利用水泥窯處理生活垃圾技術(shù)

　　2008年4月以來，我們利用川崎重工國際領(lǐng)先的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，依托海螺集團(tuán)在水泥生產(chǎn)技術(shù)上的優(yōu)勢，自主研發(fā)利用水泥工業(yè)新型干法窯處理城市生活垃圾技術(shù)，該項技術(shù)為世界首創(chuàng)。2010年4月，在銅陵海螺公司建成世界首套水泥窯垃圾處理系統(tǒng)，年處理城市生活垃圾約20萬噸，節(jié)約標(biāo)煤可達(dá)1.3萬噸，減排二氧化碳約3萬噸。

　　該項目運行一年來，經(jīng)檢測各項環(huán)保指標(biāo)完全合格，水泥產(chǎn)品重金屬浸出法含量控制在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其中，經(jīng)同家權(quán)威機(jī)構(gòu)實地取樣、德國Eurofins GfA GmbH實驗室檢測，二惡英排放量最高僅為0.0376ngTEQ／m3，優(yōu)于國家規(guī)定的0.lngTEQ／m3水泥窯排放控制標(biāo)準(zhǔn)。

　　一、利用水泥窯處理生活垃圾技術(shù)開發(fā)背景

　　目前，我國城市生活垃圾堆存量已達(dá)60億噸．占用耕地5億平方米，每年還要產(chǎn)生2億噸城市生活垃圾，眾多城市陷入垃圾包圍之中。傳統(tǒng)垃圾處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等方法。

　　我國土地資源緊張．目前尚未建立完善的生活垃圾分類體系和機(jī)制．生活垃圾成分復(fù)雜，有機(jī)物和水分含量高，臭味嚴(yán)重。選擇垃圾處理方法時面臨如下問題：

　　(1)填埋法不利于節(jié)約土地，難以控制地下水、地表水的污染；

　　(2)生活垃圾成分復(fù)雜，堆肥產(chǎn)品肥效低，存在有害成分，不適用堆肥法；

　　(3)焚燒法尾氣凈化系統(tǒng)投資、運行成本高，難以徹底處理二惡英等有害物質(zhì)。

　　海螺集團(tuán)多年來在水泥生產(chǎn)技術(shù)上積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗，日本川崎公司在垃圾處理技術(shù)上擁有多年成熟的技術(shù)和經(jīng)驗，經(jīng)過充分調(diào)研及分析比較，認(rèn)為將國外先進(jìn)的生活垃圾氣化技術(shù)與新型水泥干法窯相結(jié)合來處理城市生活垃圾是適合國情的最佳途徑。為此，開發(fā)了利用水泥工業(yè)新型干法窯和氣化爐相結(jié)合處理城市生活垃圾技術(shù)，簡稱CKK系統(tǒng)。

　　二、利用水泥窯處理生活垃圾項目簡介

　　CKK系統(tǒng)是CONCH Kawasaki Kiln system的縮寫，它是利用水泥工業(yè)新型干法窯系統(tǒng)處理城市生活垃圾，對垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣、灰渣及滲濾液進(jìn)行無害化處理及有效利用的一種全新的垃圾處理技術(shù)。該技術(shù)除了具有傳統(tǒng)垃圾焚燒法的優(yōu)點外，而且很好地解決了二惡英處理的難題。

　　利用水泥工業(yè)新型干法窯和氣化爐相結(jié)合處理城市生活垃圾是垃圾焚燒技術(shù)與水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)的完美結(jié)合，即由水泥窯燒成系統(tǒng)代替垃圾處理工藝的尾氣凈化系統(tǒng)，徹底處理二惡英等有害物質(zhì)，降低投資成本。CKK系統(tǒng)主要包括前處理及供料、垃圾氣化、灰渣處理、污水處理、除氯系統(tǒng)等組成：

　　l、前處理及供料系統(tǒng)

　　生活垃圾用密封運輸車運送進(jìn)廠，稱重后從卸料大廳卸入垃圾坑，通過破碎、攪拌進(jìn)行均化。卸料大廳、垃圾坑采用全密封結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)機(jī)將臭氣送入氣化爐內(nèi)焚燒。

　　2、垃圾氣化系統(tǒng)

　　垃圾喂入氣化爐內(nèi)與流化砂混和、沸騰，部分垃圾燃燒產(chǎn)生熱量保持流化砂的溫度500-550℃，另一部分垃圾氣化，生成可燃?xì)怏w送到水泥窯分解爐內(nèi)進(jìn)一步燃燒，徹底分解有害物質(zhì)。氣化爐氣化垃圾產(chǎn)生的煙氣通過管道送入水泥窯分解爐內(nèi)進(jìn)一步焚燒分解有害物質(zhì)。煙氣中二惡英等有害物質(zhì)在分解爐高溫、足夠的停留時間及堿性物料環(huán)境中分解、固化，達(dá)到徹底無害化的目的。

　　核心裝備氣化爐具有如下特點及效果：

　　(1)采用氣化(部分燃燒)方式，低空氣比運行，廢氣量小，對水泥窯運行的影響??；

　　(2)采用散氣管方式，爐內(nèi)不可燃物易排出；

　　(3)爐床面積小，裝備小型化；

　　(4)排出的爐渣經(jīng)分選再利用。

　　3、灰渣處理系統(tǒng)

　　氣化爐內(nèi)垃圾的不燃物灰渣從爐底排出，采用水冷設(shè)備將溫度從500℃降到300℃以下，分離出鐵、鋁金屬后，最終剩下的塊狀灰渣用作水泥生產(chǎn)的原料。

　　4、污水處理系統(tǒng)

　　垃圾坑滲出的垃圾污水經(jīng)過濾后，送到氣化爐內(nèi)高溫氧化，完全分解有機(jī)成分，實現(xiàn)無害化。

　　5、除氯系統(tǒng)

　　在垃圾氣化過程中生成的二惡英，在水泥窯分解爐內(nèi)進(jìn)行有效分解。二惡英分解后的氯離子在預(yù)熱器內(nèi)被水泥生料充分吸收，形成穩(wěn)定的2CaO·Si02·CaCl2進(jìn)入窯內(nèi)煅燒。在水泥窯窯尾煙室處設(shè)置除氯系統(tǒng)，抽取部分含氯粉塵氣體．通過冷卻系統(tǒng)急冷后用收塵設(shè)備回收粉塵，減小對水泥窯運行及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

　　三、利用水泥窯處理生活

　　垃圾技術(shù)特點

　　l、對垃圾適應(yīng)性好

　　系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一系列破碎、均化、計量、喂入設(shè)備，城市生活垃圾通過密閉垃圾運輸車送入，不需分選，對生活垃圾的適應(yīng)性很強(qiáng)。

　　2、資源化程度高。節(jié)能減排效果好

　　垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量可替代部分水泥窯燃料，減少燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放；爐渣可替代部分水泥原料，游離態(tài)鐵、鋁等金屬可分別回收，資源化程度高。

　　3、處理流程簡潔

　　利用水泥窯燒成系統(tǒng)代替垃圾焚燒處理工藝的尾氣凈化系統(tǒng)，簡化了處理流程，降低了相應(yīng)投資。

　　4、采用氣化技術(shù)，實現(xiàn)了與水泥工藝的有機(jī)結(jié)合

　　針對中同生活垃圾現(xiàn)狀，采用氣化爐技術(shù)，氣化時空氣消耗量小，產(chǎn)生廢氣量少，對水泥生產(chǎn)影響小，能源利用率高。

　　四、利用水泥窯處理生活垃圾技術(shù)取得的環(huán)保突破

　　1、高效處理二惡英

　　水泥窯系統(tǒng)的分解爐內(nèi)溫度高(近900℃)，垃圾氣化氣體燃燒時間充足(7秒以上)，氣化爐中產(chǎn)生的二惡英在分解爐中能夠完傘分解，再與高溫、高細(xì)度、高濃度、高吸附性、高均勻性分布的水泥堿性物料充分接觸，有利于吸收氯離子，控制氯源，避免二惡英類物質(zhì)的二次生成。

　　2、防止惡臭擴(kuò)散

　　垃圾坑和處理廠房采用全密封結(jié)構(gòu)，且用通風(fēng)機(jī)將垃圾坑內(nèi)產(chǎn)生的臭氣抽出送入氣化爐內(nèi)燃燒，使垃圾坑處于負(fù)壓狀態(tài)，避免了垃圾惡臭的擴(kuò)散。另外，還配置了除臭機(jī)，當(dāng)氣化爐停機(jī)時，將垃圾坑內(nèi)臭氣抽出凈化后排出，防止垃圾惡臭外逸。

　　3、無害化處理污水

　　垃圾坑滲出的垃圾污水主要成份是有機(jī)物，具有不耐熱的特性，經(jīng)過過濾后送入貯存槽，采用專用泵噴射到氣化爐內(nèi)(夏天污水量大時，噴到分解爐)，進(jìn)行高溫氧化處理，完全分解有機(jī)成分，實現(xiàn)無害化。

　　4、重金屬得到固化

　　垃圾中的重金屬焚燒后進(jìn)入水泥熟料礦物中，以穩(wěn)定的化合態(tài)形式與水泥熟料形成混和結(jié)晶體，實現(xiàn)安定化。

　　五、利用水泥窯處理生活垃圾技術(shù)推廣需要解決的問題

　　在銅陵示范項目成功投入運行后，我們進(jìn)行了優(yōu)化，開發(fā)出了氣化爐系列產(chǎn)品（見表1），并結(jié)合不同的新型干法水泥窯型進(jìn)行組合，以滿足不同規(guī)模城市生活垃圾處理的實際需要。

　　利用新型干法水泥窯處理城市生活垃圾是一個利國利民的好項日，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求；同時，它也是一項公益性很強(qiáng)的事業(yè)，投資和運行費用較高，且只有投入沒有產(chǎn)出。希望國家有關(guān)部門根據(jù)我國現(xiàn)有城市生活垃圾的產(chǎn)生現(xiàn)狀，制定相應(yīng)的稅收減免優(yōu)惠政策和法律法規(guī)文件，給予此類項目建設(shè)和運營以應(yīng)有的資金支持，推動垃圾處理產(chǎn)業(yè)投資多元化，以調(diào)動投資方的積極性，加大項目推廣的力度，以緩解生活垃圾不斷增長帶來的社會壓力。

　　表1 氣化爐標(biāo)準(zhǔn)系列