水泥窯和焚燒爐聯(lián)合處理生活垃圾技術(shù)和效果

　　處理過程敘述如下。
　　垃圾由市政環(huán)衛(wèi)部門的垃圾運(yùn)輸車直接運(yùn)到水泥廠，經(jīng)地磅計(jì)量后倒入垃圾儲(chǔ)池儲(chǔ)存。抓斗從垃圾池把垃圾抓入板式輸送機(jī)，人工挑選出大件垃圾、大塊建筑垃圾和可回收物，其余被帶式輸送機(jī)送入喂料小倉，輸送過程中由除鐵器除去磁性金屬。喂料機(jī)把小倉內(nèi)的垃圾均勻地喂入焚燒爐，利用熟料冷卻機(jī)的熱風(fēng)作為燃燒空氣，熱風(fēng)從水泥窯窯頭罩抽取，進(jìn)入回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，垃圾在熱風(fēng)的作用下焚燒，垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?100℃左右）進(jìn)入窯尾分解爐和預(yù)熱器，與水泥生料換熱，為水泥生料分解提供熱量，然后被窯尾廢氣處理系統(tǒng)凈化后排放。垃圾焚燒灰渣直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯作為水泥原料，結(jié)合于熟料之中。垃圾焚燒灰渣也可以從焚燒爐排出，作為混合材，用于磨制水泥。處理過程全部封閉，垃圾在垃圾池儲(chǔ)存期間，有機(jī)物腐敗產(chǎn)生的臭氣等有機(jī)氣體由排風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)除塵器除塵后送入冷卻機(jī)頭部的鼓風(fēng)機(jī)，再被鼓入冷卻機(jī)，與1400℃左右的熟料接觸，在高溫下被分解而凈化。

　　該技術(shù)以冷卻水泥熟料熱風(fēng)作為垃圾燃燒空氣，采用回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，解決了我國垃圾成分復(fù)雜、水分高、熱值低的缺陷，不需外加燃料，能處理大量的城市生活垃圾，使得垃圾的熱量和物質(zhì)全部被利用，同時(shí)很好地解決了垃圾儲(chǔ)存時(shí)散發(fā)的臭氣等有機(jī)氣態(tài)物的污染，做到垃圾的資源化、無害化、無殘留物處理。

　　三、天臺(tái)水泥廠試燒垃圾概況
　　天臺(tái)水泥廠采用水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理原生城市生活垃圾，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)為300t/d五級(jí)預(yù)熱器生產(chǎn)線。為焚燒垃圾，改造了窯頭罩，增加了簡易分解爐和三次風(fēng)管。在三次風(fēng)管下面安裝了我們?nèi)〉脤＠麢?quán)的回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐，并配套了取得專利權(quán)的垃圾喂料機(jī)。生活垃圾由廣元市環(huán)衛(wèi)處運(yùn)輸隊(duì)從正運(yùn)向垃圾填埋場的垃圾車臨時(shí)調(diào)來，可以說，垃圾為隨即抽取的新鮮綜合垃圾。焚燒穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，水泥窯產(chǎn)量10.5t/h，垃圾焚燒量約2t/h，折合生產(chǎn)1t熟料焚燒0.2t垃圾。三次風(fēng)管熱風(fēng)溫度為600℃時(shí)，垃圾焚燒溫度大于950℃。垃圾在焚燒爐內(nèi)停留時(shí)間超過30分鐘，焚燒煙氣在爐內(nèi)溫度大于900℃段的停留時(shí)間超過1秒鐘，由于焚燒煙氣出焚燒爐后通過管道進(jìn)入分解爐，分解爐內(nèi)溫度超過900℃，焚燒煙氣在大于900℃段總共停留時(shí)間將超過5秒鐘。試燒過程，通過調(diào)整分解爐的喂煤量來彌補(bǔ)垃圾熱值的波動(dòng)，穩(wěn)定分解爐溫度，系統(tǒng)未出現(xiàn)結(jié)皮等明顯影響生產(chǎn)的現(xiàn)象。由于資金限制，試驗(yàn)配置的硬件設(shè)施做不到把垃圾灰渣直接送入回轉(zhuǎn)窯，現(xiàn)在把垃圾灰渣作混合材使用，垃圾中有害物質(zhì)對(duì)水泥生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量無影響。該試燒工作將通過長時(shí)間的試燒，進(jìn)一步驗(yàn)證焚燒垃圾對(duì)環(huán)境、水泥生產(chǎn)、產(chǎn)品品質(zhì)的影響，并對(duì)比其它垃圾處理方式，研究其經(jīng)濟(jì)性。

　　四、水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾的友好性
　　水泥生產(chǎn)使大量廢棄物變廢為寶并改善了水泥性能，如煉鐵的高爐礦渣和粉煤灰，它們的利用不僅使其本身變廢為寶，而且對(duì)水泥的安定性等品質(zhì)起到明顯的改進(jìn)作用。同樣。天臺(tái)水泥廠的試驗(yàn)表明，水泥生產(chǎn)同樣能使城市生活垃圾變廢為寶。

　　我國城市生活垃圾主要由廚余、紙、塑料、橡膠、衣物、木竹、落葉、玻璃、金屬及灰渣組成。統(tǒng)計(jì)資料表明，城市生活垃圾的熱值、水分、灰分平均分別在5000 kJ/kg、48%、25%左右。城市生活垃圾含有的熱量，先進(jìn)國家十分重視通過垃圾焚燒的方式來回收。垃圾焚燒發(fā)電是常見的熱量回收方法，它存在噸投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高，熱能利用率，灰渣要另行處理，廢氣中有害氣體含量高，處理系統(tǒng)復(fù)雜等缺陷。與垃圾焚燒發(fā)電相比，水泥工業(yè)處理城市生活垃圾具有明顯的優(yōu)勢。

　　水泥工業(yè)焚燒垃圾用新型干法窯處理，目的是利用垃圾的熱量節(jié)省燃料和垃圾燃燒后的灰渣替代原料，生活垃圾一般從分解爐以后的窯系統(tǒng)加入，在這里有大量的新生CaO和過渡性熟料礦物，對(duì)有害物質(zhì)的不良作用有抑制作用?？梢詼p低二噁英等有害氣體的排放。垃圾中還含有較多的重金屬離子，這些重金屬離子在水泥熟料形成的過程中大部分被包熔進(jìn)去，有利于形成晶體缺陷，對(duì)提高熟料強(qiáng)度有利，同時(shí)，金屬離子參與的多元體系能降低熟料的燒成溫度，節(jié)省煤耗。水泥窯焚燒垃圾比焚燒垃圾發(fā)電爐和危險(xiǎn)廢物焚燒爐溫度高，有良好的高堿性環(huán)境，對(duì)有害、有毒物質(zhì)摧毀徹底，對(duì)大氣污染程度低。水泥窯尾采用袋除塵器會(huì)取得更好的效果。垃圾中的重金屬離子在水泥熟料形成的過程中被預(yù)先包熔一次，水化時(shí)再次封固，其溶出量應(yīng)該更少。因此，水泥窯焚燒垃圾，產(chǎn)品制成的混凝土對(duì)水環(huán)境具有友好性。可以認(rèn)為，垃圾中對(duì)熟料的燒成和產(chǎn)品質(zhì)量無不利影響，妥善利用了垃圾的熱量和物質(zhì)，消除垃圾對(duì)環(huán)境的污染，具有比其它焚燒方式更好的環(huán)境友好性。

　　五、水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理城市生活垃圾的經(jīng)濟(jì)性
　　城市生活垃圾的利用價(jià)值體現(xiàn)在熱能利用和物質(zhì)利用兩方面。垃圾焚燒發(fā)電只能利用其替代燃料價(jià)值，其灰渣還必須付出成本去處理。水泥工業(yè)處置城市生活垃圾既利用了熱能，還利用了物質(zhì)。水泥工業(yè)利用垃圾焚燒的熱能利用率比其他方式高，比垃圾焚燒發(fā)電至少高出50%以上。

　　現(xiàn)有新型干法水泥窯處理城市生活垃圾，試驗(yàn)表明，以水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理的方式，生產(chǎn)1噸熟料可處理垃圾0.2噸，以日產(chǎn)1000噸水泥熟料的水泥廠計(jì)算，每天處理城市生活垃圾200噸，處理城市生活垃圾噸投資7萬元，新增加投資1400萬元，低于衛(wèi)生填埋投資，僅是垃圾焚燒發(fā)電單位投資的1/10。每年運(yùn)行280天，處理垃圾5.6萬噸。處理每噸垃圾電耗20度，電費(fèi)18元，全年電費(fèi)100.8萬元。系統(tǒng)增加工人30人，每人年工資福利4萬元，計(jì)120萬元。處理垃圾部分設(shè)備年折舊，管理費(fèi)等其它費(fèi)用，每年花費(fèi)100萬元。按投資利稅率20%計(jì)算，1400萬投資利稅總額為280萬元。處理垃圾支出費(fèi)用合計(jì)600.8萬元。

　　年處理垃圾5.6萬噸，工廠節(jié)省了燃料和原料。燃燒每噸含水分48%熱值5000kJ/㎏的垃圾，考慮到低熱值燃料對(duì)高熱值燃料的替代率和焚燒爐的熱效率，相當(dāng)于燃燒0.16噸原煤。1噸垃圾焚燒后約產(chǎn)生0.22噸灰渣代替水泥原料，相當(dāng)于烘干后的粘土。若原煤每噸500元，烘干后的粘土每噸40元，垃圾熱量和灰渣的利用價(jià)值為：0.16×500+0.22×40=88.8元，即每噸垃圾利用價(jià)值88.8元，工廠節(jié)省燃料和原料費(fèi)用5.6×88.8=497.28萬元。

　　處理垃圾支出費(fèi)用與工廠節(jié)省燃料和原料費(fèi)用的差額為600.8-497.28=103.52萬元。處理噸垃圾成本為103.52/5.6=18.5元。

　　該成本低于現(xiàn)行城市生活垃圾處理成本最低的填埋方式最低的35元/噸成本。若國家把垃圾焚燒最低處理成本90元/噸的一半補(bǔ)貼給處理垃圾的水泥廠，水泥廠處理1噸垃圾即可額外獲利45-18.5=26.5元。日產(chǎn)1000噸新型干法水泥窯生產(chǎn)線年處理垃圾5.6萬噸，可獲額外利潤148.4萬元

　　若原煤價(jià)格上升，每噸垃圾利用價(jià)值也隨之升高，處理垃圾支出費(fèi)用與工廠節(jié)省燃料和原料費(fèi)用的差額減小，甚至工廠每年可從處理垃圾中獲取利潤?？梢姡济簝r(jià)格愈高的地區(qū)，處理垃圾經(jīng)濟(jì)效益愈高。再加上處理垃圾補(bǔ)貼資金，處理垃圾的效益相當(dāng)可觀。

　　新建5000t/d水泥廠處理城市生活垃圾，投資約6億元，年產(chǎn)水泥180～200萬噸，焚燒垃圾30萬噸。 水泥廠的產(chǎn)品按300元/噸計(jì)價(jià)，年產(chǎn)值最低為54000萬元。日處理1000噸的垃圾焚燒發(fā)電廠，按進(jìn)口設(shè)備計(jì)算，投資也約6億元，垃圾焚燒發(fā)電廠上網(wǎng)電價(jià)按0.7元/度，年上網(wǎng)電量1億度，年產(chǎn)值為7000萬元?？梢?，投資水泥廠處理城市生活垃圾比投資垃圾發(fā)電廠年產(chǎn)值高出7.7倍。即使國產(chǎn)設(shè)備計(jì)算，日處理1000噸的垃圾焚燒發(fā)電廠投資要超過3億元，建設(shè)水泥廠處理垃圾，其投入產(chǎn)出比更佳。

　　現(xiàn)在城市生活垃圾處理的運(yùn)行費(fèi)用由政府以各種形式補(bǔ)貼。若把現(xiàn)行對(duì)垃圾處理最低運(yùn)行費(fèi)用補(bǔ)貼給處理垃圾的水泥廠，政府為處理生活垃圾僅花費(fèi)了最低補(bǔ)貼，而水泥廠處理垃圾多得到利益，水泥廠把多得的效益用于工廠的環(huán)境保護(hù)，將使水泥廠的生態(tài)環(huán)境更友好。

　　六、結(jié)束語
　　　水泥工業(yè)處理城市生活垃圾采用，除水泥生產(chǎn)線用地外，不需要征用大量土地，沒有對(duì)地下水的污染，沒有固體廢棄物外排，對(duì)大氣的污染也可減到極輕的程度，是最徹底的處理方式，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，投入產(chǎn)出比高，值得各地環(huán)保部門和市政部門采納。同時(shí)，水泥工業(yè)是高能耗、高資源消耗的產(chǎn)業(yè)，2007年全國水泥產(chǎn)量達(dá)13.5億噸，今后還要繼續(xù)增長，資源和能源消耗巨大。水泥窯和垃圾焚燒爐聯(lián)合處理垃圾，使固體廢物所具有的熱量和物資轉(zhuǎn)化為水泥工業(yè)的替代燃料和替代原料，達(dá)到了節(jié)約能源和廢物處理的雙重目的，達(dá)到政府和企業(yè)雙贏，環(huán)境和效益雙贏的目的。