水泥窑协同处置废弃物技术研究及工程实例 (1)

废弃物利用ＲＥＣＹＣＬＥＯＦＷＡＳＴＥＳ水泥窑协同处置废弃物技术研究及工程实例胡芝娟，李海龙．赵亮，沈序辉．郑金召（天津水泥Ｔ业殴计研究院有限公司．天津３（３０４００）擅耍：阐速是津水泥工业设计研究院有限公司经过十奈年淳・ｏ研究．结合水泥窑炉摊作条件．针对中田田废处置客观环境．研发出一整套针对城镇污水处理厂污无、生活垃圾、污染土等废弃物的水泥窖协同处置技术，以度在实践中得到检验、推广的情况和工程蠢例。关■词：水泥窑；协同处１；废弃物２０世纪７０年代初以束，Ｖ．ｔｉ卅ＩＩ率－美同、泼拌物作为替代燃料和原料（ＡＦＲ）在水泥窑叶１成功地进行ｒ协同处理，使用特代性燃料和原料能减少废齐物对环境的影响．能安全地处暨危随废弃物．能减少温室气体排放．减少碰拌物处理成本．降低水泥下业生产成本作＜巴塞尔公约》的条文巾．水泥生产过私中危险废卉物的悱同处理方法已被认为是对环境尤害的处理方法．这说明了水泥牛产过程巾对危险废彝物进行梆同处理的适州性．以及研同处理的先决条件。水泥丁业消耗了大城的自然资源和能源．同时也为全世界城市和基础设施的发腱和现代化做Ｈ｛丁贡献，水泥工业及其行业协会通过优化自然资源的使用和减少整体的能源消耗谯不断嫂＊环境质吊．水过使用替代性燃料和原料啦当遵守些纂奉１水泥窑协同处置废弃物原则理特点水泥岔济蚓处置ｊ；ｌｆ鼻物．￡蛋利用水泥高温煅烧窑炉焚烧处理踱牟物．在焚烧过程巾．有机物彻底分解无鲁化．产生的热量破水泥牛产回收，实现能撞利ｊ｝ｊ的最大化．灰渣作为水泥组分直接进＾水泥熟料产品中．宴现资源化的同时儆到废弃物的彻底减扯化．１．１水泥生产工艺筒介典唰的新型叶＝法水泥生产Ｉ：艺见鲥Ｉ。水泥牛产需要大蜃朦材料靠对娘料进行开采，研翳和均化之后．碳瞌钙分解彤成的氧化钙与－氧化硅、氧化舒｛和氧化铁在回转辩内通过高潞固丰Ｈ反戊生成熟料。熟料与石膏和其他成分在一起碾磨得到水泥．，利埘水泥网转杯处理废弃物，币仅具有焚烧法的减容减址化特征．且燃烧后的残淤成为水泥热料的一部分．不蒜要埘焚烧灰进行填鲤处站，娴气薨烧御底．徭染物形成总址显著降骶．是一种谛ｉ古有效的污泥处置技术。规则和原则。等前公众最为关注和讨论最多舶生态同题是温宦气体、全球娈暧非冉中性化石燃料的有效利用、毒性残留物莘¨水１一资源的蒋絷而商界人１’划１．２水泥窑协同处置废弃物定义水泥｛｝；协同处置废弃物屉指往水怩生产过挫中使川废卉物．片从中ｍＩ收物质千１】能咕的垃程，废卉物ｎＩ在小同的喂料点进入水泥生产过程，最常她的是：｛；ｆ头￡燃烧器、岔尾娴室Ｉ。升炯道、颅分解炉、分解炉的２次风风管进ｎ蔓戈注成奉竞争力仝球竞争和利润。如何在环境侏护和经济利益之扣ｌ取得平衡．乃是当今社会所面ｌ晦的挑战．以Ｆ详述天津水泥１。业设计研究院有限公司（简称天津院）研发出的整岱ｆｔ＇Ｘ；Ｉ城镇污水处理厂污泥生活垃圾、污染土等废弃物的水泥窑协同处置技术．以及在实践巾的检验和推广。１日《Ｈ＆￡＃Ⅲ日２００８ＢＭ∞∞３ｒｎ＆Ｈｍ《彝＃Ａｍ＊ｇ．ＩＪ∞¨ｔ《￥＆鞋§ｍ兜废卉物焚烧残潦甚节一｜ｒ按照与传统原料一样的喂料方式被喂八崭系统中．例如迎廿正常的原料喂料系统｛ｎ禽有。ｆ在低温时挥发成分（例如烃）或二嚼英等剧毒有机物的废弃物必须喂人窑系统的高温区．２０’１４ＣＨＩＮＡＣＥＭＥＮＴ万方数据４５９ｒＲＥＣＹＣＬＥ０ＦＷＡＳＴＥＳ废弃物利用澄■孙ｌｌ』ｊ＾Ｍｍ㈣ｔ（３）叫转窑内碱性环境＇ｌｑＪＪｋ酸性‘ｔ体和除水银铊以外的绝大部分巫金属排放。（４）町选择不同温度点处置废弃物，一苣；耋ｉ擗开：曝萆等右毒有害气体产毕４万方数据４６中■木遐２０１１㈣再㈣㈣０．６－１＊ｊ℃＃＃Ｉ鬈羰：薯轰嬲髫；．氘篙＋篙譬：：‘“——磊ｌｆ。＊７ｍ№¨ｍ∽《ｎ再ｍⅨ，ｒ＃，ｍ镕ｌｍ＂＃ｆｍ＊ｌｍ＊０左右，Ｃｌ元素则控制在０．０３％～００４％吼下。工程实例№‰ｍ扎女＃物ｍｈ姆镕ｆ，％Ａｍ№ⅫＨＫ＾≈№２．３以下介绍北京金隅集团城市工业废弃物综合处置示范线。．＊ｆ℃＃＃蓦；尝≮黟”８”８“””““４””“４““ｆ＊ｆ；篱Ｈ４“４州１“４彬ｉ悼应用这些替代燃料一般不会对分解炉的气流的停留时间有额外的要求，采用正常的操作方式能满足废弃物的处置利用。适当减小固体废弃物颗粒直径．可以确保废２００５年ｌｏ月，由天津院设计的北审金膳集捌北京水线３０００州熟料，具有年处置废弃物ｌｏ万ｔ的能力．实现了废弃物减量化、无害化、资源化处置。该水泥厂被国家发改委评为第一批周家循环经济试点单位同时该厂被英国《国际水泥评论》杂志誉为“生态友好型企业”（见表２）。２。天津院技术特色弃物在分解炉内保待更好的燃烬度。嘶㈣酵硼群醐旧十９１｛＊在利用水泥窑协同处置固体废弃物万面，天津院重点立足于危险废弃物及部分附加值较高的Ｔ业废弃物Ｒ女Ⅻ＊《垃。“”竺’３”譬“”ＩⅡＨ｛ｆｇＪＩ刚‘‘’努；罨“４”Ｉ‘“８ｆ茹ｊ乒…８ｍ“堡Ｚ兰笋““㈠““。４ｌ”一，Ｍ＊＊№ＥⅡ：！二芝翌釜！Ｉ黧竺曼．警－竺主：！：耋！：废弃物数据来看．目前国内锟少有专ｆ１对废弃物进行分散、稳定、均质化的预处理公司，与国外采用均质和凋热处理过的废弃韧不同．国内水泥厂熊采用的废弃物热值、成分渡动很大。国内可供处理利用的废弃物往往含有较高的水分和有害物质成分，仪仪是利用水泥厂进行销—丁一《鼯拼１酮ｎ霸蕊７＿＿—丽—～一订ｉｊｉ疆贾鹾锺酉５一—Ｌ——３＿Ｉ—赢ｔ赢＊ｌ，Ｉｍ骊Ｆ孺ｒ……二＝：∑＊代＃州¨＊｛％ｍＥ＃＃＊‰ＥⅨ＂Ⅲ｝‰４１｛Ｊ３能源回收为辅的原则。基于以上观点，危险废弁物预处理主要包括：破碎（将同体废弃物破碎至水泥窑接受的要求）；混合调质（对不同来源的废弃物完成混台调质均化，达到稳定成分的要求）。多种废弁物项处理流程见图２。针对生活垃圾热值低、灰分大、ｆ化困难的特点．采用其他焚烧处置工艺往往具有较高的运行成本。利用水泥窑协同处置生活垃圾可以屁著降低固定投资和运行成本，具有较高的杜会效益，废弃物中的硫、氯、碱含最对水泥厂生产有较大的影响，水泥行业的控制标准为，折合至人窑生籽其硫碱兀索的当量比５ｔＲ应控制在该生产线利用水泥窑协同处置工、匠匠弄砀的示范生产线在投产扶年即基本达到设计规模．已经实现多年的连续稳定运行３水泥窑协同处置污水处理厂污泥污水处理厂污泥是污ｄ蝉理后的产物，是一种由有机残片细菌茁体无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体．污泥的主要特性是含水率高（可高达９９％以１－），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小呈腔状液态．它是介十渡体和同体之间的浓稠物．可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固倒焉；一怄习’＿一…。．竹．－．厂垃一々”Ｖ‘粉‰…蝻…，…的质．如不加以妥善处理，任意排放，将会造成口蛐万方数据ｒ，勇，，葛一守歹＝『ｋ嚣裟裳黧篡ｌ－．－．‘立・Ｌ刁．串连，１．．ｆ＞，７‘Ｉ．！一．］Ｌ，一．）３２．１趺嚣水泥窑系统协同处置污泥的主要技术路线‘ｌ一：一，．－圈２多种废弃翱预处理流程田’ｌ＝专９，。’上一．目前灭津院协同处置污泥技术路线主要有：（Ｉ）利用水泥窑西同处置干化，半国，ＲＥＣＹＣＬＥＯＦＷＡＳＴＥＳ废弃物利用油．采用问壁十燥Ｔ岂干化污泥．干污泥人帘替代燃料利用（见网５）干化的污泥，在窑尾加入；（２）湿污泥，经过泵送直接入窑尾炳室；（３）外运米的Ｈ泥焚烧藏渣．可通过水泥原料３．２水泥窑系统处置污泥的预处理要求Ｅ！兰Ｊ．＋Ｅ！兰门配料系统处置，ｒ］．ｒ］窑原科．其碱碱元素的当量比应控制在圣堪卜甲产岖Ｉ堡犟ｒ１镡塑ｌ’ｌ竺牵堡兰ｒ＿—＿．墼堡！塑ｌｌ棚附ｌＬ！鲨一ｄ蠢扛圆产控制污泥的合理处置规模．ｏ二＝ｊＦ二Ｊ放—ｆ控制在ｏ０３％～００４％以下。ｌ＋ｔ３．３利用水泥窑直接焚烧处置污泥Ｌ—』星盘—ｆ３．５利用水泥窑赞烧处置干化／半干化污泥ｒ—叫＃ｌ３．５Ｉ通常水分在６０％一８５％的市政污泥可以利用水泥窑直接焚烧处置。其主要流程见图３。田５利用水泥窑废热烟气间接干化污泥的工艺流程框图Ｉ＆＾％∞＃☆ｒ＿—叫Ⅲ＃■ｔ干化污泥的燃烧特性千化后的污泥摹本为细的颗粒状，其特点是：发热一—生＿一豳３水泥窑直接赞烧处Ｉ湿污泥流程圈睦竺！！＿』１１｝Ｔ纠医磊；；ｉ］量低、着火点低、燃烧过程形成的Ｅ灰多．燃烧时间短。以上特点费定利用水泥窑处置干化，半干化污泥不适合作为原料配料大规模利用，麻当尽可能在分解炉、窑尾烟室等高温部位投人．咀保证焚毁效果。３．５．２水泥窑焚烧处置干化／半于化污泥的主要流程干污泥人窑的丁艺流程书要如下来自干污泥储藏仓的槽泥经皮带秤计量后．经双道锁风阀门进＾分解炉．分解炉内部增设污泥撒料盒在撒料盒Ｆ方没置压缩孛气进行欧堵和干污泥的抛洒分散．如干污泥仓布置离窑尾鞍远，也町采用气动输送．利用罗茨风机作为动力经管道输送进人分解炉Ｆ污泥燃烧采用单通道喷管即町．３．５３．４利用水泥窑废热干化污泥３．４１水泥生产的废热利用利用窑尾废热烟气千化污泥，必须优先保证原料磨、原煤磨生产用风为前提。在利用水泥生产线废热干化污泥的生产实践中．可通过合理调整水抛窑系统预热器的级数或设置部分旁路烟气实现污泥于化与水泥生产原料烘干的统一。水泥工业余热发电技术应用较广泛．采用余热发电可提取部分或全部蒸汽作为污泥十化的热源使用。３．４３水泥窑焚烧处置１二化／半ｆ一化污泥对水泥窑系统２利用水泥窑烟气直接干化污泥工艺根据干燥设备的不同，分为直接干化工艺和间接干的主要影响利用康泥窑处置生活污泥．对水泥窑系统的影响主要体现在：（１）水泥窑系统总通风量也适当增加．对应高温风机风量应考虑增加：（２）烧成系统总换热效率有轻微的变化，窑尾废气温度有所升高；（３）余热发电的操作参数及发电量。３．６污泥赘烧灰渣替代水泥生产原料利用在污泥焚烧灰渣作为替代原料利＿ＬＩｊ之前．应仔细评估硫、氯、碱等可能弓Ｉ起系统运行稳定性有害元素总输人量对系统的影响。这些成分的具体验收标准，应根据协同处置污泥性质和窑炉具体条件．单独进行确定．３．７工程实例３．７１广州越壤水泥有限公司６０００ｆｆｄ生产线处置污化工艺。对于采用烟气直接干化污泥工艺必须严格控制烟气氧气含最，此时只能采用来自水泥窑窑尾废热烟气作为污泥干化的热源实用。工艺流程见图４。对现有主流水泥生产线，在不考虑余热发电前提下，采用烟气直接干化含水率８０％的湿污泥，其能力约为每Ｉ０００ｔ熟料生产能力可配置８０－－１２０ｔ污泥干化能力。．＝＝—＿＝＝＝一Ｌ墨—！Ｊ一，悭兰！＿Ｊ，ｌ苎璺苎［；ｉ；—卜争臣五磊ｉ—卜刮ｉｉ二ｉｉ—ｈＴ申匿苎翌塑竺！ｌ也！！＿Ｊ々Ｉ！璺垫ｌ畸１墨！竺兰ｌ田４利用水泥窑废热烟气直接干化污泥的工艺流程框图３．４瓦—弄］—ｉ司剖＿ｉ谣ｉｉｌ÷厂百三菘五ｉ］３利用水泥窑烟气间接于化污泥Ｉ艺采用牛产过程烟气为热源依靠换热锅炉加热导热一４｝一，ｌ塑王曼垫ｌ泥工程广州越馒水泥有限公司位于广州市花都区建有一条６０００ｆｆｄ熟料生产线。２００７年１１月该公司委托天津院设计利用现有同转岔处理含～８０％水分污泥的工程、４８中一水泥２０１Ｉ万方数据４天津院经过克分的分析计算井结台现有的场地及厂方的资金情乱勺厂方协商确立了日处理６００１含水８０％污泥的１二程规模．具体内容如下：建庵ｌ『处理乍活污泥６００ｔ（含水率８０％）的干化处置中心，干化后含水＜３０％的半干污泥通过新建的接ｕ设备在水泥熟料烧Ｊ止系统巾焚烧处理。２００９年３门完成污泥生产线的点火调试Ｔ作．２００９年８Ｊ】起开始洼续处置广州市城区干燥后的颗粒和气体经过旋风分离器和袋式收尘器后．颗粒从工艺气体中分离出来，经冷却螺旋冷却后污泥颗粒送人水泥窑中焚烧。干燥分离的蒸汽经过离心机抽取循环后．经过热交换器重新被加热返至于燥器的始端。本工程解ｊ尧当时北京２５％的污泥处置问题，净化了环境．节约了能源并且对污泥进行再利用，取得了良好的社会效益和环境效益。的市政污泥污泥干化采用的废热米ｆ｜现有的熟料生产线预热器出『１窑尾废热烟气废热烟气经管道输送至干化车问．通过风机升压后鼓人１．燥机十操室进口需爱干化的温污泥由专用的输送装置送至污泥储料小仓然后送４重要污染物的监测利用水泥窑坍同处置废弃物应遵循标准为《水泥工业大气污染物排放标准ＧＢ４９１５—２００４》和《生活垃圾焚烧污染控制标准ＧＢｌ８４８５—２００１）；对要求较高的地区，可参考采用《危险废物楚烧污染控制标准ＧＢｌ８４８４一２００１》或借鉴欧盟《废物焚烧２０００／７６／ＥＣ指令》。利用水泥窑协同处置废弃物必须对重要的污染物进行定期监测，污染物及１＿艺参数检测见表３。到ｔ：燥机。在于燥室内气吲阿相进行对流刊ｆ燥．完成热交换后的污泥和烟气一起进入袋式收尘器．收巾后的ｆ：泥污泥颗粒通过锁饥Ｌ卸料闷后由胶带输送机提升机送人成品污泥储仓．干燥后尾气蠕处理后排放，泼顶¨的丰机装备为崮产装备．蓝投资比采用进ｒ丁日＿矗疆＊釉Ｉ聋强碌瓣孺装备甘省～５０％．Ⅲ｝＿ｏ…‘”Ｌ’“ｆ№ｍ＊Ⅻ￡Ｍ４４““４“ｒｍ＊ｍ《缸陵日处理８０％水分污泥６００１项¨，年处理污泥１８‘’‘叭Ⅵ”ｏ毗㈨’”１”１６万【＋若污泥的干基热伉摧１６７８５ｋＪ／ｋｇ计．每年使＿＿雨至歹丁万—ｒ５ＨＣＩ叠五不可州、十百百＝ｉ；＿ｉｉ百■——水泥厂节省１８万Ｌ标煤２００９年３门投人运行．经过一年多的运行．表明系统适应能力强运行非常稳定．处置能力超过预期指标经济技术指标优良，利用水泥窑协同处置废弃物的职业健康与在利川水抛窑协同处置污混的职业健康与安全方安全面必须坚持以下基本原则：（１）在工艺设计、生产管理必须形成完善的现场危险规避机制。通过建屯良好的基础设施（气体．异昧、粉坐、渗人地下水或地表水、防火等的技术方案），合理配置物料流和人流的布局．并设置合理的安全操作制度，建立安全教育培训机制。（２）形成严密的安伞与保卫体制；车间管理应设置兼职的安全员并通过Ｔ厂的安全１＿程师实现污泥处置的垒过程安全管理：（３）废弃物处置全过程的信息追溯。（４）针对不同的岗位及进行不同层次的安全培训。在新工厂开始协同处置污泥前之前，必须对管理层和技术核心进行培训．组织实地参观和学习；必须完成对新工人和分包商关于危险作恤方面的培训。建立对相关员１二定期的再认证。（５）完善紧急事件和污泥处霞过程遗撒的响应计划。应急计划应包括邻近的企业和有关政府部门的．良好的、正规的紧急事件和安发的污泥遗撒响应计划，定期做紧急事件应对演习。口越慢项目的意义在于通过所采用的技术路线充分利川水泥窑的余热和处置能力使丁＿业污泥／生活污泥的处理达到低战奉运行．并町达到稳定化戒量化、无害化和资源化的目的．为解决长期困扰的Ｔ。业污泥，生活污泥处理问题．寻求一种有效利Ｈｊ的途径．为仝目污泥的减量处理和有效利用提供Ⅱ；范作用．此坝【Ｉ的鬟施４ｉ但右很好的社会效益而且肯省丁资源．彻底地排除污泥无害化处理技术领域中最终处置时所付…的巨大环境代价从根本上消除城ＩＨ牛活巾威胁着人们健康生存的卟隐患使巾忿环境与赞源冉十利Ｈｉ走上一Ｔ持续发展的道路３．７２北京水泥Ｊ污泥丁程奉１－程是利崩水泥窑系统的热最将含水８０％的污水厂污泥于化至含同率为６５％的１＃干污泥．然后＾窑焚烧处置二县处理诹ｆｉ泥５００ｔ年处理ｉ６万ｔＴ程建设币位１Ｅ京水泥厂位于北京市吕半医２００８年１１月２８日开１９，２００９年地建完．２０Ｉｏ年６Ｈ调试完成本Ｉ程干化技术属于问接十ｆｔ工艺系统热源秉用从水测窑系统取出高温热后进行换热．热最通过热载体传给干燥设备进行污抛干化。万方数据