在我國，與垃圾發(fā)電相比，由于水泥窯處理生活垃圾更環(huán)保、更安全、更經(jīng)濟(jì)，能夠?yàn)樯鐣?huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，越來越受到政府和企業(yè)重視。用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾沒有二次污染，可以一次性將垃圾處置干凈，而用垃圾來發(fā)電不但新產(chǎn)生二惡英等有害氣體和毒性飛灰、殘?jiān)倚枰略鲇玫?、處理新產(chǎn)生的飛灰物質(zhì)。同時(shí)，用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，能夠替代一部分原、燃料，為水泥企業(yè)降低成本。然而，從水泥生產(chǎn)管理的角度來看，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾卻給企業(yè)的生產(chǎn)與組織帶來了新的問題與挑戰(zhàn)。
水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工藝介紹
水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工藝路線有所不同，目前我國國內(nèi)已經(jīng)逐漸形成以海螺、華新和中材國際等企業(yè)為代表的幾個(gè)流派，本文以中材國際生活垃圾處理工藝過程為例，介紹其在水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝流程。
生活垃圾先進(jìn)行預(yù)處理，將其分選為可燃物部分(塑料、紙張、橡膠等)、不可燃物部分(渣土、磚石等)，再根據(jù)各部分的物理、化學(xué)特性在水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中采取不同的處置方式。可燃物經(jīng)破碎后喂人窯尾分解爐處置，不可燃物作為水泥生產(chǎn)的原料喂入原料磨。兩種物料具體的流程是：可燃物經(jīng)壓縮設(shè)備擠壓脫水后通過皮帶輸送至可燃物料倉，經(jīng)取料、計(jì)量后再通過皮帶輸送、喂入分解爐，可燃物在880℃以上的分解爐高溫中焚燒，停留時(shí)間超過6S。焚燒產(chǎn)生的灰燼隨物料一同進(jìn)入水泥窯內(nèi)l450℃的高溫環(huán)境，參與熟料煅燒。不可燃物進(jìn)入緩存儲(chǔ)庫內(nèi)，采用螺旋鉸刀出料，經(jīng)計(jì)量后喂人原料磨的進(jìn)料皮帶上，與原料一起在原料磨中進(jìn)行混合、烘干和粉磨。再隨原料進(jìn)入預(yù)熱器、分解爐和回轉(zhuǎn)窯，通過850～1450℃高溫焚燒，總計(jì)停留時(shí)間超過30min，焚燒產(chǎn)生的灰燼成為水泥熟料的組成部分。
對(duì)水泥生產(chǎn)的影響因素分析
2.1對(duì)生料粉磨系統(tǒng)的影響
(1)生料喂料系統(tǒng)容易堵塞。由于經(jīng)過預(yù)處理的不可燃物濕度很大，一般水分在60%一70%，所以極易在皮帶喂料機(jī)至生料喂料皮帶處堵塞，給生產(chǎn)組織帶來難度。
(2)不可燃物的成分波動(dòng)，給生料配料造成了影響。不同的城市，其不可燃物的成分也不同。
不可燃物部分化學(xué)成分接近黏土類校正材料，但有害成分如K2O、Na2O、Cl-1的含量偏高。不可燃物作為輔助材料添加到原料中時(shí)，約占總喂料量的1%一2%。以日產(chǎn)5000t生產(chǎn)線為例，不可燃物喂料臺(tái)時(shí)產(chǎn)量在20～25t左右，由于其喂料量小，一般不會(huì)對(duì)熟料率值帶來大的波動(dòng)。但是，因?yàn)樯罾募竟?jié)性波動(dòng)特點(diǎn)，分季節(jié)成分差異明顯(如夏季西瓜皮增多)，將會(huì)帶來配料的偏差。
(3)不可燃物的高含水率帶來了原料綜合含水率的變化。目前，國內(nèi)生料粉磨主機(jī)分為三類：管磨、立磨和輥壓機(jī)，三種粉磨類型對(duì)烘干溫度要求不同，對(duì)原料綜合含水率要求也不同，要求烘干溫度逐漸降低：管磨>立磨>輥壓機(jī)。以立磨為例，經(jīng)過預(yù)處理后不可燃物進(jìn)入原料粉磨系統(tǒng)進(jìn)行烘干、粉磨，其中的水分不會(huì)帶人燒成系統(tǒng)。不可燃物參與配料后，原料綜合含水率由原先的2%左右增加至5%左右;原料粉磨系統(tǒng)的進(jìn)口煙氣溫度，需適當(dāng)提高至可滿足烘干要求的溫度。由于立式磨獨(dú)特的工藝要求，在研磨原料過程中需要在磨盤與磨輥之間形成穩(wěn)定的料層厚度，以減少振動(dòng)、提高研磨效率，一般需要磨內(nèi)噴水增加原料含水率以穩(wěn)定料層，而經(jīng)過預(yù)處理的不可燃物的高含水率提高了原料的綜合含水率，使得磨內(nèi)少噴或不噴水，降低了噴水量，節(jié)約了成本。以江蘇某日產(chǎn)5O00t生產(chǎn)線日處理500t生活垃圾為例，可減少噴水3～5t/ll。而對(duì)于以輥壓機(jī)為生料粉磨主機(jī)的生產(chǎn)線，因?yàn)楣に囋聿煌?，提高原料含水率則沒有上述優(yōu)勢。
(4)對(duì)生料細(xì)度和顆粒級(jí)配的影響。經(jīng)過預(yù)處理的不可燃物與生料配料的其它物料相比，易磨性較好，當(dāng)加入不可燃物參與生料配料時(shí)，由于原料的配料組份易磨性差異較大，將導(dǎo)致生料成品的細(xì)度和顆粒級(jí)配發(fā)生變化。以江蘇某日產(chǎn)5O00t生產(chǎn)線為例，顆粒級(jí)配3～30ixm增加5%左右，使人窯生料在預(yù)熱器一級(jí)旋風(fēng)筒的收塵效率變差，窯尾收塵的負(fù)荷加重，控制不好，甚至可能導(dǎo)致超標(biāo)排放。
2.2對(duì)燒成系統(tǒng)的影響
(1)對(duì)燃料替代作用。通過生活垃圾預(yù)處理系統(tǒng)，可以將垃圾中可燃部分喂人窯尾分解爐進(jìn)行處置。以日產(chǎn)5000t生產(chǎn)線日處理垃圾500t為例，對(duì)應(yīng)的可燃物為15t/h左右，可節(jié)實(shí)物煤1.5～2t/h，節(jié)煤效果比較明顯。某城市生活垃圾可燃部分熱值見表2。
表2城市生活垃圾可燃部分的熱值kJ/kg
當(dāng)然，由于各地生活垃圾成分構(gòu)成有差異，加之垃圾陳化時(shí)間不同，對(duì)燃料的替代作用也有差異。陳化垃圾中的可燃物比新產(chǎn)生的垃圾對(duì)燃料的替代作用更為明顯。
(2)氯堿等有害成分富集對(duì)燒成的影響。由于城市生活垃圾中氯含量、堿含量較水泥生產(chǎn)的控制要求偏低，可能會(huì)給預(yù)分解系統(tǒng)造成結(jié)皮堵塞，尤其是在窯尾喂料處造成結(jié)皮、堵料，進(jìn)而造成預(yù)熱器系統(tǒng)CO濃度偏高，燃料燃燒不完全。另外，生料配料(不可燃部分)以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組份對(duì)其中的堿性耐火材料(鎂鉻尖晶石磚、鎂鉻磚)具有腐蝕作用。
(3)對(duì)工藝操作的影響。因?yàn)榭扇嘉镆约垙?、塑料和織物為主，所以比較輕，加之水分大，在下料口處極易棚料堵塞，造成喂料不均衡。由于其具有燃料的替代作用，其喂料的波動(dòng)帶來窯系統(tǒng)參數(shù)的頻繁調(diào)整(風(fēng)、煤、料)，加大了燒成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
(4)對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響。如前所述，在窯尾容易產(chǎn)生結(jié)皮造成窯尾CO濃度偏高，而由于其可燃物粒度、熱值等燃燒特性與煤有所不同，使得其需要燃燒的時(shí)間更長，在一定程度上造成了在分解爐還原氣氛的產(chǎn)生，從而降低了氨水的使用量。
解決措施
針對(duì)上述對(duì)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，有對(duì)節(jié)約成本有利的一面，也有對(duì)生產(chǎn)管理不利的一面，這就需要找出應(yīng)對(duì)辦法，以趨利避害。
(1)根據(jù)垃圾組份變化及時(shí)調(diào)整配料。
生活垃圾組份(主要是不可燃物)的波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響較大，因?yàn)閺N余垃圾比重大，受季節(jié)因素影響，其組份變化較大。這就需要配料過程中，增加在線分析的頻次，根據(jù)不可燃物組份變化而及時(shí)調(diào)整添加比例以保證熟料率值的穩(wěn)定。
(2)均衡投放與處理
應(yīng)根據(jù)日處理垃圾量的情況，均衡安排垃圾投放量，特別是對(duì)于可燃物的投放，既要滿足在下料口不堵塞，又要保證下料量穩(wěn)定性，只有這樣才能避免發(fā)生窯尾堵塞和頻繁調(diào)整工藝參數(shù)等情況發(fā)生。
(3)調(diào)整立磨的技術(shù)參數(shù)(僅對(duì)生料粉磨是立磨選型的情況)。
由于配料中增加了不可燃物組份，改變了生料成品的細(xì)度和顆粒級(jí)配，可降低選粉機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速、減少磨輥壓力以使得生料細(xì)度與級(jí)配趨于合理，以避免發(fā)生一級(jí)旋風(fēng)筒收塵效果下降、窯尾收塵壓力增加的情況。
(4)旁路放風(fēng)工藝。
采用旁路放風(fēng)工藝是克服氯離子對(duì)燒成過程影響的有效手段。當(dāng)需要開啟旁路放風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，窯尾煙室高溫廢氣由旁路放風(fēng)口抽出，經(jīng)旁路放風(fēng)裝置時(shí)與冷卻風(fēng)機(jī)鼓入的冷風(fēng)混合，溫度降至200℃左右，再經(jīng)袋收塵器凈化后由排風(fēng)機(jī)排人大氣，袋收塵器收集下的粉塵送至熟料庫。
結(jié) 論
水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的技術(shù)已日趨成熟，通過采取諸多措施，重點(diǎn)在于能夠兼顧好水泥生產(chǎn)與處理垃圾的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)能夠常態(tài)化處理生活垃圾、穩(wěn)定水泥生產(chǎn)。
