機(jī)械爐排爐與水泥窯聯(lián)合處置生活垃圾技術(shù)研究及工程化應(yīng)用

關(guān)鍵詞：機(jī)械爐排爐；水泥窯；協(xié)同處置；生活垃圾

　　前  言

　　近年隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活垃圾產(chǎn)量增速加快。目前應(yīng)用比較廣泛的垃圾處置方式為焚燒法，該方法相比于其他方法具有減量效果明顯且余熱利用效率高的優(yōu)點，但焚燒法也會產(chǎn)生大量對環(huán)境有害的重金屬及二噁英等污染物。利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，可結(jié)合水泥熟料燒成系統(tǒng)將垃圾焚燒的熱能及燃燼后的爐渣全部徹底利用。但是我國生活垃圾水分含量大、成分復(fù)雜、熱值低以及不同地域差異大，直接入窯處置和應(yīng)用難度大。本文主要介紹我司開發(fā)的“機(jī)械爐排爐與水泥窯”聯(lián)合處置生活垃圾技術(shù)以及簡述黔西項目實施和運行情況。

　　1 南京凱盛開能水泥窯協(xié)同處置技術(shù)(KKK技術(shù))

　　1.1 KKK技術(shù)工藝介紹

　　南京凱盛開能公司針對國內(nèi)垃圾成分復(fù)雜、不同地域差異大等問題，以不影響水泥窯熟料生產(chǎn)為前提，提出了“機(jī)械爐排爐與水泥窯”聯(lián)合處置生活垃圾技術(shù)路線，該技術(shù)主要包括垃圾儲存發(fā)酵單元、機(jī)械爐排爐單元、滲濾液處理單元、灰渣處理單元以及臭氣處理單元等，工藝流程如圖1所示。

圖1 KKK技術(shù)工藝流程圖

　　1.1.1 垃圾儲存發(fā)酵單元

　　KKK技術(shù)的主要特色就是以機(jī)械爐排爐為處置垃圾的核心裝備，而機(jī)械爐排爐的一大特點就是吃“粗糧”，無需對垃圾進(jìn)行分選、破碎等處理，因此作為預(yù)處理系統(tǒng)的垃圾儲存發(fā)酵單元就比較簡潔。生活垃圾通過汽車運送到廠區(qū)后通過卸料大廳卸入垃圾儲坑內(nèi)，然后由行車將儲坑中的垃圾進(jìn)行分區(qū)堆放，然后只需進(jìn)行5~7d的發(fā)酵除去部分水分后即可喂入機(jī)械爐排爐焚燒，垃圾儲存發(fā)酵單元布置如圖2所示。

圖2 垃圾儲坑布置圖

　　1.1.2 機(jī)械爐排爐單元

　　機(jī)械爐排爐的主要技術(shù)特色就是與水泥窯爐呈“離線式”關(guān)系，機(jī)械爐排爐與分解爐通過高溫?zé)煹老噙B接，高溫?zé)煹琅c分解爐的接口位于三次風(fēng)管上部。垃圾焚燒的煙氣溫度約為850℃，與分解爐溫度相當(dāng)，進(jìn)入分解爐后對其溫度場影響較小，還可替代部分燃料；另外可利用水泥燒成系統(tǒng)的高溫堿性環(huán)境，將二噁英等有害氣體徹底處置分解干凈。

　　為保證機(jī)械爐排爐單元新增煙氣量不影響分解爐及窯尾預(yù)熱器，需對預(yù)熱器各個出口風(fēng)管進(jìn)行改造；為防止窯內(nèi)結(jié)皮堵塞，還需設(shè)置旁路放風(fēng)除氯系統(tǒng)。

圖3 機(jī)械爐排爐圖                   圖4 旁路放風(fēng)系統(tǒng)圖

　　1.1.4 滲濾液處理單元

　　KKK技術(shù)處理滲濾液的方式不同于傳統(tǒng)垃圾發(fā)電行業(yè)，主要是利用分解爐熱慣性對其進(jìn)行高溫處理，具體流程為：通過廢液儲槽將滲濾液收集后送至過濾單元處理，然后再利用廢液泵將濃縮液送至廢液箱，最后再通過廢液霧化泵和廢液噴槍霧化后噴射進(jìn)分解爐內(nèi)進(jìn)行高溫處理；當(dāng)滲濾液量過多時，還可將少部分廢液噴射進(jìn)爐排爐內(nèi)進(jìn)行處置，具體處置流程如圖5所示。

圖5 滲濾液處理單元工藝流程圖

　　1.1.5 臭氣處理系統(tǒng)

　　對垃圾處置廠區(qū)的惡臭控制，主要是通過將垃圾儲坑整體密封并使其維持在負(fù)壓狀態(tài)。同時作為機(jī)械爐排爐與水泥窯聯(lián)合處置項目，對于垃圾坑中抽出的臭氣主要采用將其送入機(jī)械爐排爐與篦冷機(jī)中的方式處理，具體方式為：一部分作為一次風(fēng)送入爐排爐內(nèi)燃燒處理；另一部分作為冷卻風(fēng)送入篦冷機(jī)前部高溫段處理。停窯檢修時，將臭氣送入應(yīng)急除臭系統(tǒng)（洗滌塔+活性炭吸附）處理合格后對外排放。

　　1.1.6 灰渣處理單元

　　垃圾焚燒后產(chǎn)生的灰渣主要是作為水泥生產(chǎn)的生料配料。燃燼爐排上落下的爐渣由除渣機(jī)收集后再經(jīng)過除鐵、篩分處理，然后作為原料之一送入生料磨中，最后經(jīng)燒成系統(tǒng)煅燒成熟料，同時將重金屬固化在熟料里從而避免其再度擴(kuò)散污染環(huán)境。

　　1.2 KKK技術(shù)與傳統(tǒng)垃圾焚燒處置技術(shù)的對比分析及其特點

　　目前傳統(tǒng)垃圾焚燒處置技術(shù)雖然應(yīng)用比較廣泛且減量效果也明顯，但是相比于傳統(tǒng)垃圾焚燒處置技術(shù)，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)可將垃圾焚燒的熱能及燃燼后的爐渣全部徹底利用，其具有選址方便、處理溫度高、焚燒停留時間長以及流程短、投資小等特點，兩者具體對比分析如表1所示。而我司結(jié)合機(jī)械爐排爐及水泥窯生產(chǎn)的特點，針對國內(nèi)垃圾存在成分復(fù)雜、不同地域差異大等問題，以機(jī)械爐排爐為關(guān)鍵裝備，開發(fā)的“機(jī)械爐排爐與水泥窯”聯(lián)合處置生活垃圾技術(shù)是比較適合我國生活垃圾的處置方式之一，其技術(shù)特點如下：

　　（1）工藝流程簡潔：機(jī)械爐排爐對國內(nèi)垃圾的適應(yīng)性更好，垃圾無需分揀和破碎，僅需有氧發(fā)酵除去部分水分后即可入爐焚燒。

　　（2）裝備成熟：國內(nèi)爐排爐裝備技術(shù)已非常成熟，并被廣泛應(yīng)用在垃圾發(fā)電行業(yè)，同時爐排爐更能夠適應(yīng)國內(nèi)垃圾成分復(fù)雜、不同地域差異大的特性。

　?。?）資源化程度高：可將垃圾焚燒的熱能及燃燼后的爐渣全部徹底利用，替代水泥生產(chǎn)部分燃料和原料，避免爐渣外排。

　　（4）環(huán)境友好：爐排爐在不摻燒的情況下即可將爐膛出口溫度穩(wěn)定在850℃以上，二噁英在高溫停留時間遠(yuǎn)超過2s；可利用分解爐熱慣性對滲濾液進(jìn)行無害化處理，實現(xiàn)零排放；多手段有效控制廠區(qū)惡臭，環(huán)境友好。

　　3 示范項目的建設(shè)及運行情況

　　黔西西南開能環(huán)境工程有限公司實施的水泥窯協(xié)同處置項目采用“機(jī)械爐排爐與水泥窯”聯(lián)合處置生活垃圾技術(shù)路線，即利用250t/d機(jī)械爐排爐和黔西西南水泥有限公司3000t/d熟料水泥生產(chǎn)線聯(lián)合處置黔西縣生活垃圾。該項目由南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司總包建設(shè)，于2015年5月20日開始設(shè)計施工，2016年7月開始試生產(chǎn)，表2為黔西項目工程建設(shè)概況。

　　自2016年7月試生產(chǎn)開始，該項目即開始處置黔西縣生活垃圾，各項指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計預(yù)期。2017年2月，委托中國科學(xué)院上海高等研究院分析測試中心對二噁英進(jìn)行檢測；2017年3月，委托中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對重金屬含量及水泥產(chǎn)品的各項技術(shù)進(jìn)行檢測；2017年4月，委托南京工業(yè)大學(xué)建材行業(yè)集料堿活性研究測試中心對協(xié)同處置系統(tǒng)投入前后的水泥線熱工指標(biāo)進(jìn)行檢測，從檢測數(shù)據(jù)可以看出，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了相關(guān)要求，具體如表3所示。2017年12月19日，江蘇省生產(chǎn)力促進(jìn)協(xié)會在南京組織完成了“水泥窯協(xié)同處置生活垃圾KKK系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用”科技成果鑒定會議，確認(rèn)本項目整體技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，應(yīng)加快推廣應(yīng)用。該技術(shù)目前已經(jīng)在威頓水泥集團(tuán)有限責(zé)任公司、廣西東泥天等水泥有限公司等陸續(xù)開始實施。

　　4 結(jié)  論

　　南京凱盛開能針對國內(nèi)生活垃圾成分復(fù)雜、熱值低以及不同地域差異大等特性，創(chuàng)新性地提出了“機(jī)械爐排爐與水泥窯”聯(lián)合處置生活垃圾的新技術(shù)路線，無需對垃圾進(jìn)行預(yù)處理，工藝流程簡潔，可將垃圾焚燒的熱能及燃燼后的爐渣全部徹底利用，無二次污染物排放，實現(xiàn)了“灰渣資源化利用、滲濾液零排放、臭氣不擴(kuò)散”的目標(biāo)，不會對窯線生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量以及周邊環(huán)境造成影響，適合我國現(xiàn)階段生活垃圾特性，可以實現(xiàn)垃圾處理減量化、資源化和無害化。南京凱盛開能開發(fā)的KKK技術(shù)為水泥窯協(xié)同處置技術(shù)提供了新的工藝方向，對水泥企業(yè)實現(xiàn)環(huán)保轉(zhuǎn)型具有積極的示范作用，同時該技術(shù)整體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，可加快推廣應(yīng)用。