水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的技术途径探究

文_肖俊炜 厦门市环境卫生中心

近几年，我国社会经济快速进步和发展，垃圾焚烧处理技术得以在多个领域大量的普及和应用。对此，发电厂企业焚烧垃圾时需转变传统的处理方式，通过应用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术，以此来缓解垃圾焚烧造成的污染，极具现实价值和意义。

1 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰现状及危害

据了解，近年来全国每年垃圾焚烧飞灰产量高达1000万t左右。部分产灰企业以水洗飞灰的处理方式直接脱除其中氯盐；借助水泥窑水洗飞灰协同处置方式能够有效提升飞灰的处置量，充分保障其熟料产能提升5%左右。由于不同产灰企业氯含量不同，其生产的飞灰量也存在很大差异。同时，由于焚烧垃圾的锅炉类型及垃圾组织不同，使得各个地区垃圾焚烧飞灰的氯元素含量存在较大差异，在焚烧过程中需要使用不同的水泥窑协同处理方式。在焚烧期间垃圾产生的主要污染物有二氧化硫、二噁英以及烟尘等，其中二噁英属于一种毒性较强的物质，是多氯代二苯并呋喃以及氯代二苯的统称。经研究表明，国内华南、华东以及华北地区二噁英毒性最强。二噁英中有机污染物化学性质极其稳定，各个工厂企业需要采用袋式除尘器收集二噁英粉尘的方式去除此有害成分，避免产生二次污染。

2 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术

2.1 调质除氯用作水泥混合材

2.1.1 工艺步骤

水泥窑协同两段式预处理飞灰技术可谓是飞灰调质除氯用作水泥混合材的核心工艺技术。将两段式预处理装置安装在水泥窑烟尘室中，如果飞灰进入预处理装置内，借助回转装置和预设坡度向前送料，和原石产生的高温烟气构成逆向的气流，而后实施换热处理。换热后将其分成各个环节逐次添加辅料，以期能够达到除氯、解毒、配料烧结等目的。回收烟气余热后，把它送到烟气处理系统直接排放。利用这一工艺技术对飞灰实现预处理，原因在于水泥熟料和飞灰的化学成分比较相像，能够把其当成水泥混合材。其工艺流程如图1所示。

图1 水泥窑协同两段式预处理飞灰技术

2.1.2 技术特征

焚烧飞灰预处理装置的构成涉及两段回转缸筒，其装置与水泥窑接口位置在同一位置，还需严格把控其烟气入口温度。在飞灰预处理期间，其辅料需要分段添加，辅料1的主要成分是萤石、环氧树脂，目的在于加速二噁英分解，使得飞灰熔融温度降低。而辅料2的核心成分则是铁尾矿与高岭石，目的在于蒸发出飞灰中的氯化钾盐，吸附上阶段挥发出的重金属，进而形成水泥熟料相似的矿物相。结合辅料添加量和飞灰量精确计算系统热烟风引入量。

水泥窑热力系统在线根据预处理装置在高温中可以直接脱除飞灰中的有害元素，禁止含氯烟气到达水泥窑系统，能够充分保障水泥窑系统的稳定，还能提升水泥窑协同处置飞灰量的质量及效果。然而，调质除氯后的飞灰可当成水泥混合材，而水泥回转窑煅烧温度要高玉烧结烟气温度，无法将重金属固化的效果有效发挥，使得水泥重金属参数超出合理控制范围。

2.2 水泥窑旁路放风处置飞灰

2.2.1 工艺步骤

水泥窑旁路放风协同处置飞灰的核心技术是不采用预处理方式的，因为这样会把高温气体输送到水泥窑中进行焚烧。同样有部分技术是在水泥窑头部位置煅烧飞灰。借助旁路放风的方式处理飞灰，等到水泥窑中富集大量有害元素后，直接抽出烟室内的一些烟气，利用周冷风机将定量冷风直接鼓入，以此来达到降温冷却烟气的目的，充分保障KCl、NaCl成分冷却结晶之后有效固化；之后借助布袋除尘器以及旋风分离器将粉尘收集起来，在窑尾废气处理系统和篦冷机内输送降温除尘后的烟气，基于环保视角有效排放尾气。

2.2.2 技术特征

放风位置处理飞灰过程中需要注意：①确保抽气口废弃内的有害成分其浓度在合理范围内，将含尘浓度有效降低；②合理控制抽气口的风速，最大限度确保粉尘表面堆积的气态物质能够实现凝结，还不会将粉尘排放到其他地方。结合具体情况，在水泥窑尾下料溜子的前端、烟室两侧与后侧设置放风位置。并且放风量一定要根据飞灰的燃料情况、化学成分、水泥原料等综合性的评估和计算；还要合理把控放风烟气的温度，高度重视热损耗量，每1%的放风量一般会使得电耗、料耗以及熟料热耗大幅度增加。该工艺的重点工艺是把焚烧飞灰气体输送到水泥窑，建设及设备投资成本较低，旁路放风带消耗热能的成本较低，因此其建设费用和工艺运行费用不高；旁路放风系统设备需要直接布置在水泥窑尾塔架中，无需占用太多场地，特别适合用于老厂改造。

2.3 水泥窑协同处置水洗飞灰

2.3.1 工艺步骤

水泥窑协同处置水洗飞灰系统主要借助多级逆流水洗工艺，将垃圾焚烧飞灰科学处理，有效去除飞灰中的可溶性氯盐，水洗后飞灰氯离子含量会明显下降，其数值通常在1%以下，切实保障飞灰脱氯处理的质量及效果。在预处理飞灰后会将其输送至水泥窑尾部。基于水泥窑高温碱性条件，将飞灰内的有害有毒物质分解、洗去，充分保障熟料金格中的重金属有效固化。飞灰水洗废水能够利用重金属去除等方式，在符合制盐水质标准后将制盐有效蒸发，能够得出钠盐以及高纯度钾盐，一定程度上可为企业生产争取更多的附加效益。

2.3.2 技术特征

水泥窑协同处置水洗飞灰工艺期间洗涤次数与水灰比不仅会使得水洗效果受到影响，也会使得飞灰水洗工艺的运行成本产生波动。各个生产企业水灰配比和洗涤次数存在很大差异，水洗工艺为水泥窑运行提供了优质的低氯环境，由此也能够切实提升飞灰处理效率及水泥窑生产的稳定性。飞灰水洗协同处置工艺技术在应用过程中离不开高质量的工艺设备，需投入大量的资金成本，在水洗过程中飞灰内的重金属、绿岩等会逐渐运输到水洗液内，而水洗液内的重金属需要加入大量的药剂，以此来调节其酸碱度，由此才能有效沉淀重金属。水洗飞灰烘干也需要许多电能消耗，如果运用烟气余热烘干，会消耗大量的干燥热风。

3 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术要点

经过三级水洗之后的湿灰，其含水率通常在30%，湿灰在存储期间极易板结，其转运难度较大，特别是对于板结成大块的物料，极易破碎，很难将其放入水泥窑处置。湿灰中含有水分，在转运处置期间很有可能出现滴漏现象，在转移作业场地时，一定要做好泄漏物体收集以及防腐防渗装置。湿灰储存空间会富集较多氨气，所以湿灰堆存库房一定要保持良好的通风，还要配置气体收集排放设施，仓库内的工作人员需要穿戴好安全防护装置，避免被有毒气体侵袭。湿灰进入水泥窑处置，采用从生料进入的方式，此方式对于湿灰的粒径以及含水率的要求较高，所以飞灰水洗之后的布料方式以及固液分离方式需要全方位考虑。湿灰处置一定程度上有利于降低水泥中的氯含量，需要根据现阶段水泥厂原料的配比、品质以及检测结果，采用科学有效的方式进行配料，以此来控制水泥中重金属以及熟料的含量，避免有害成分严重超标。

4 结语

水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术能够显著提升水泥窑协同处置飞灰处置的效率及质量，有效降低飞灰中氯盐对熟料品质以及水泥等影响，一定程度上也推进着飞灰的减量化、资源化以及无害化处置。然而，在项目具体运行期间，还需结合飞灰具体的属性科学选择处置设备及设计工艺，由此才能充分保障水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术的应用效果及质量。