水泥窑协同处置垃圾技术应用分析

臧全忠

上海凯盛节能工程技术有限公司 上海 200060

随着新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化的同步推进，城市和工业废弃物也在增加，城市废弃物处理问题日益突出。垃圾处理的基本原则：资源化、无害化、减量化。

我国生活垃圾的处理方法主要有填埋法、堆肥法和焚烧法。填埋和堆肥是传统的处理方法。存在着二次污染危害严重、土地面积大、人口密集、经济适用等问题。土地资源比较发达、资源比较紧张的城市和地区，逐渐被新的垃圾焚烧发电技术所替代。

在许多处理方法中，焚烧法是实现垃圾减量化、无害化和资源化利用的最佳途径之一。焚烧处理可分为两种方式。一个是建立一个新的垃圾焚烧发电厂，但它也面临着这样的选择。地址、投资高、焚烧后如何处理低炉渣和粉煤灰；二是利用现有水泥厂改造现有工艺，增设垃圾焚烧系统，焚烧生活垃圾。为了回收热能和垃圾中的灰渣。

1 水泥窑协同处置垃圾技术

水泥窑协同处理垃圾技术作为一种新型的处理技术，可以将水泥窑与垃圾处理相结合，实现垃圾的资源化、减量化和无害化处理。的原则是焚烧垃圾产生的高温烟气被发送到分解炉,和残余烟气中二恶英和有机物完全分解的高温煅烧水泥窑焚烧产生的热量是水泥生产回收,同时,焚烧[1]。灰渣作为水泥原料的组成部分，实现了废物的原始化、无害化、减量化，成为水泥企业协调经济利益和社会效益的先进生产方式。

与传统的垃圾焚烧发电相比，水泥窑联合处理垃圾具有环保、安全、无二次污染等优点。它不仅为企业创造了经济价值，而且创造了社会效益，为城市垃圾处理提供了一种新的形式。这已成为许多水泥企业承担社会责任的有效途径之一。

2 水泥窑协同处置技术方案

垃圾车把垃圾倒进垃圾坑。垃圾储存是分段堆放的。垃圾坑的顶部有两辆车，它们是相互预留的。一个是用来倒垃圾的，另一个是用来把垃圾抓进格栅的。加料装置的上料斗，加料装置将垃圾输送到炉篦炉内燃烧；格栅炉的燃烧空气来源于垃圾贮存坑产生的恶臭气体，由空气预热器在20℃时将其作为一次风加热至220℃，垃圾在格栅内干燥、燃烧、燃烧。垃圾联合处理产生的矿渣被输送到水泥原料系统参与配料，磨成粗粉，再通过回转窑系统煅烧成水泥熟料，重金属在熟料中固溶。当炉渣热值小于1000kcal/kg或水过大时，采用辅助燃烧器保证炉篦炉内稳定点火燃烧，出口温度达到850℃以上。

将垃圾在炉篦炉内焚烧产生的高温烟气送至分解炉参与高温焚烧，彻底分解有毒有机物。最后将烟气和预热器烟气快速冷却至300℃，并进行原料换热。避免了二恶英的再合成；窑炉废气由烟囱净化排出。

该工艺方案充分利用成熟的炉排炉垃圾焚烧技术和新型干法水泥烧成系统的高温分解垃圾有毒有害物质的优势，炉排炉是针对国内垃圾水分高、热值低、难以分拣等特点，开发的一种适合中国垃圾特点的垃圾协同处置设备，该工艺能充分将垃圾和有毒物质较为彻底的分解或裂解，然后再利用分解炉和水泥回转窑来完成炉排炉未分解完的有机物和有毒物质的分解或裂解，利用水泥回转窑将垃圾焚烧的炉渣固溶在熟料里，利用水泥生产线的废气处理系统将垃圾协同处置后的废气进行净化处理，达到排放要求[2]。

3 水泥窑协同处置垃圾的优点

3.1 水泥窑协同处置是一站式处置和资源综合利用，减容减量化彻底。

水泥窑协同处置垃圾可实现垃圾的充分利用，无缝对接，没有二次污染，可以一次性将垃圾彻底处理干净，所有成份都可以得到有效利用。将垃圾协同处置废气（飞灰）输送至水泥窑烧成系统高温分解处理，炉渣配成生料，经过回转窑烧成熟料，避免了炉渣排放问题；将垃圾渗滤液处理后的浓水喷射至垃圾焚烧炉或分解炉，利用炉内的燃烧，予以彻底处置。

3.2 在预分解炉内还可以形成还原气氛，显著降低氮氧化物排放浓度，降低了水泥窑尾气中除N o X的处理费用。

3.3 处理温度高

焚烧炉排放的废气进入水泥窑系统，在850℃以上高温区域停留时间长，可达7S左右，二恶英等有机物的分解更加彻底，焚烧去除率可达99.99%。这一特点完全优于垃圾焚烧的条件，保证了水泥窑共处置二恶英排放浓度小于0.06 ngTEQ/m3，低于中国0.1 ngTEQ/m3排放标准。

3.4 水泥熟料对重金属固化效果好，重金属稳定化程度高，无害化程度高。

通过与水泥回转窑系统煅烧过程的协同处理，可以使废物中的重金属离子在熟料矿物中固化，防止其重新渗透和扩散到水和土壤中。国内外研究结果表明，含有少量重金属的混凝土可用于城市供水管道，且重金属的浸出量低于地表水二级标准。

3.5 固相碱性的环境氛围

在高达80米左右的预热器上，水泥生料粉自上而上，从一至五级旋风预热器到达分解炉，在预热器中与来自旋窑自下而上的高温烟气进行热交换，物料温度渐升高，并被分解和活化。在这个过程中，生料从常温逐渐被加热到850℃左右，因此，这个过程不仅是物理的气固两相传热过程，同时也是化学的反应传质过程。生料中主要成分为碳酸钙（石灰石），在700℃左右分解为氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2），氧化钙以悬浮态均匀分布在预热器系统中，加上颗粒细、浓度高，吸附性强，这就形成了烧成系统内的碱性固相氛围，有效地抑制酸性物质的排放，使得SO2和Cl等合成盐类固定下来，大大减少了协同处置处理后产生二恶英，又控制SOx，HCl等酸性气体的排出。

3.6 燃烧过程充分

点火系统的气体流速大,和气动荡很大,这有利于废物热解气体的扩散,确保废物热解气体充分接触和高温烟气,使废物热解气体在高温燃烧过程,有利于垃圾的热量。气体的燃烧,即使生成有毒气体,然后传递到水泥熟料燃烧系统继续燃烧,吸收的酸性有毒气体是碱性原料,和二恶英等有毒物质正交,这样大大减少了有害气体[3]。

3.7 节省投资

利用水泥窑协同处置垃圾，只是增加了垃圾的预处理及焚烧系统，水泥窑预热器、分解炉、废气处理完全取代了垃圾焚烧发电的尾气净化系统，无需增加尾气处理系统的设备，节省了尾气处理的投资。水泥窑协同处置垃圾的技术特点是垃圾焚烧发电或其它工业高温窑炉所没有的。但水泥窑协同处置垃圾也不是万能的，在选择方案时，需考虑垃圾焚烧产生的废气量、含氧量、含水率、重金属、含氯量对水水泥的影响[4]。

4 结语

随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，生活垃圾处理量和运输量也在迅速增长。由于我国垃圾处理能力相对不足，包括生活垃圾在内的大量固体废物不能及时有效地处理。水泥窑生活垃圾的协同处理可以弥补水泥窑生活垃圾处理能力的不足。

利用水泥共同处置固体废物，应根据产业结构发展要求、城市总体规划、环境保护规划、环境卫生规划等，结合现有水泥生产设施，合理规划、有序进行。水泥窑废弃物协同处置应成为城市废弃物处置的重要形式(如西北地区、人口较少的西南地区)。

水泥窑生活垃圾的协同处理越来越受到国家和行业的重视。随着政策标准的不断完善和工艺技术的不断提高，未来将会呈现出快速的发展趋势。