水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)及運行效果（上）

      水泥工業(yè)是典型的能源消耗和資源消耗型工業(yè)。資料顯示，水泥生產(chǎn)能耗約占全國能源消耗量的7%左右，水泥工業(yè)消耗的煤炭占全國煤炭總消耗量的15%左右。因此，水泥行業(yè)節(jié)能降耗工作的進展對國家節(jié)能降耗目標的實現(xiàn)將起到非常重要的作用。另一方面，我國城市生活垃圾近年來增長速度很快，目前全國1年產(chǎn)生的生活垃圾已達1.5億噸。全國668座大中城市中至少有200座城市處于垃圾的包圍之中，在城市周圍歷年堆存的生活垃圾量已達60億噸，侵占了約5億平方米的土地。這些數(shù)量龐大的生活垃圾已對城市及城市周圍的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成日趨嚴重的威脅，垃圾直接堆放和簡易填埋場向大氣釋放大量的有害氣體，垃圾在堆放腐敗過程中產(chǎn)生大量酸性和堿性有機污染物，并溶解出垃圾中的重金屬，形成有機物、重金屬和病原微生物三位一體的污染源。此外，垃圾堆積場自燃、爆炸事故不斷發(fā)生，也造成重大損失。
　　國內(nèi)外長期大量的實踐證實，在處理和利用固體廢物方面，現(xiàn)代新型干法水泥窯（PC窯）系統(tǒng)與廢物（垃圾）焚燒爐相比具有明顯優(yōu)勢，固體廢物所具有的熱量和物質(zhì)將為水泥工業(yè)提供替代燃料和替代原料。研究和開發(fā)水泥工業(yè)利用和處理固體廢物技術(shù)，可為水泥工業(yè)尋找到替代原料和替代燃料，可以節(jié)約能源和降低廢物處理成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益。這也正是合肥水泥研究設(shè)計院研發(fā)水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)的目的。此項技術(shù)在四川廣旺能源集團建材分公司天臺水泥廠的應(yīng)用，已取得明顯成效。
　　技術(shù)原理
　　此項技術(shù)是通過在水泥回轉(zhuǎn)窯旁設(shè)置垃圾焚燒爐來聯(lián)合處理城市生活垃圾，它既不同于日本的垃圾焚燒發(fā)電后由水泥廠處理灰渣的技術(shù)，也不同于西歐對垃圾分選后直接由水泥窯處理的技術(shù)，而是根據(jù)我國人民生活水平的現(xiàn)狀，適應(yīng)我國垃圾特性，吸收國外垃圾處理的長處，并克服其不足后自主創(chuàng)新的一項新技術(shù)。采用此項技術(shù)，可以將垃圾熱能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需要二次處理，投資省，后期維護費用低。此項技術(shù)已取得了3項國家專利的授權(quán)，分別為發(fā)明專利“水泥回轉(zhuǎn)窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾系統(tǒng)”、實用新型專利“回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐”和“垃圾喂料機”。以此項技術(shù)為依托的工業(yè)試驗系統(tǒng)已于2007年11月15日在天臺水泥廠成功點火。
　　此項技術(shù)不需要建設(shè)專門的垃圾焚燒廠或垃圾預(yù)處理車間，而是把垃圾焚燒爐建在新型干法水泥窯旁邊，由垃圾焚燒爐和水泥窯聯(lián)合處理生活垃圾，工藝流程框圖見圖1。
　　垃圾處理過程如下：垃圾由市政環(huán)衛(wèi)部門的垃圾運輸車直接運送到水泥廠，經(jīng)地磅計量后倒入垃圾儲池儲存。抓斗從垃圾池把垃圾抓入板式輸送機，人工挑選出大件垃圾和可回收物，其余的被帶式輸送機送入喂料小倉，在輸送過程中由除鐵器除去磁性金屬。喂料機把小倉內(nèi)的垃圾均勻地喂入焚燒爐，利用熟料冷卻機的熱風作為燃燒空氣，熱風從水泥窯窯頭罩抽取，進入回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，垃圾在熱風的作用下焚燒，垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫煙氣（1100℃左右）進入窯尾分解爐和預(yù)熱器，與水泥生料換熱，為水泥生料分解提供熱量，然后被窯尾廢氣處理系統(tǒng)凈化后排放。垃圾焚燒灰渣直接進入回轉(zhuǎn)窯作為水泥原料，結(jié)合于熟料之中。垃圾焚燒灰渣也可以從焚燒爐排出，作為混合材，用于磨制水泥。處理過程全部封閉，垃圾在垃圾池儲存期間，有機物腐敗產(chǎn)生的臭氣等有機氣體由排風機抽出，經(jīng)除塵器除塵后送入冷卻機頭部的鼓風機，再被鼓入冷卻機，與1400℃左右的熟料接觸，在高溫下被分解而凈化。
　　此項技術(shù)采用水泥回轉(zhuǎn)窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾，在不外加燃料的情況下，利用窯頭高溫熱風作為燃燒空氣，確保生活垃圾的連續(xù)、穩(wěn)定和充分燃燒；采用與這個系統(tǒng)配套的回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，可提高對原生生活垃圾的適應(yīng)性、提高燃燼率和降低系統(tǒng)阻力，解決了我國垃圾成分復(fù)雜、水分高、熱值低的缺陷；采用配套推進式垃圾喂料機，能實現(xiàn)均勻喂料、防止堵料和控制漏風，同時很好地解決了垃圾儲存時散發(fā)的臭氣等有機氣態(tài)物的污染。
　　與其他技術(shù)的比較
　　目前我國生活垃圾處理方式主要有衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒3種，國外發(fā)達國家的生活垃圾處理方式主要有填埋、焚燒、堆肥和回收利用。
　　填埋方式存在占用和消耗大量土地資源、滲瀝液污染、填埋氣體污染大氣等缺點。堆肥方式存在分選效率低、垃圾可生物降解的有機物含量必須大于40%、肥料質(zhì)量差等缺點。焚燒方式存在投資和運行成本高、依賴較高的上網(wǎng)電價、難免產(chǎn)生二英（Dioxin）和重金屬等有毒物質(zhì)、焚燒產(chǎn)生的飛灰須另行處置等缺點。
　　應(yīng)用生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的垃圾電廠和利用水泥窯及垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)的水泥廠，在技術(shù)和經(jīng)濟方面的比較詳見表1。
　　國外發(fā)達國家利用水泥工業(yè)處理和利用生活垃圾的技術(shù)與本項目技術(shù)相比，存在分選和后處理系統(tǒng)復(fù)雜、處理費用高、易造成二次污染等缺點。水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)可有效克服這些缺點。
　　應(yīng)用實例
　　1.垃圾焚燒設(shè)備和聯(lián)合焚燒工藝
　　合肥水泥院在天臺水泥廠1號窯系統(tǒng)進行焚燒垃圾工業(yè)試驗，系統(tǒng)為傳統(tǒng)的五級預(yù)熱器窯生產(chǎn)線，并配有較完善的溫度和壓力檢測設(shè)備。生產(chǎn)運行中，系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)率較高，由于窯的直徑較小，臺時產(chǎn)量較低。按照水泥回轉(zhuǎn)窯和焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾的技術(shù)思路，合肥水泥院在天臺水泥廠1號窯旁邊建設(shè)垃圾焚燒爐系統(tǒng)，垃圾焚燒系統(tǒng)主機設(shè)備為垃圾焚燒爐和垃圾喂料機。
　　為使上述水泥燒成系統(tǒng)適應(yīng)聯(lián)合焚燒垃圾的要求，對原系統(tǒng)進行了改造，將原窯頭罩尺寸加大，增加了簡易分解爐和三次風管。在三次風管下面安裝了合肥水泥院取得專利權(quán)的回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，并配套取得專利權(quán)的垃圾喂料機，共同組成水泥回轉(zhuǎn)窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾系統(tǒng)。聯(lián)合處理垃圾工藝流程如圖2，其中細線部分表示原燒成部分，粗線部分表示對原燒成部分改進的內(nèi)容、增加的簡易分解爐、三次風管及垃圾焚燒系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)配有溫度和壓力檢測設(shè)備，與焚燒垃圾直接關(guān)聯(lián)的有：安裝在靠近簡易分解爐端在三次風管上的熱電偶和壓力傳感器，垃圾焚燒系統(tǒng)進熱風管道和出煙氣管道上裝有熱電偶。

        （第一作者為合肥水泥研究設(shè)計院環(huán)保設(shè)備廠廠長）