利用八钢欧冶炉高温热解处理城市生活垃圾的探讨

李维浩

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

利用八钢欧冶炉高温热解处理城市生活垃圾的探讨

李维浩

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

通过对欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾同传统垃圾焚烧炉工艺进行对比，利用欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾，具有二次污染小，无害化彻底，资源化利用程度高等优势。通过欧冶炉配加污泥球工业试验，其工艺流程能满足热解焚烧城市生活垃圾生产过程控制和生产组织需要，并且不需要增加新的工程基建投资，具有可处理多样形态生活垃圾特点。

欧冶炉；城市生活垃圾；热解焚烧

1 前言

随着人们环境资源意识的增强，各地政府对垃圾处理技术标准的要求也逐步提高。传统的垃圾处理主要采用填埋、堆肥、焚烧等三种技术方式。这三种方式日益显示出其缺陷，如垃圾填埋占用大片土地，堆肥法处理量小、效率低；焚烧法容易产生二次污染，特别是二 英(Dioxins)的污染问题，使其在工业应用方面受到阻碍。积极开发城市生活垃圾处置路径，对于回收资源和减轻社会负担、降低环境风险具有重要的意义。

八钢公司作为大型钢铁联合企业，具有完整的钢铁冶炼流程及配套环保、公辅设施。目前建成投产的欧冶炉下部气化炉部分和常规热解炉相比，在处理时间、处理量、污染物排放、副产气体利用以及热效率上具有明显优势。研究分析认为，欧冶炉具备处理消纳城市生活垃圾的条件，欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾，具有二次污染小，无害化彻底，资源化利用程度高等特点，同时也能兼顾消纳部分社会危废，完全可实现各类固废的资源化，是在特定区域环境下处理城市生活垃圾的最有效手段。

2 欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾机理

城市生活垃圾热解是指在无氧或缺氧加热的条件下，有机垃圾组分发生大分子断裂，产生小分子气体、热解溶液和碳渣的过程，城市生活垃圾热解过程可表示为∶

在对城市生活垃圾的实际热解之前，还存在着一个干燥过程。即物料中的外部水分和毛细结构吸附的水分被首先加热蒸发，将物质中的结构水除去，水分析出结束且物料达到一定温度后，才进入热解阶段，热解本身是一个复杂且同时发生多种化学反应的过程。包含有机大分子的键断裂，有机分子的异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。

欧冶炉热解垃圾是从脱水开始，其次是脱甲基生成水和架桥部分的分解次甲基链进行反应，醚型结构也能生成CO。温度再高时，前述生成的芳环化合物受高温作用发生二次热解反应，生成二次热解产物，主要再进行裂解、脱氢、缩合、氢化等反应。在气化炉拱顶1050℃特定条件下，垃圾热解生成的产物全部在体统内循环利用和熔融固化。

由于热解系统的高温无氧条件下进行气化，所以热解产生的烟气量比直接焚烧法少，特别是烟气中的SOx、NOx、HCl、HF、重金属类污染物的含量较少，有利于烟气的净化。

3 欧冶炉热解焚烧处理城市垃圾技术优势

欧冶炉热解焚烧技术在处理城市生活垃圾方面的应用没有先例。研究分析认为与直接焚烧法相比，欧冶炉热解焚烧技术具有以下优点（见表1）∶

（1）在热解过程中城市生活垃圾的有机物成分能转化成可利用能量形式，其经济性更好。热解产生的燃气可直接作为还原竖炉的还原气；

（2）热解焚烧的二次污染小，可简化污染控制问题，对环境更加安全；

（3）热解焚烧过程是在条件下进行的，减少了二恶英前体物的生成，可以有效遏止二 英类有毒物质的产生和排放；

（4）欧冶炉热解可处理不适用于焚烧的城市生活垃圾固体废物；

（5）热分解残渣经过高温处理（熔融）进入炉渣，作为生产水泥、建材的原料。

表1 八钢欧冶炉热解处理城市生活垃圾和传统焚烧炉处理对比表

4 欧冶炉热解焚烧处理城市垃圾关键技术

（1）使用欧冶炉的热解焚烧技术在燃烧机理上与普通焚烧技术具有明显的差异。该技术以欧冶炉气化炉拱顶1000～1050℃高温还原气体为热解环境条件，当废弃物加入气化炉内后，在气化炉拱顶巨大的高温还原气空间内，经水分蒸发、有机物分解等一系列反应。

（2）经过高温热解的大粒度物质下降到气化炉料面上，随物料下降到炉缸，部分含碳物质在下降过程中被矿石还原反应产生的CO2气化，大部分含碳物质到风口和氧气反应进行燃烧，少部分含碳物质进入渣铁参与渗碳反应，最终灰渣在高温环境下融化进入炉渣。

（3）经过高温干馏的小粒度物质随还原煤气进入热旋风，大部分被热旋风除尘器捕集到，少部分随还原煤气进入还原竖炉，在竖炉内随煤气流上升过程中被炉料进行扑捉到。然后随DRI炉料一同下降到气化炉内参与冶炼，并得到回收。被热旋风除尘器捕集到的小粒度物质，使用氮气作为载体气源，通过粉尘流化罐、TP室等，经气化炉粉尘烧嘴反吹入气化炉拱顶，并配加氧气助燃，实现系统内部高效循环利用。

（4）焚烧产生的SO2随还原煤气进入还原竖炉，其中90%以上的SO2在通过还原竖炉内碱性散状炉料过程中，被炉料中CaO捕捉形成CaS等物质，然后随炉料一同再下降到气化炉内，经炉缸造渣过程进入炉渣固化。

（5）固废中的各类碳氢化合物在气化炉全部转化为CO、H2，这部分气体进入竖炉后做为还原剂代替入炉的焦炭被再次利用。

（6）气化炉下部高温区温度约1500℃以上。可有效熔化大部分重金属，同时非挥发性重金属进入炉渣，可有效固化重金属。

5 欧冶炉处理消纳污水处理厂污泥实践

八钢欧冶炉于2015年6月18日投产，目前具备日产铁3600t的能力，同时产22万m3/h的高热值煤气供八钢各用户使用，其副产品炉渣全部做为矿渣微粉厂原料利用。2015年8月18日～2015年8月21欧冶炉进行配加污泥球工业试验，最大吨铁加入量60kg，相当于年可处理污泥量近10万t，欧冶炉各项运行指标良好，充分证明欧冶炉工艺技术流程完全具备污泥处理能力。

6 结语

（1）通过对城市生活垃圾热解焚烧机理进行分析，八钢欧冶炉符合处理城市垃圾实现垃圾无害化、减量化和资源化处理原则，同时能将城市垃圾中碳氢化合物转化为可利用的CO和H2等还原气体得到有效利用，能有效克服垃圾焚烧产生的二英污染问题。

（2）通过对欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾同传统垃圾焚烧炉工艺进行对比，利用欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾，具有二次污染小，无害化彻底，资源化利用程度高等优势。

（3）通过欧冶炉配加污泥球工业试验，其工艺流程能满足热解焚烧城市生活垃圾生产过程控制和生产组织需要，并且不需要增加新的工程基建投资，具有可处理多样形态生活垃圾特点。

八钢欧冶炉热解焚烧处理城市生活垃圾，可实现环境及社会效益最大化，是在特定区域环境下处理城市生活垃圾的最有效手段。最终八钢欧冶炉实现三大功能∶钢铁制造——铁水生产；能源转换——煤转换成副产煤气；城市生活垃圾消纳——消纳自身产生的粉尘，协同处置有机、含铁、含碳、含油类等废弃物。

图4 铁口结构对比

5 结束语

欧冶炉炉作为当今世界最先进的工业化生产的熔融还原技术，可弥补传统的高炉炼铁对原燃料的苛刻要求，实现绿色环保炼铁，但在国内外同类型冶金炉生产过程中均出现了出铁后期二次铁流大，铁口难维护的问题，甚至发生炉缸烧穿，是影响炉体安全长寿的限制性环节。

COREX气化实践生产表明，炉内较短的料柱、粒煤为主燃料的生产工艺，无法解决炉缸内透气、透液性差的问题，是导致二次铁流的根本原因。

八钢欧冶炉通过优化燃料结构，加入适当比例的块焦，改善气化炉缸内透气、透液性，改善炮泥质量、规范炉前作业及气化炉铁口，以及对炉缸设计的改进，明显降低了二次铁流量，可形成稳定的铁口泥包，做到均衡出铁。

[1]王筱留主编.钢铁冶金学.北京∶冶金工业出版社.

Discussion on the Technique of High-temperature Pyrolysis to Dispose the MSW by OY Furnace in Bayi Steel

LI Wei-hao
（Ironmaking Branch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

By comparing pyrolysis incineration MSW by OY furnace with traditional incinerator,it could be found that pyrolysis incineration MSW by OY furnace has several advantages∶low secondary pollution,complete innocuity disposal and high degree of resource utilization.Based on the results of industrial test that adding sludge balls into OY furnace can achieve the process control and production organization of MSW incineration.Also,it does not need to increase investment of capital construction,to handle various morphological MSW.

OY furnace；MSW；pyrolysis and incineration

X799.3

A

1672—4224（2015）01—0039—03

联系人：李维浩，男，51岁，炼铁主任工程师，乌鲁木齐（830022）宝钢集团八钢公司炼铁分公司第一炼铁分厂

E-mail:liwh@bygt.com.cn