利用水泥窑处置城市生活垃圾的技术研究.doc

利用水泥窑处置城市生活垃圾的技术研究 　　【摘要】城市生活垃圾的处理近年来一直是人们非常关注的问题，而采用新技术处理城市生活垃圾不但污染小，而且处理效果较好，因此备受人们喜爱基于对环保的要求和对城市生活垃圾处理效果要求，本文重点对水泥窑处理生活垃圾的特点以及技术进行了详细的分析，供相关的技术人员参考 　　【关键词】水泥窑；处理；生活垃圾；技术 　　C35 A 　　一、前言 　　城市生活垃圾随着我国城市化的进展极大在逐渐的增多，而城市生活垃圾的处理是随着我国城市化的发展不得不面临的问题，因此对于城市生活垃圾的处理技术是目前很多人关注的重点，采用水泥窑对城市生活垃圾进行处理的相关问题是本文论述的重点、 　　二、国内外水泥窑协同处理生活垃圾的现状 　　1、国外采用水泥窑处理垃圾的现状 　　发达国家利用水泥窑对垃圾进行处理的起步比较早，自20世纪70年代起，德国、日本、美国、瑞士、等一些发达国家已开始利用水这项技术对垃圾废物进行处理经过30多年的探索，目前已经积累了非常丰富的经验，逐步建立起贯穿于废物产生、分选、收集、运输、处理等一系列的技术流程、在垃圾处理的过程中，水泥和混凝土质量安全等级也建立起了一系列的制度，是一种基于全生命周期考虑的系统。

发达国家目前在采用水泥窑处置废弃物的技术处于世界的顶尖行列，法规和标准体系比较完备，水泥厂处理不同的垃圾也有不同的规定，根据不同的用途（替代燃料、替代原料、混合材料）以及废物中各种重金属的含量也采用不同的技术进行处理，并制定了焚烧危险废物的水泥窑大气污染物排放标准 　　以垃圾代替可燃物的燃料为例，水泥窑协同处置废弃物代替燃料发电或者作为其他用途这项技术已经成熟，成为发达国家水泥行业节能减排的重要手段之一随着这项技术的发展，使用替代燃料在这项技术的运用已经越来越广泛，主要包括废塑料、废轮胎、生物质燃料、生活垃圾等根据统计，目前发达国家已经有2/3的水泥厂采用水泥窑燃烧替代燃料的燃烧，这项技术欧洲始终站在世界的巅峰，欧洲水泥厂的替代燃料比例达到18%，比上个世纪90年代整个提高了90%其中，荷兰是世界上水泥行业使用燃料替代率最高的国家荷兰也成为了水泥窑处理垃圾的代表 　　2、我国水泥窑协同处置废弃物现状 　　我国已经基本上掌握了水泥窑无害化协同处理生活垃圾等有害废弃物的关键技术，并逐步形成了完整的具有自主知识产权的技术体系，而一批国产自主研发的设备也在逐步的启动北京水泥厂、海螺水泥、越堡水泥、华新水泥等企业在研发这项技术对生活垃圾的处理上已经取得了不错的成果。

除从事水泥窑协同处置废弃物的工业实践外，天津水泥、青海水泥等一些企业企业也先后获得了危险废物的经营许可，目前也在进行有害废弃物采用水泥窑的基础研究，部分工程已形成一定的处置规模除此之外，更多的水泥企业也逐渐尝试进入这个行业 　　但是和发达国家相比，由于我国缺乏相应的政策以及在技术上依然和发达国家有一定的距离，各类标准、技术、监督等方面的政策仍然没有建立，主要表现为以下方面： 　　首先，水泥窑的利废水平处于粗放型的初级阶段，过多偏重于多掺混合材将矿渣、粉煤灰等掺入熟料中一并粉磨是较为简便粗放的利废方式，2010年我国吨水泥的混合材用量为366千克，远高于德国、日本和美国的掺入水平为鼓励水泥企业利废，我国规定利废率超过30%可获得奖励的政策无形中把水泥混合材掺入量提高到了30%左右，造成了超标烂掺混合材的现象 　　其次，替代燃料水分高，热值低当前我国消纳的城市垃圾和下水污泥的平均水分高达30%左右，扣除其中水分蒸发所需的热耗，用作替代燃料的热值为5000-7000kJ/kg，吨固废用量为0.09千克，按热量计的替代率仅为0.04%，远远低于德国、日本和美国的替代水平 　　三、水泥窑协同处置城市生活垃圾的工艺设备 　　垃圾储存必须在完全封闭以及在负压的状态下进行，这样能够防止周边的环境受到破坏以及减少对环境异味的释放，所抽取的空气入水泥窑进行高温焚烧。

对于废弃处理系统而言，应采用高效布袋除尘器输送系统也有相应的要求，输送系统采用密闭的箱式拉链机或者采用带式输送机破而破碎系统虽然近些年来国产设备已经取得了一定的进步，但是为了在燃烧的过程中有较好的效果，建议选择美国或者是德国所使用的斯瑞德，属于剪切式破碎机的一种，能够将袋装的垃圾瞬间的破破开，也不会出现缠绕的现象 　　焚烧炉是整个水泥窑垃圾处理技术的重点，也是关键的设备，目前国内主要有以下四种：机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、热盘炉 　　1、机械炉排焚烧炉 　　炉排主要分为三个区域，干燥区、燃烧区、燃烬区，炉排通过交错运动为主要的工作方式，垃圾依次通过这三个区域，直至燃烬从焚烧炉排出炉排的下部是空气的进入位置，高温烟气在产生热量的同时，也能够瞬间达到冷却的效果，烟气最终由废气处理系统在处理后进行排放这类焚烧炉虽然效果好，但是结构较为复杂，另外维护的费用较高，造价成本也较高 　　2、流化床焚烧炉 　　此焚烧炉也称作气化热解炉，主要在焚烧炉内是由分布板组成，在炉内加入了大量的石英砂，这些石英砂在工作的时候，温度能够达到600℃以上，一方面从焚烧炉下部进燃烧空气，石英砂能够达到沸腾的状态，随后将垃圾放入焚烧炉中。

垃圾很快就燃烧沸腾起来，燃烧后的垃圾会产生非常大的密度，落到炉底，而没有燃烧的垃圾密度较小，继续燃烧沸腾设备使用时间越长，内部石英砂会产生较严重的磨损，因此设备维护和运行的费用较高，并且这种焚烧炉在操过程中需要有较高的技术要求 　　3、回转式焚烧炉 　　炉体水平放置并倾斜3%～5%，焚烧炉通过回转在不停的进行转动，炉体内的垃圾由加热、烘干一直到垃圾会逐步的燃烧，并在燃烧的过程中焚烧炉会出现一定的移动，会向着转动的方向进行移动，直至最终燃烬排出炉体由于炉体无运动机械，因此在运行的过程中费用也相对而言较低，并且运行可靠，对不同生活垃圾的适应性也较强，但是由于燃烧不充分，因此在实际使用的过程中，会出现非常多的问题 　　4、热盘炉 　　热盘炉是由丹麦史密斯公司研发并推向市场的垃圾经过计量后将送入到焚烧炉的内部，在炉盘上与上方吹来的热空气和垃圾进行接触，生成的灰渣随炉盘的转动由炉盘尾部不断卸出，灰渣细粉随着空气释放出来，而粗颗粒则直接入水泥回转窑中由于炉盘转速可调，这样能够保证垃圾在焚烧炉内有充分的时间进行燃烧热盘炉的运行过程中维护的费用也较低，同时对垃圾的适应性也好，因此很多中国垃圾处理企业都采用的是这种焚烧炉。

　　四、利用水泥窑处置垃圾的原则和基本原理 　　1、水泥窑处理垃圾的基本原理 　　在利用水泥窑炉处置城市生活垃圾的过程中，应该根据来及的形态以及来及的类别分别处理，已确保不影响水泥生产系统能够正常的工作，垃圾能够彻底的得到消解，而且在处理的过程中不会产生新的污染，实现资源的合理利用以及环保的要求在水泥工业处置生活垃圾方面，必须注意以下几个方面的原则： 政府应该合理的对水泥窑处理垃圾进行合理的监管，水泥企业提供合适的政策职称条件而在处理垃圾的过程中不应该影响到水泥的正常生产，也不影响水泥孰料产品质量在处理垃圾的过程中不能产生新的污染（如：重金属、二嗯英、臭气、其他有害的物质等），水泥后续工程施工的过程中、再生以及废弃处置过程不会涉及到重金属污染，不会给人类的健康带来负面的影响水泥企业应该根据自身的情况进行针对性的生产，确定合理的垃圾接纳量和接纳半径，并在处理过程中获得一定的经济利益处理过程需要有详细的记录，不易被水泥生产过程固化的污染物需限制其浓度 　　2、水泥窑工作基本原理 　　立窑又称竖窑，用于煅烧水泥熟料以及煅烧高铝熟料，黏土，石灰石，白云石，镁石等其大小以容积来划分，常用立窑的容积为100-300立方米。

他是连续操作的高温窑炉，熟料烧成的化学反应，物理过程均在窑内进行它是小水泥厂的关键设备，合理的选用窑衬材料的品种和质量，可以延长起使用寿命，提高运转率，增加经济效益 　　3、垃圾焚烧工艺流程 　　运输进厂的生活垃圾进入储存库，经过粉碎以后随后进行气化处理，气体进入水泥窑后进行煅烧，产生的可燃气体可以作为水泥生产过程中燃料的提供，因此可以替代一部分的燃料不可燃的固体则进入水泥原料堆场，作为水泥生产的原料装置的关键不是把垃圾放到水泥窑炉里烧，而是专门建个炉子，不需要任何燃料，然垃圾能够在约600摄氏度的温度中燃烧，气化和翻滚气化之后，把热解气体打到窑炉里去，气体有热量，可减少水泥窑的能耗，利用水泥窑内的高温，随后将垃圾进行处理气化分解产生的二氧化硫、二�f英等有毒气体进入水泥生产线原有的碳酸钙高温分解炉内，在850摄氏度至900摄氏度的空气中停留时间达5秒，在此期间，二�f英的苯环断裂，剩下的氯离子就被高浓度、高细度的碱性物料石灰石粉充分吸收，实现了酸碱中和 　　五、水泥窑处理生活垃圾技术控制内容 　　现在国内比较成熟的垃圾处理技术，一是焚烧炉与水泥窑联合焚烧系统，如铜陵海螺生活垃圾处理示范线；二是垃圾破碎后直接入窑尾烟室焚烧，如秭归华新水泥三峡漂浮物处理；但是两项技术也不是完全成熟的，其中主要是氯过高、重金属离子迁移问题及垃圾堆存转运过程中的气味、处理量偏小等问题。

　　首先生活垃圾中还有较多氯离子，进入水泥窑后会造成系统不稳定、熟料氯离子超标等虽有部分公司采用脱氯技术等一系列手段尽可能的降低氯离子含量，但目前技术来说，还没有从根本上解决这个问题 　　其次是进入水泥熟料的重金属离子通过各种渠道进入水泥窑煅烧的重金属，有三个流向：固结在水泥熟料中；与窑灰一起排出；和烟气粉尘等一起排出其中随着烟气一起排出的重金属离子，还有对环境的潜在威胁水泥制成品在使用过程中，由于老化、风化等因素影响，重金属会发生迁移现象，虽然经过研究发现，金属离子的浸出率非常低，但这也势必也会对周边环境造成一定影响 　　国外发达国家已经建立从重金属产生源头到水泥产品中重金属含量的测量方法，相关的法规及标准也比较完善国外经验证明，只要控制得当，重金属的浸出、迁移对环境的影响会很小，甚至没有但是我国还没有针对水泥材料中重金属浸出行为的试验方法及评价标准，垃圾分类也不如国外彻底，所以在水泥制品中重金属离子控制方面，还有很多工作要做 　　第三就是垃圾转运及储存过程中的气味问题尤其夏天气候炎热，垃圾变质较快，转运过程中不可避免的出现恶臭现在尽量避免垃圾的储存，收取垃圾后马上进入水泥厂进行处理。

虽然采用的全封闭车间、系统负压、除臭喷雾等方法来限制，但是气味问题仍然严重 　　第四就是垃圾处理量问题由于水泥窑系统主题是水泥熟料的生产，而且熟料中各种化学成分都是有指标控制的，所以处理过程中生活垃圾掺加量不宜过多，否则会影响熟料性能而且垃圾掺加量过大，会造成热工系统紊乱，影响生产稳定 　　六、水泥窑处理生活垃圾的展望 　　1、政策上的支持 　　现在很多水泥企业都在上水泥窑协同处置生活垃圾项目，除了更好的处理城市生活垃圾，减少垃圾处理压力的社会责任外，还有就是为了利润水泥窑协同处置生活垃圾可以部分免税，还有垃圾处理补助，所以利润还是比较可观的，但是前提是地方政府的支持 　　很多地方不是很倾向于建垃圾处理项目，主要是对于水泥窑处理生活垃圾工艺系统并不熟悉，认为会造成二次污染，所以项目在立项和审批上有很大难度水泥窑协同处置生活垃圾项目的生产成本和折旧成本非常高，包括生产成本、电能消耗、冷却费用、热能损失费用、人工成本、运输、日常检修维护费、折旧、管理费等多项费用尤其是夏天处理含水量较高的生活垃圾，更使得热耗加大，给企业带来明显成本压。