城市生活垃圾生產(chǎn)水泥技術(shù)相關(guān)環(huán)保問題探討（上）
目前，我國城市生活垃圾大都采取堆放和填埋處理，部分城市開始進行焚燒無害化處理。垃圾填埋處理只是做到了暫時無害化處理，仍有其無法克服的缺點:一方面垃圾填埋場占用大量的土地，另一方面填埋的垃圾對周圍環(huán)境土壤仍然有著緩慢而長期的影響;垃圾焚燒無害化處理對水體和土壤的影響較小，但其燃燒氣體中含有二噁英/呋喃等有毒氣體，處理起來相當困難，污染空氣和環(huán)境。如何妥善處理城市生活垃圾，實現(xiàn)垃圾無害化、減量化和再資源化，已引起世界各城市的高度關(guān)注.
從20 世紀70 年代開始，通過大量的研究和實踐表明，用水泥回轉(zhuǎn)窯作焚燒爐處理城市生活垃圾得天獨厚。水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒溫度高，物料在窯內(nèi)停留時間長，窯內(nèi)又處于負壓狀態(tài)運行，工況穩(wěn)定，對各種有毒性、易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性的危險廢棄物具有很好的降解作用。用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市垃圾最為徹底，具有較好的社會和經(jīng)濟效益。
目前，歐美水泥工業(yè)對工業(yè)廢棄物的焚燒處理正日益受到各界的重視，并得到廣泛推廣。美國、加拿大、瑞典等歐美發(fā)達國家已經(jīng)建有數(shù)百家這樣的水泥廠，大大緩解了城市垃圾的壓力，減少了建設(shè)垃圾處理廠的投資。國際上把這些水泥廠生產(chǎn)出來的水泥稱為“生態(tài)水泥”，并作為21 世紀水泥工業(yè)的發(fā)展方向。其中，瑞典諾迪克公司(Nordic) 加工各種廢油和化學溶劑用作水泥窯的二次燃料。瑞士則計劃在2010 年將水泥工業(yè)處置利用二次燃料的比例提高到60 %， 屆時將有兩三家水泥廠實現(xiàn)全部用二次燃料代替煤作燃料。其經(jīng)驗值得我國借鑒，這一新技術(shù)亟待通過國家鼓勵性政策和企業(yè)的積極參與來實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用，使之成為我國垃圾處理的首選方法。
2 水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市生活垃圾的技術(shù)可行性與經(jīng)濟效益
2. 1 技術(shù)可行性
從理論上講，城市垃圾用焚燒法處理需要具備幾個條件，燃燒溫度高于1 200 ℃(特別是有毒有害廢物的處理需要更高的溫度)， 在高溫區(qū)的停留時間超過2 s， 充分攪拌。垃圾焚燒爐一般都難以滿足這些條件，而水泥回轉(zhuǎn)窯則完全能滿足這些條件。國內(nèi)新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體溫度一般在1 300 ～ ～1 800 ℃，大型回轉(zhuǎn)窯甚至可達到2 000 ℃以上。在如此高的溫度下，無論是有機物還是無機物將被全部分解。窯體上方的高煙囪把窯內(nèi)空氣抽走，形成負壓操作，使有害氣體聚在窯內(nèi)不外冒。窯尾有電收塵或布袋除塵設(shè)施，若再有針對性地增設(shè)凈化效率較高的尾氣處理裝置，對環(huán)境造成污染將減到最小。經(jīng)分析，城市垃圾經(jīng)焚燒后的灰渣成分， 與粘土質(zhì)原料很相似，主要成分與煤矸石、粉煤灰相同，其中的鉀鈉含量也與粘土相近。典型的城市生活垃圾焚燒后的灰渣成分見表1 。水泥窯還可處理焚燒爐處理垃圾產(chǎn)生的焚燒灰渣，不向外排放廢渣，焚燒物中的殘渣和絕大部分重金屬都被固定在水泥熟料中，不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
2. 2 與垃圾焚燒爐相比的優(yōu)越性
影響垃圾焚燒過程的主要因素為爐溫、停留時間、攪動現(xiàn)象和空氣供給量。焚燒爐與水泥回轉(zhuǎn)窯的處理參數(shù)比較見表2 。
從表2 可以看出，水泥回轉(zhuǎn)窯具有更加理想的焚燒條件:焚燒溫度更高，氣體和物料的停留時間更長，水泥窯內(nèi)高溫氣體湍流強烈，因此，在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)廢棄物的焚燒更加充分，污染物的產(chǎn)生量更低?；剞D(zhuǎn)窯和分解爐組成干法預分解窯系統(tǒng)，在焚燒城市生活垃圾方面，與專用的垃圾焚燒爐系統(tǒng)相比，具有如下顯著特點:
(1) 操作溫度高(回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體溫度高達1 800 ℃，物料溫度約為1 450 ℃;分解爐內(nèi)氣體溫度約950 ℃) 。
(2) 氣固停留時間長(回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體停留時間長達20 s ，固體物料停留時間約在30～50 min ;分解爐內(nèi)氣體停留時間為6 s ，固體
物料可達30～60 s) ，燃燒氣氛穩(wěn)定(氧化氣氛) 。
(3) 爐內(nèi)不存在潮濕和不完全燃燒的環(huán)節(jié)和區(qū)域，且形成“二噁英”的氯源得到控制。
(4) 熱容量大，在垃圾接納量控制范圍內(nèi)，不會因垃圾組分波動帶來燃燒過程的波
動。
(5) 擁有一般垃圾焚燒爐所不具備的高細度(平均粒徑為35～40μm) 、高濃度(固氣為1. 0～1. 5 kg/ m3 ) 、高吸附性、高均勻性分布的堿性氧化物和弱酸性氧化物及其鹽類物( CaO、SiO2 、Al2O3 、Fe2O3 、MgO、K2O、Na2O、CaCO3 、MgCO3 、CaSO4 等) 共存吸收氛圍。
(6) 對于現(xiàn)代干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)，只要生料中的總Cl - 1 離子的限量< 0. 015 %，就不會對窯系統(tǒng)的操作構(gòu)成影響，也不會成為二噁英的氯源，而以2CaO. SiO2 . CaCl2 (穩(wěn)定溫度1 084～1 100 ℃) 的形式被水泥生料裹挾到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，夾帶在熟料的鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽的熔劑性礦物中被帶出燒成系統(tǒng)。
(7) 具有對重金屬固化控制作用，防止垃圾中重金屬產(chǎn)生二次污染。以上特點表明，城市垃圾焚燒無害法處理采用干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)比采用一般垃圾焚燒爐更易于控制二次污染，特別是控制二噁英的二次污染。國內(nèi)外生產(chǎn)實踐也證明，采用現(xiàn)代干法窯外預分解系統(tǒng)焚燒城市生活垃圾，其二噁英產(chǎn)生量比采用垃圾焚燒爐要低得多(見表3) ，完全能夠滿足環(huán)保要求。我國利用水泥生產(chǎn)系統(tǒng)焚燒城市生活垃圾，產(chǎn)生的二噁英完全可達到國家規(guī)定的排放要求，二噁英排放值能控制在0. 1 TEQng/ m3 以下，其它焚燒工藝的二噁英排放量往往高于排放標準要求。某水泥廠2 000 t/ d 水泥熟料生產(chǎn)線，在常?