟料的含量，避免有害成分嚴重超標。

4 結語

水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術能夠顯著提升水泥窯協同處置飛灰處置的效率及質量，有效降低飛灰中氯鹽對熟料品質以及水泥等影響，一定程度上也推進著飛灰的減量化、資源化以及無害化處置。然而，在項目具體運行期間，還需結合飛灰具體的屬性科學選擇處置設備及設計工藝，由此才能充分保障水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術的應用效果及質量。