近年來，新型干法水泥窯溫度高、堿性氣氛、負壓環境、不產生灰渣等處置生活垃圾的天然優勢受廣大專家學者所關注，該方法在國內外已形成多種技術，如銅陵海螺的CKK(conch kawasaki kilnsystem)技術[11]、湖北華新水泥廠的RDF(refuse de-rived fuel)技術[12]以及丹麥史密斯公司熱盤爐技術[13]等。然而在實際運行中，這些技術僅針對大批量的城市生活垃圾或垃圾中的可燃成分的處置，而村鎮生活垃圾在垃圾量、產生源、成分特點、收運難易程度等方面與城市生活垃圾存在極大差異。因此對于新型干法水泥企業附近的村鎮尋求一種簡單易行、投資省的新技術勢在必行。

1 技術流程和設計

依托于某水泥廠日產4 500 t熟料的新型干法水泥窯生產線完成了實驗，具體流程見圖1。垃圾分選廠對原始村鎮生活垃圾的簡易預處理見圖2，摻燒生活垃圾過程前后窯工況檢測位點的設置見圖3。

實驗期間，以7～8 t/h的速率將生活垃圾投入至3次風管末端，按其摻燒總量分為空白、20、50和80 t 4組。實驗時間為摻燒前3 h到摻燒后3 h，其中窯工況及污染物監測數據的采集頻率為30 min，水泥熟料樣品的采集頻率為2 h。

2 結果與討論

2.1生活垃圾基本性質

據分析，村鎮生活垃圾的含水率為41.86%，灰分24.10%，揮發分34.04%，濕基高位熱值5 839kJ/kg，可見村鎮生活垃圾含水量、揮發分均較大，熱值低。由表1可知，焚燒后的生活垃圾與原燃料煤的化學成分相似，均是含硅量最高，其中對水泥窯危害較大的是硫和氯，相比之下，生活垃圾中含硫量更低而含氯量更高一些，但是絕對量也不大，因此，少量的生活垃圾的摻燒不會窯系統的結皮以及污染物的排放。

2.2對水泥窯生產工藝的影響

村鎮生活垃圾的摻燒對水泥窯系統的影響主要分為2個方面:一方面可能會影響窯系統的穩定性;另一方面可能會造成窯系統內襯材料結皮。窯系統部分監測結果見表2，由表2可知，80 t摻燒摻燒范圍內，對分解爐溫度均值和預熱器出口負壓均值影響不大。盡管生活垃圾含水量大，熱值低，但相對于350 t/h的生料喂入量而言，其摻量只有2%左右，窯系統足以將其消納;在摻燒50 t生活垃圾過程中，分解爐溫度波動和預熱器出口負壓波動較為明顯，究其原因是生活垃圾含水率的波動性較大，也有中控操作員操作不適應的原因，但這些波動仍在可控范圍內。

一般情況下，水泥窯系統中四級和五級預熱器(溫度為700～80℃)下料管最易結皮，久而久之，便會影響系統通風，甚至下料管堵塞，其原因在于原生料與燃料中的堿會從燒成帶揮發出來進入氣相，并與二氧化硫和氯反應生成硫酸堿和氯化堿，隨氣流至預分解系統，溫度降低至800℃時即可出現液相，隨后冷凝至生料顆粒上，經多次循環富集，冷凝下的物料會粘附在預熱器的鏈接管道內形成結皮，甚至堵塞。在操作上表現為四級和五級預熱器負壓的變化。由表2可知，在本實驗中80 t生活垃圾的摻燒對四級和五級預熱器負壓均值影響不明顯;雖然摻燒量為50t時，四級和五級預熱器的負壓波動較大，但是摻燒過后均恢復正常，說明實驗期間水泥窯摻燒少量村鎮生活垃圾尚未顯示出結皮危害，摻燒過程的波動是由投入分解爐中生活垃圾的粒徑不均和含水量波動引起的。

2.3對水泥熟料品質的影響

實驗過程中，可能由于村鎮生活垃圾的摻燒引入一部分的垃圾灰分而影響水泥熟料的品質。由該工藝生產的熟料性能見表3。

由表3可知，生活垃圾摻燒量在20～80 t范圍內，生產的水泥熟料仍然遠遠超過國家現行通用硅酸鹽水泥標準[15]中P˙I 42.5水泥的要求。

2.4對水泥窯污染物排放的影響

新型干法水泥窯常規污染物主要是煙氣中的NOx、SO2和顆粒物，摻燒生活垃圾后，污染性物質的監測還包括二惡英。水泥廠常規性污染物排放監測結果見表4。由表4可知，在80 t摻燒范圍內，生活垃圾的摻燒對水泥窯系統NOx、SO2和顆粒物的排放量無負面影響，均符合國家現行水泥工業大氣污染物排放標準的要求。一方面是由于新型干法水泥窯天然的堿性氣氛、負壓環境和高效氣固分離系統，抑制了顆粒物外漏，酸性氣體被吸收或吸附在熱生料當中，最終進入熟料或在窯內循環;另一方面，出預熱器后的煙氣先后經過增濕塔、生料磨、選擇性非催化還原(SNCR)系統和電除塵系統，其中的污染性物質被進一步的凈化處理。

水泥窯摻燒80 t村鎮生活垃圾時，窯尾煙氣中二惡英含量的檢測結果為0.004 0 ng TEQ/m3，遠遠低于國家現行水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準的限值0.100 0 ng TEQ/m3。以往的研究表明，二惡英主要由其前驅體或含氯有機物燃燒過程中，在重金屬或飛灰的催化作用下形成的。氯源是生成二惡英的主要原因，原生料及燃料中的氯極其微量，因此本次檢測二惡英生成的主要源于村鎮生活垃圾的的摻燒。但由于村鎮生活垃圾在預處理過程中將塑料等含氯較高的物質剔除，且分解爐870～900℃左右的高溫環境、湍流程度和7 s以上氣體停留時間足以使生成的二惡英及其前驅體徹底分解。

2.5服務范圍

按照4500 t/d熟料的水泥窯協同處置村鎮生活垃圾量為80 t/d，村鎮居民人均生活垃圾產生量為0.5kg/d計算該水泥窯可服務人口為16萬可根據不同的人口密度服務不同范圍內的村鎮。然而距離水泥窯距離過遠，則在運輸方面有一定困難。

因此，生活垃圾的處置應當綜合考慮村鎮當地人口、經濟、企業等各方面條件，力求低成本、無害化處理處置村鎮生活垃圾。

3 結 論

村鎮生活垃圾摻燒前后結果可知，水泥窯協同處置村鎮生活垃圾對窯工況影響不明顯，水泥窯系統工況少量的波動，仍處于可控范圍內;水泥窯協同處置村鎮生活垃圾對水泥熟料品質影響不大滿足國家標準;同時對水泥窯污染物排放沒有負面影響，均符合國家現行標準。該工藝流程簡易，投資成本低，對于垃圾收運困難大且財政資金不足的村鎮而言，具有一定借鑒意義。

來源：中國水泥備件網微信公眾號（關注查詢更多資訊）

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