水泥窑协同处置城市生活垃圾的方式

几种水泥窑协同处置城市生活垃圾的方式

水泥窑协同处置生活垃圾、固体废物技术的核心是使在水泥的生产过程中利用生活垃圾、废物中的可燃成分和灰渣材料，应用适当的技术解决方案，使垃圾无害化、减量化、资源化和能源化。本文将简单介绍几种水泥窑协同处置城市生活垃圾的方式，以便大家学习与交流。1湖南建材院的技术

该项技术是将生活垃圾制成低位值燃料或者衍生生料，再利用水泥窑处置。生活垃圾进场后，布撒石灰消毒防腐，分选出部分或全部的建筑垃圾后，进行脱水、破碎，然后调整石灰饱和系数，加入改性助烧剂和粘结剂，最终成型。

调整石灰饱和系数是通过加生石灰、熟石灰、石粉、电石渣及其它含钙材料中的一种或多种，以使灰渣中能生成适当的硅酸盐矿物、铝酸盐矿物、铁酸盐矿物等，避免水泥熟料质量造成较大波动。如果目标为低位值燃料，则可加入沥青、焦油、废油、糊精、有机合成胶等胶粘剂，加入硝酸盐、环烷酸盐等为主要组分的助燃剂；如果目标为衍生生料，可加入各种工业废渣、尾矿、含碳原料、长石等。

利用该技术，某公司在云南利用日产1000吨的新型干法水泥生产线建成了日处理生活垃圾120吨的项目。

2中信重工的技术

其主要原理是：将水泥生产系统的部分高温气体引至L型焚烧炉，对经过破碎处理的生活垃圾进行烘干及焚烧，产生的废气和释放出的热量又回到水泥窑预热分解系统中，焚烧产生的灰渣作为生产水泥的原料，通过回转窑高温煅烧进入水泥的晶格中得以固化处理。 2010年12月17日，中信重工与在黄河同力水泥公司签约，共建国内首个利用水泥回转窑消纳城市生活垃圾项目示范工程。据悉，该示范线项目总投资5000多万元，依托日产5000吨熟料的新型干法水泥回转窑系统，建设一条日消纳500吨城市生活垃圾的全封闭处理线。目前没有看到中信重工L型焚烧炉的资料。中信重工申请的水泥窑处理生活垃圾的专利中显示的焚烧炉与其报道中的L型焚烧炉似乎不同。见附图。

其中1为来自三次分管的热风，2是垃圾进入焚烧炉的缓冲仓，4为焚烧炉，7为垃圾燃烧后的烟气进入分解炉，5、6为垃圾焚烧灰渣送入

分解炉。

3洛阳的一种技术

同样源自洛阳的类似工艺原理的另一种焚烧炉也为两段式（见附图）。焚烧炉由悬浮式焚烧炉、回转式焚烧炉两部分组成。来自水泥生产三次风管的热风从14进入、垃圾经过分选破碎后由悬浮式焚烧炉顶部2

进入。焚烧的烟气由悬浮式焚烧炉顶部1排出进入水泥生产的分解炉；垃圾灰烬由回转式焚烧炉排除后冷却，送到生料配料或当水泥混合材。回转式焚烧炉配有火嘴13，如需要时喷入油或煤粉助燃。

4黑龙江海强水泥公司的技术

黑龙江海强水泥公司利用自身开发的技术在公司建成了水泥窑处置

生活垃圾的工程。同时承接了云南某水泥厂、湖北某水泥厂的生活垃圾项目。其窑外焚烧炉处理生活垃圾的方法，主要工艺为：将脱水、烘干后的生活垃圾在焚烧炉内焚烧，焚烧烟气引入水泥窑窑头。垃圾的烘干在滚筒式烘干机内进行，在水泥窑高温段的外部用圆形铁皮环形封闭，形成热风室，热风室两侧设有冷风进口，上部设有热风出口，热风鼓入烘干机烘干生活垃圾；烘干过程产生的臭气通过管道进入焚烧炉的炉底，作为垃圾焚烧时的助燃用风。垃圾进入烘干之前，先进行机械脱水，所产生的垃圾沥液流入污泥池，与焚烧后的垃圾灰或加入其他吸水性工业固体废物等搅拌后，送入水泥窑进行高温煅烧。见附图。

海强水泥厂利用自身年产30万吨水泥的生产线配套建设了日焚烧处理50×2吨生活垃圾的项目。

5管庄的一种技术

源自管庄也有一种“生活垃圾处理与水泥回转窑联合生产工艺”，即将筛分后的生活垃圾在焚烧炉内焚烧产生的850℃以上的烟气引入预热器分解炉作为辅助热源。焚烧后的垃圾灰渣当作混合材。利用冷却机的热风对垃圾进行烘干。流程见附图。在公开的材料中显示，没有体现如何利用熟料冷却机的热风对垃圾进行烘干。

6中材国际的技术

中材国际在水泥窑协同处理生活垃圾方面做了多年的研究，并申报了几个专利。2011年开始在常州溧阳建设利用日产5000吨水泥生产线协同处置500吨/日生活垃圾的项目。其采取的技术路线是对生活垃圾按照轻质可燃物、有机厨余物、无机混合物、渗滤液四大部分进行与处理后，在分别进行最终处理处置。流程参见附图。

中材旗下的天山水泥集团在乌鲁木齐也已经启动了水泥窑协同处置生活垃圾的项目。

7华新（武穴）的技术

华新水泥武穴公司已经建成了利用日产4800吨水泥生产线协同6

处置200吨/日生活垃圾的项目。生活垃圾进厂后先经过分选破碎，然后进行微生物发酵干化，制成垃圾RDF，进入水泥窑利用。垃圾预处理产生的臭气经过生物除臭后排放，垃圾渗滤液喷入窑内高温处理。（见附图）

8合肥院的技术

合肥院的技术是在水泥回转窑旁并行于三次风管设置回转式垃圾焚

烧炉，以冷却水泥熟料的热风作为焚烧炉内的燃烧空气，焚烧后的烟气回到三次风管进入分解炉。焚烧炉热风走向与垃圾物料走向相同。垃圾储池所产生的渗滤液、以及部分储池臭气喷入三次风管。工艺流程见附图。合肥院此技术在四川天台水泥厂利用其日产300吨熟料生产线建成了日处理垃圾约50吨的试验线。目前合肥院已完成上海海豹集团、浙江江山何家山水泥公司、四平红嘴水泥公司等四个项目的可行性研究和山东宝山生态建材公司、浙江三狮枫洋公司等三个项目的

项目建议书。

9海螺的CKK技术

2007年以来，海螺集团与日本川崎公司开发出利用新型干法水泥窑处理城市生活垃圾系统（CONCH KAWASAKI KILN SYSTEM，以下简称CKK）。其主要流程为：（见附图）生活垃圾运送到垃圾储仓内储存，用行车进行搅拌和均化，在破碎后继续用行车进行搅拌和均化并将垃圾输送至供料装置，定量送至气化燃烧炉中。投入至炉内的垃圾与炉内的高温流动介质接触，一部分通过燃烧向流动介质提供热源，另一部分气化后形成部分可燃性气体送往分解炉内，经分解炉、预热器处理及废气处理系统净化后排出。同时，垃圾中的不燃物在流动介质中一边沉降一边移动，到了炉底部时从垃圾中进行分离排出，掺入到水泥生料中或作为混合材掺入到水泥中。

利用CKK技术，海螺已在铜陵开始建设2X5000吨熟料水泥窑日处理

2X300吨的垃圾处理项目。其中一期即300吨/日的项目已经建成。同

时，在贵州贵定已签约建设5000吨熟料水泥窑日处置200吨生活垃圾项目。

10史密斯热盘炉技术

根据欧洲城市垃圾及水泥工业特点研发的热盘炉技术，已经由史密斯公司带入国内。热盘炉的工艺流程如图所示，其底部设有可调节转速的圆形炉盘（1～4 r/h），可燃废弃物（垃圾）通过计量后喂入锁风喂料阀进入炉内。高温三次风则先通入热盘炉，垃圾在旋转炉盘上燃烧，燃气温度为1 050 ℃左右，再全部进入分解炉，从炉盘卸出的燃烧垃圾灰渣，其中粗粒直接落下进入窑尾，细粉（飞灰）则随燃气进入分解炉。

目前，除了上述提到的几个工程应用，国内还有一些水泥企业近期启动了协同处置生活垃圾的项目。如南阳市天泰水泥有限公司2000t/d 水泥熟料生产线建设垃圾焚烧系统，日处理垃圾200吨（200t/d.台）

焚烧炉（回转炉）的项目；渑池仰韶水泥有限公司节能改造协同处置城市生活垃圾项目，利用总年产50万吨的两条水泥线建设日处理300吨生活垃圾焚烧炉；贵州兴仁大桥河水泥厂协同处理生活垃圾项目，采用气化炉焚烧法处理方式，日处理垃圾120吨。另外，吉林亚泰、大连天瑞等也有类似项目。

根据上述10种水泥窑协同处置生活垃圾的技术，可以大致进行如下分类：

一、将垃圾直接掺入其他物料制成衍生生料或低位值燃料，再进行水泥窑处理；如湖南建材院的技术。这种技术路线需要当地能够利用各种可以参与生活垃圾配料的废弃物。

二、窑外建设平行的垃圾焚烧炉，利用水泥窑热烟气或辐射热助燃或对垃圾烘干，并将垃圾焚烧后的烟气、残渣、渗滤液等利用水泥窑分别处置。如中信、洛阳、海强、管庄、合肥院的技术。各种方式的工艺流程类似，不同之处主要在于垃圾焚烧炉的形式。海螺CKK使用垃圾汽化技术，垃圾在炉内部分焚烧，部分汽化。整体协同处置的原理相同。

三、在水泥窑在线建设垃圾焚烧炉，如利用三次风管加装的史密斯热盘炉技术。使垃圾的焚烧最直接地参与水泥原有生产。

四、强化生活垃圾预处理，进行分类后分别水泥窑利用处置的中材的技术。

五、采用微生物发酵干化制备垃圾RDF，以供水泥窑替代燃料，如华新武穴技术。

各种协同处置技术的应用，都离不开对原生态生活垃圾的预处理，如人工或机械分选以减除建筑垃圾、金属等；一级或二级破碎以便于输送、喂料；药剂或机械脱水以减轻进入后续处理设备的水分。不同工艺路线对预处理的区别仅在于程度的深浅。无论采用上述那一种工艺路线，只要遵循无害化、环境友好化处置的原则，都必须考虑垃圾进厂后各个环节产生的垃圾液和臭气的处理，一般而言，都会将它们以不同的方式再送回水泥窑系统。即使脱水后的垃圾经过焚烧或汽化，未脱尽的水分依然以气态进入窑内。

从水泥生产受到处理垃圾所带来的负面影响考虑，新型干法水泥窑一方面要控制垃圾带入的各种有害元素对产品产质量、窑内工艺状况等的影响，另一方面还要控制协同处置带入的大量的水分，是窑系统烟气含湿量上升，挤占了原热空气的空间，潜在地影响了窑系统的正常运行。也正是上述原因，同等条件的水泥窑系统可以处理生活垃圾的量受到了不同程度的限制。除了那些目的就是将现有的“落后产能”的水泥窑（如机立窑、干法中空窑、小产能悬浮预热窑等）改造成以垃圾处理为主、水泥生产为辅的项目（事实上，国内已有不少这样的项目）。

对于有害元素，海螺的一些文章中提到处置垃圾时增设有害物质分离系统，实际就是旁路放风。

借鉴上述各种工艺路线，就新型干法水泥生产线大规模协同处置生活垃圾，我们提出以窑外预干燥为核心的技术方案。如图所示：

其主要工艺思路为：从窑尾烟室取热风并经过换热器换热，换热后的烟气送至煤粉制备或生料制备作为烘干热源；经换热的导热介质（导热油或蒸汽）为闭式垃圾预干燥系统提供干燥热源。进厂原生态生活

垃圾经过分选筛分并破碎后，筛上物直接送入分解炉焚烧，筛下物进入预干燥系统，脱出大量的水分。实际过程中，可根据筛上物的含水情况，亦可随筛下物共同干燥。干燥后的垃圾可喷入分解炉处理。干燥过程中产生的蒸发汽送入冷凝塔增湿冷凝成废水，再送入配套建设的或原有的污水处理站进行处理。处理后的废水可作为干燥系统和冷凝系统的循环用水再利用。蒸发汽冷凝前，可以将其废热进行回收利用；一种利用是产生热水供暖或其他使用，一种利用是为配套处理垃圾进厂后不同环节（储存、挤压、机械脱水等）产生的渗滤液的多效蒸发装置提供用热，两种利用方式可以并存。渗滤液经过多效蒸发后，浓缩物随筛下物一同进入干燥系统干燥处理，上清液排入污水站处理后回用。

此种方案的主要特点是：

一、采用窑外预干燥技术，不同于焚烧炉或气化炉，可以将垃圾中

的水分最大限度地隔离与水泥窑外。焚烧或汽化后，垃圾中的水分以蒸汽高温形式与烟气一同入窑；渗滤液无论以何种方式入窑，两者都将大幅地提高窑系统的气体含湿量。高含湿的烟气对于系统生料换热、窑尾余热发电换热、窑尾风机的负荷、窑尾布袋收尘或电收尘等都将带来负面影响。另外，大量的水汽挤占了正常空气的体积，影响煤粉的燃烧。

二、采用间接闭式干燥系统，使得干燥风量小，需处理的干燥后烟

气小，需要排进窑内高温处理的不可凝气量小，易于生产环境臭气的治理。

三、干燥热源取自窑尾烟室，经换热器后的热风进入煤磨或生料磨系统作为烘干热源，出预热器一级筒的热风可以最大限度地供应给余热发电锅炉，可以充分发挥余热发电的能力。

四、因为采用窑尾烟气作为热源，对于窑系统实际上还起到了一定的旁路放风的效果，可以一定程度上将处理垃圾带入的有害元素（尤其是氯）带出体外，减小有害元素对于窑运行工况的影响。

五、基于上述特征，在同等条件下，此种工艺方案可以带来更高的燃料替代率、垃圾处理量。不仅可以处理新鲜的生活垃圾，对于其他高含水废弃物也可适用，如陈腐垃圾、餐厨垃圾、屠宰废物与食品工业垃圾、市政污泥等。采用何种技术路线，实践当中，要根据当地的情况、水泥生产线的情况、环保要求的情况等方面综合考虑，因地制宜，统筹兼顾。但，我们推崇的原则是，水泥窑协同处置生活垃圾，在最小程度地影响水泥生产的同时，最大程度地确保生活垃圾的处理无害化。