水泥行業(yè)替代燃料的預(yù)處理與協(xié)同處理

20世紀(jì)70年代，當(dāng)?shù)聡蛫W地利的水泥廠使用第一批替代燃料時，按照現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時的替代燃料比較粗糙，喂料系統(tǒng)也比較簡單?；剞D(zhuǎn)窯中熟料生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性能夠保證塊狀顆粒燃料進(jìn)入系統(tǒng)，且有較長的停留時間直至完全燒盡。這些燃料包括從窯尾煙室直接喂入的整條輪胎和輪胎碎片，基本可以為熟料生產(chǎn)提供所需將近20%的熱能。沒過多久，在水泥生產(chǎn)行業(yè)使用“廢物”作為替代燃料的經(jīng)濟(jì)效益就在該行業(yè)得到了廣泛認(rèn)可，進(jìn)而也導(dǎo)致不同類型的垃圾衍生燃料（RDF）的使用增加，例如預(yù)處理的城市垃圾和工業(yè)生產(chǎn)殘留物中的塑料。

然而，早期使用替代燃料的方法的局限性很快也暴露出來，水泥廠無法簡單的通過向窯尾煙室喂入塊狀顆粒更細(xì)的燃料來實現(xiàn)超過20%的熱替代率（TSR）。如果想要實現(xiàn)更高的熱替代率以進(jìn)一步節(jié)約燃料成本，就需要通過其他途徑來實現(xiàn)。最開始，水泥廠將熱值高、尺寸顆粒小的RDF混合到主燃燒器燃料中進(jìn)行燃燒，后來隨著預(yù)分解工藝越來越廣泛地推廣，向分解爐中喂入RDF可以使得總熱替代率（TSR）超過40%，但是該方法需要引入氯旁路放風(fēng)系統(tǒng)，以避免窯尾煙室和分解爐下部的粘性結(jié)塊。

那么，什么是替代燃料？

替代燃料指的是使用可燃廢棄物作為水泥窯熟料生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)天然化石燃料?？扇紡U棄物在水泥工業(yè)中的應(yīng)用不僅可以節(jié)約一次能源，并且有助于環(huán)境保護(hù)，助力我國固體廢物污染環(huán)境防治所遵循的“減量化”、“資源化”、“無害化”（簡稱“三化”）基本原則。數(shù)據(jù)顯示，如果在水泥生產(chǎn)中使用40％的替代燃料，每生產(chǎn)100萬噸熟料將少排放約10萬噸二氧化碳，與水泥行業(yè)綠色低碳的發(fā)展方向密切相關(guān)。

我們行業(yè)所稱的“替代燃料”實際上包含了大量具有不同物理和化學(xué)特性的材料。而且它們之間都有一個共同點：是由最初并非用作燃料的材料制成的，其顆粒尺寸、化學(xué)組成和水分含量都不是“預(yù)先處理好的”，而且熟料生產(chǎn)過程需要燃料在水泥窯和分解爐的指定區(qū)域精確釋放熱能，因此，替代燃料需要根據(jù)水泥工藝的要求在特殊的預(yù)處理工廠中進(jìn)行預(yù)加工處理。

替代燃料的預(yù)處理與協(xié)同處置

在水泥廠，任何一種替代燃料使用的經(jīng)濟(jì)性，都是在預(yù)處理和協(xié)同處理之間找到適當(dāng)?shù)钠胶狻Ｋ麄儍烧咧g有一個簡單的聯(lián)系：在預(yù)處理上花費的投入越多，協(xié)同處理的過程就越簡單，因為越細(xì)碎的且深度干燥的替代燃料顆粒，越容易燃燒。例如，在主燃燒器中燃燒替代燃料就不需要復(fù)雜的燃燒技術(shù)，相比之下，粒徑大的、水分高的、輕度預(yù)處理的塊狀替代燃料顆?？赡苄枰粋€特殊的反應(yīng)器來幫助它們充分燃燒。一旦實現(xiàn)了這一點，就可以在水泥廠進(jìn)行協(xié)同處理。

在許多發(fā)達(dá)國家，首選的方法傾向于加大預(yù)處理力度，以生產(chǎn)易于燃燒的工廠友好型替代燃料。事實上，為了進(jìn)一步簡化RDF使用的市場和技術(shù)，已經(jīng)進(jìn)行了幾次“標(biāo)準(zhǔn)化”RDF的嘗試。然而，由于替代燃料使用的主要動機(jī)是降低成本，每個工廠都會根據(jù)自己的條件，利用不同的手段來優(yōu)化其預(yù)處理和協(xié)同處理成本之間的平衡，而且每個水泥廠的平衡點都是不同的。這種不匹配，再加上各種類型替代燃料的分布不一致，以及水泥廠的專業(yè)技術(shù)能力的不一致，意味著RDF標(biāo)準(zhǔn)化的嘗試迄今尚未得到足夠的支持。

下圖顯示了水泥廠中替代燃料預(yù)處理和協(xié)同處理的投資成本與替代燃料質(zhì)量之間的相互依賴關(guān)系。由于無論替代燃料預(yù)處理的程度如何，都必須安排接收、儲存、處理和計量的相應(yīng)裝置，因此該投資成為了使用任何質(zhì)量替代燃料的基礎(chǔ)平臺。從這一點開始，隨著質(zhì)量的進(jìn)一步提高，預(yù)處理成本顯著上升。

安裝深度處理替代燃料設(shè)備的投資成本與低預(yù)處理替代燃料設(shè)備的投資成本相差不大，然而，與深度處理替代燃料相比，使用低預(yù)處理替代燃料的成本效益表明，隨著時間的推移，運營支出顯著降低。這一點，以及越來越多的使用更多的主要是水分高的、難以點燃的生物質(zhì)替代燃料的需求，導(dǎo)致越來越多的水泥生產(chǎn)商尋找能夠處理任何類型或質(zhì)量的替代燃料技術(shù)。這為他們的替代燃料采購流程提供了靈活性，可以工廠自行采購或由外部供應(yīng)商交付，同時節(jié)省了預(yù)處理成本。

德國洪堡PYROROTOR?

德國洪堡在線回轉(zhuǎn)焚燒爐 PYROROTOR?用于處理水泥生產(chǎn)中燃燒性能較差的替代燃料，通過德國洪堡在水泥工藝中對替代燃料進(jìn)行協(xié)同處理的系列模塊化解決方案，PYROROTOR ?能夠滿足即使是預(yù)處理程度最低的替代燃料，也能達(dá)到最高熱替代率的要求。同時，該技術(shù)對于需要處置的替代燃料的尺寸和材料方面具有很大的靈活性，整個輪胎、輪胎碎片、粗糙和塊狀材料、難點燃材料，甚至污染和危險材料都可以在回轉(zhuǎn)焚燒爐中燃燒，可以盡量減少或完全避免對替代燃料進(jìn)行復(fù)雜且昂貴的預(yù)處理。

對于水泥廠而言，PYROROTOR?無論是在經(jīng)濟(jì)上還是在環(huán)境上都是對工廠運營未來可持續(xù)發(fā)展的可持續(xù)投資，而且其物料適應(yīng)性強(qiáng)的工藝特點，能夠滿足對未來可能處理的任何廢物衍生燃料進(jìn)行協(xié)同處理，且無需進(jìn)行額外的后續(xù)改造。此外，因使用廢棄材料生產(chǎn)水泥，在減少氮氧化物排放的同時也降低了生產(chǎn)水泥熟料對于環(huán)境產(chǎn)生的影響。是一種將可持續(xù)、低成本的水泥生產(chǎn)與更清潔的環(huán)境相結(jié)合的技術(shù)。

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