水泥窑窑头协同处置生活垃圾方法

这是一种新的水泥窑协同处置生活垃圾生产方法，该方法与目前国内的各种工艺路线差别较大，主要在于生活垃圾可燃部分的处置不再采用喂入窑尾分解炉或烟室进行处置的方式，而是将可燃废弃物经过进一步细碎后，通过气力输送方式喷入回转窑窑头完成高温焚烧处置。该生产工艺已在示范生产线使用，环保效果良好，特别是在二噁英的污染控制上获得了非常好的效果。    

利用水泥窑协同处置生活垃圾的应用研究已有较长的时间，但国内发展一直较为缓慢，未能投入实际工程应用。近期水泥窑协同处置生活垃圾在国家产业政策的鼓励下，多种技术路线的生产线开始投入运行。而目前采用水泥窑直接焚烧处置生活垃圾的方法几乎全部是在窑尾进行，但是如果将生活垃圾从水泥窑头喷入，可使生活垃圾经1700 ℃高温焚烧，彻底分解垃圾中的有害物质，同时焚烧后的烟气在回转窑内1100～1 700 ℃的温度范围内停留时间≥6 s，其高温处理过程比窑尾更为彻底。为了获得更好的环保效果，在科技部“十二五”国家科技支撑计划项目专项资金的支持下，成都建筑材料工业设计研究院有限公司开发了生活垃圾可燃物水泥窑头协同处置方法，并完成了示范生产线——武安清峰市政污泥及生活垃圾处置项目的设计与建设，对试生产期间环保指标（二噁英等）进行了检测，检测结果显示，该生产线水泥窑窑头处置方法环保效果显著。

01 水泥窑窑头协同处置工艺方法

水泥窑窑头协同处置生活垃圾方法主要包括两部分，按照生产工序过程主要包括： RDF制备系统（生活垃圾预处理）与RDF焚烧处置系统。

RDF制备系统与其它生活垃圾预处理系统相类似，主要包括初碎、滚筒筛分选、风选机分选、破碎等。其主要差别及特点有两点，其一，破碎部分采用两级破碎工艺，将可燃废弃物的粒径破碎至≤25 mm；其二，在整个RDF制备过程中不设烘干系统。其具体的生产方法及过程将不在本文中详述。

RDF焚烧处置系统，指生活垃圾完成预处理后所得到的RDF通过输送装置输送至水泥生产线处置。在水泥生产线协同处置系统中，主要子系统包括RDF储存及输送系统、RDF计量系统、RDF焚烧系统。

1.1 RDF储存及输送系统设计

RDF储存及输送系统包括RDF接收储仓、卸料、输送等过程，成品RDF通过输送装置输送至焚烧系统接收储存，储仓的大小根据RDF焚烧处置的规模及生产工作制度来确定。储仓内的物料通过强制卸料系统使物料顺利从储仓内输出，进入输送系统，然后输送至RDF计量系统。输送装置采用管状皮带机，可以有效地防止物料的洒落及异味的散发。

1.2 RDF计量系统的设计

RDF计量系统，RDF喷入回转窑之前需要计量以利于整体工况的稳定。计量系统主要包括喂料缓冲仓、定量给料机、贯通式锁风阀。运行过程如下：

（1）来自RDF储存及输送系统的物料卸入喂料缓冲仓。

（2）喂料缓冲仓与定量给料机组成计量系统，喂料缓冲仓的开启由定量给料机的物料量控制，当定量给料机内的物料需要补充时，则缓冲仓卸料协同启动，快速对定量给料机补充物料，物料补充完毕则自动停止。

（3）贯通式锁风阀安装在气力输送管道上，是为了防止输送管道上的气体泄漏至RDF下料溜子，导致RDF喂料不畅。定量给料机内的物料通过贯通式锁风阀进入输送管道内，通过窑头燃烧器喷入回转窑窑头，

1.3 RDF焚烧系统设计

RDF焚烧系统，生活垃圾经过前述的各项工序后进入焚烧系统完成的无害化处置。经过计量后的RDF通过气力输送以额定速度喷入回转窑窑头，在回转窑内完成焚烧。回转窑内的温度高达约1700℃，可以满足RDF完全燃烧的要求。

 1.4 RDF焚烧对熟料烧成影响分析

在本项目RDF制备过程中没有烘干工艺，因此RDF成品的水分较高，对后续的输送和焚烧过程均会造成影响。主要的影响因素包括：

（1）高水分的RDF热值相对较低，焚烧后的烟气温度相对较低，但回转窑内的整体热容量较大，不会对整体热强度造成明显的影响，具体对熟料烧成的影响还需要在实际生产中验证。

（2）为了保证高水分的RDF顺利输送至回转窑内，采用高速风送的方式。对于本项目，输送RDF的冷风量约1200m3/h，该风量可视为一次风量的一部分，使一次风量的比例上升约2%，但不会影响熟料的煅烧。

 运行效果        

 该生产线在调试运行期间，RDF制备系统总体运行良好，在本文中不再赘述，仅对RDF焚烧处置系统进行介绍。

 RDF储存采用长方体型钢仓，仓底设有卸料滑架，滑架上设有破拱装置，物料在滑架的作用下，可以将仓内的RDF输送至卸料区，设在卸料区的双管无轴螺旋将RDF卸入输送皮带。在整个运行过程中仓底卸料稳定，无轴螺旋也没有出现缠绕现象，仓底卸料情况详见图3所示。RDF输送采用管式皮带机，从受料端至卸料端，一条皮带即可完成，避免了多次转运，对异味的控制较好。

2.1 RDF计量系统运行情况

 RDF计量系统在运行过程中总体运行过程稳定，因物料湿度较高容易造成堵塞管道的现象并没有发生。但实际运行中输送管道的磨损较大，经过检查主要是物料中含有一定量的砂子，在高速输送过程中对管道造成了磨损，因此需要采用耐磨内衬输送管。

2.2 RDF焚烧系统

在试生产过程中，为了验证生活垃圾窑头焚烧处置生活垃圾对熟料烧成的影响，在试运行过程中采用分布进行的方法，具体过程如下：

1）开启RDF输送系统罗茨风机，风量约1 200 m3/h，RDF喂料量为零，即在喂入RDF的情况下，只额外加入冷风量，其它工艺参数不变。在该工况下连续运行8 h，回转窑工况未见变化，熟料结粒状况良好，fCaO合格，未出现熟料煅烧不良的现象，因此可以认为新增的输送RDF的空气不会影响熟料的煅烧。

（3）开启RDF输送系统罗茨风机，风 量 约1 200 m3/h，RDF喂料量逐次增加，由1 t/h增加至3 t/h。其它工艺参数不变，在该工况下连续运行24 h，回转窑工况仍未见变化，熟料结粒状况良好，fCaO合格，未出现熟料煅烧不良的现象。

上述两种工况运行情况表明，回转窑窑头处置生活垃圾方式不会对水泥熟料煅烧构成明显的影响。

3 环保效果    

为了检验采用该方法处置生活垃圾的环保效果，在示范线生产中对环境指标进行了检测。在检测中参照标准如下：

（1）水泥窑协同处置固体废物污染控制标准，GB 30485—2013；

（2）水泥工业大气污染物排放标准，GB4915-2013。

3.2 检测结果

为了验证采用水泥窑窑头协同处置生活垃圾的生产工艺对污染物的排放量的影响，在本次检测中，分别设置了两种工况进行对比。具体如下：

工况1：生料喂料380 t/h，RDF喂料0 t/h，该工况下的检测结果作为对比空白样。

工况2：生料喂料380 t/h，RDF喂料3 t/h，该工况下的检测结果为采用本文所述工艺处置生活垃圾的污染物排放量。 

（1）该水泥生产线在上述两种工况下污染物的排放指标均满足国家相关标准的要求。

（3）采用水泥窑窑头协同处置生活垃圾的生产工艺不会增加水泥生产线污染物的排放量。

结束语         

水泥窑窑头协同处置生活垃圾方法开发完成后，通过建设生产示范线的方式进行了验证，验证表明：（1）在生产运行方面，采用水泥窑窑头处置生活垃圾的方法是有效的，可以满足生产的要求。（2）在环保方面，采用水泥窑窑头处置生活垃圾的方法，在生产过程中不会增加污染物的排放，污染物的排放量均在国家标准范围内，获得了良好的环保效果。实践表明，新型干法水泥窑窑头处置生活垃圾的方式彻底避免了二噁英等二次污染物的排放，值得大力推广。