CN101028628A - 利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法 - Google Patents

Abstract

一种利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，将城市生活垃圾简单分选出部分或全部建筑垃圾后，进行脱水、破碎，然后调整石灰饱和系数，并加改性助烧剂和粘结剂，制成垃圾衍生生料或生料块，再利用水泥窑煅烧成水泥熟料。本发明充分利用现有水泥厂设施和场地，工艺简单，投资少，上马快，无二次污染，彻底解决垃圾废液污染，是一种城市生活垃圾无害化、资源化、能源化处理的新方法。

Description

利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法

技术领域：

本发明涉及环境保护技术中城市生活垃圾无害化、资源化、能源化处理的新方法，具体涉及一种先将城市生活垃圾处理制成垃圾衍生生料或生料块、然后再利用水泥窑烧制成熟料的新方法。

背景技术：

目前国外开发使用的生活垃圾处理方法有焚烧、热解、气化包括RDF等热处理技术和主要为填埋气利用的生物转换技术，发达国家垃圾处理已从卫生填埋转向焚烧。如美国，因土地辽阔，以前主要以卫生填埋法处理垃圾，但近年来发现曾经严格防渗处理的填埋场垃圾对环境的不利影响很大，不得不又将填埋垃圾挖出来重新处理。欧美各国已经强调填埋只能是最终处理的手段，而且只能是无机垃圾。

目前我国城市生活垃圾的“无害化处理”方式有卫生填埋、堆肥、焚烧三种。但存在利用效率偏低、利用规模较小、二次污染严重、投资大、经济运行性差等问题。

卫生填埋：优点是简单，致命缺点是场地防渗施工难以达到要求，渗沥液对地下水及土壤造成长期严重的难以预料的污染，并随腐败的过程释放出大量有毒有害气体，其填埋沼气热值偏低，一般约800kj/m³，沼气量很不稳定，净化过程也易产生二次污染。事实上，绝大部分填埋场已成为即时和长期的污染源。

堆肥：可利用腐植物肥效造有机肥，但污染带来生物链安全问题，并影响土壤的可耕性。

堆肥：可利用腐植物肥效造有机肥，但污染带来生物链安全问题，并影响土壤的可耕性。

垃圾焚烧及发电：工业发达国家已有100多年焚烧垃圾的经验，城镇生活垃圾因长期污染隐患的出现已从卫生填埋转向焚烧给城镇供暖供电。优点是减容率高，但投资大运营费高。从国内外垃圾焚烧及发电厂的运行状态来看，普遍存在着二次污染、酸性气体腐蚀严重、控排污染费用高等问题。垃圾发电厂发电效率一般在10％以下，最先进的也只有10～15％。

RDF及热解造气：RDF须对生活垃圾严格分选，去掉不燃物，干燥、粉碎，还须添加10～40％的优质煤或焦油等确保稳定燃烧。垃圾热裂解造气需制成RDF料球热裂解。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种充分利用现有立窑水泥厂或旋窑水泥厂作为生活垃圾堆场和处理厂，无需再建专业垃圾焚烧炉，并充分利用生活垃圾中的可燃物能量和无机物，并能弥补一般焚烧废弃物工艺过程中的不足、有效控制二次污染、彻底解决垃圾废液的污染、工艺简单、投资少、上马快、兼具垃圾处理与水泥生产双功能的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法。

本发明采用的技术方案是：将城市生活垃圾简单分选出部分或全部建筑垃圾后，进行脱水，破碎，然后调整石灰饱和系数，并加改性助烧剂和粘结剂，制成垃圾衍生生料或生料块，再利用水泥窑煅烧成熟料。

上述技术方案中的分选出建筑垃圾指在分选皮带上人工分选或利用惯性分选机、滚筒筛及振动筛或其它机械分选掉块粒状砖瓦、陶瓷、玻璃、卵石等，以减少破碎能耗，并有利于煅烧。

上述技术方案中的脱水，指生活垃圾含水量较大时所采用的压缩脱水或压缩真空脱水或挤压脱水，对于水份含量不高的生活垃圾无需脱水。

上述技术方案中的破碎指采用剪切式破碎机或滚刀式破碎机或其它机械对生活垃圾进行碎裂。

上述技术方案中的垃圾衍生生料或生料块指可部分或可全部替代水泥厂传统的生料或生料球的生活垃圾制成物。

上述技术方案中的调整石灰饱和系数，指通过加生石灰、熟石灰、石粉、电石渣及其它含钙材料中的一种或几种，调整生活垃圾灰渣成份的石灰饱和系数至0.4～1.0。

上述技术方案中，制成垃圾衍生生料块时采用压机或振动式压机或螺旋挤出成型机或对滚机或辗压成型。

上述技术方案中的改性助烧剂，指为促进垃圾衍生生料或生料块良好烧成所加的助熔助烧等组份，包括各类生料助烧剂、助燃剂、矿化剂、助熔剂、工业废渣、尾矿及硫酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氟盐、氯盐、氟硅酸盐、氟铝酸盐、高锰酸盐、高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、环烷酸盐和其它有机酸盐、硬脂酸、二茂铁及其它有机物、煤及其它含碳材料，硅灰石、长石、稀土、霞石、硅藻土中的一种或几种，掺量为生活垃圾量的0.1‰～15％，视生活垃圾组成变化及使用要求调整。

上述技术方案中的粘结剂，指为制成垃圾衍生生料块所加的促进成型固化的粘结组份。包括无机粘结剂如膨润土、水泥、石灰、水玻璃、硼酸盐，有机粘结剂如沥青、煤焦油、佩利多、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉及改性淀粉、动物胶、植物胶、各类纤维和纤维衍生物及其它合成树脂，有机和无机复合粘结剂如消石灰+糊精、有机物+膨润土，掺加量为生活垃圾量的0％～10％。

上述技术方案中，首先要对进场的城市生活垃圾进行消毒除臭，这种消毒除臭指布散或添加消毒除臭剂或生石灰或消毒除臭剂和生石灰。最后的垃圾废液的灭菌、絮凝、压滤具体是指添加消毒剂、絮凝剂等进行灭菌、絮凝、吸附脱色，经板框压滤机或厢式压滤机或其它机械处理为滤饼和清水。上述消毒除臭剂、消毒剂、絮凝剂均为市售产品或市售原料的复配物，板框压滤机或厢式压滤机也为已有技术。

本发明的技术原理：

1.将城市生活垃圾视为可再生的低热值能源。生活垃圾和煤的组成都可分为有机质和无机质两大部分，有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，无机质包括由硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、硫、氯等元素组成的矿物质和水。从去掉建筑垃圾后的生活垃圾的灰渣物理组成来看，主要为砂粒、水泥石灰粒、煤渣、泥土及其它，这为水泥企业同时利用生活垃圾的可燃物能量和无机物创造了前提条件。

2.对分选掉建筑垃圾后的生活垃圾经适当调整石灰饱和系数并添加必要的改性助烧剂等，于1250℃～1450℃可达到良好的助熔烧成效果，即便是煤渣含量很高，成份波动很大，乃至含有较多砂粒的情况下，煅烧后的熟料仍可获得良好的物理力学性能指标，且不会造成安定性不良，尽管其熟料矿物组成及化学分析成份与普通熟料有显著差异，但不影响强度发挥及体积稳定性和耐久性，也不影响原有立旋窑产量。

3.从生活垃圾预处理工艺及煅烧制熟料工艺上完全消除了病原体微生物污染；利用碱性物料和高温窑况(立窑1450℃、旋窑高达1750℃)消除重金属、二恶英及HCl、HF、SO₂、NOx等对环境的污染，并将HCl、HF、SO₂转化为CaCl₂、CaF₂、CaSO₄连同重金属元素等成为水泥熟料烧成的矿化剂，NOx在富燃气氛中被添加剂催化还原为N₂和H₂O；垃圾废液集中经灭菌、絮凝、吸附脱色后压滤分离为滤饼和清水，有机物脱除率可达96％以上，脱色率可达70％以上，滤饼返回利用，废水用于生料成球，完全消除了垃圾沥滤液可能的即时污染和长期污染隐患；为确保无烟排放，进一步改进水泥窑烟气处理系统，并对烟气采用碱性物料和活性炭吸收剂处理。

本发明解决了如下技术问题：①进场生活垃圾的即时消毒除臭；②对生活垃圾中建筑垃圾的分选；③生活垃圾的脱水；④石灰饱和系数的调整；⑤适应于不稳定垃圾组份烧成的改性助烧调整；⑥生活垃圾衍生生料或垃圾衍生生料块的制造；⑦垃圾衍生生料或生料块煅烧成水泥熟料；⑧烟气的彻底净化和无烟排放；⑨垃圾废液的无害化处理；⑩分选出的建筑垃圾的处置。

本发明特点和显著效果：

1.水泥厂即为生活垃圾堆场和处置厂，不需要建专业焚烧炉。

2.工艺简单、投资少、上马快，对立旋窑适应性强，技术简单可靠，适合于中国国情。

3.对进场生活垃圾进行即时消毒除臭，有利于清洁工作环境。

4.仅简单分选出绝大部分建筑垃圾，充分利用了生活垃圾中的可燃物能量和无机物。

5.通过适当范围调整生活垃圾石灰饱和系数及改性助烧剂等，制成垃圾衍生生料或垃圾衍生生料块部分或全部替代立窑厂生料球或旋窑厂生料，便于现有水泥企业立旋窑使用，窑系统改造投资少。

6.利用了水泥生产的高温窑况和碱性物料气氛对杂质及有害元素的广度吸收熔融，并将HCl、HF、SO₂等转化CaCl₂、CaF₂、CaSO₄连同重金属元素等作为水泥烧成的矿化剂，可弥补一般焚烧废物工艺过程的不足，有效控制二次污染。

7.对垃圾沥滤液集中进行灭菌、絮凝、吸附脱色后压滤处理为滤饼和清水，滤饼返回利用，废水用于生料成球，彻底解决了垃圾废液的污染。

具体实施方式：

将水泥厂改造成生活垃圾堆场及处置厂，首先对进场生活垃圾消毒除臭，然后简单分选出其中的建筑垃圾，对含水量高的生活垃圾进行脱水，再破碎，依生活垃圾预取样分析情况调整石灰饱和系数，并视情况加必要的组份如改性助烧剂、粘结剂等制成垃圾衍生生料或垃圾衍生生料块，最后送入水泥立窑或旋窑煅烧成熟料。其具体工艺技术方法及设备因情而异。垃圾废液集中进入第一级消毒池，经灭菌絮凝吸附脱色后压滤分离为滤饼和清水，滤饼返回配料，废水用于立窑厂生料成球，旋窑厂进入第二级消毒池处理合格后排放；分选的建筑垃圾其中玻璃回收利用，其它建筑垃圾或用于生料配料或用于制砖或用于筑路填埋；水泥立旋窑烟气收尘设施中增加碱性物料和活性炭吸附剂处理，确保无烟排放。

实施例1、某Φ3×11m立窑厂，生活垃圾汽车运输进厂内水泥坪，由一台移动式布料机布撒除臭剂和生石灰消毒除臭，铲车送入振动式卸料槽，卸入B1000×15000m设有拆包机和电磁除铁器的分选皮带上，人工分选掉建筑垃圾和大块竹木等，卸入两台间歇式压缩机真空压缩脱水，脱水后推出，经B800×5000m皮带机送入2台剪切式破碎机粗碎和细碎，细碎后生活垃圾经由带电子感应衡量器的皮带机输送至混料机，根据预取样分析情况，在皮带上由配料系统均匀添加生石灰及电石渣、改性助烧剂、粘结剂一起送入混料机，混合料经皮带送入压机，压制成240×90×90mm垃圾衍生生料块，部分经皮带直接送上立窑卸入立窑两肋以内逐层煅烧，部分送入堆棚码堆备用。生产中立窑中部上火块，窑况运行正常，烟尘正常、无异味，经改造的立窑袋式收尘器达到了“无烟排放”。经测算垃圾衍生生料块熟料产率为36.3％，平均日处理生活垃圾297.2吨，获垃圾转化的生态熟料107.8t/d，占立窑熟料总产量的35.9％。集中的垃圾废液加生石灰、絮凝剂等吸附脱色压滤后清水用于立窑生料成球。

实施例2、某厂Φ1.6/1.8×36m干法中空回转窑，原年产白水泥1.5万吨，经改造后用于处理城镇生活垃圾。其工艺流程为：生活垃圾汽车运输进厂即时布撒除臭剂和生石灰，铲车送入振动式卸料槽，卸入慢速分选皮带上，人工分选掉建筑垃圾等，卸入固定式压缩机压缩脱水，脱水后推出由皮带输送至剪切式破碎机破碎，碎裂垃圾经皮带送入堆棚。再由堆棚经皮带送至垃圾配料仓，石粉、改性助烧剂经提升机入配料仓，由电子皮带称配料后经皮带送入混料机，混合为垃圾衍生生料，再经皮带送入窑尾料仓，推挤送进干法中空回转窑，窑头用风及喷煤量由看火工根据窑内烧成情况确定(正常状况基本不用燃煤)。试生产中日处理垃圾量平均达238.4吨，日产垃圾生态熟料平均达81.3吨，吨生活垃圾熟料产率为34.1％。

Claims (10)

1.一种利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于将城市生活垃圾分选出部分或全部建筑垃圾后，进行脱水，破碎，然后调整石灰饱和系数，并加改性助烧剂和粘结剂，制成垃圾衍生生料或生料块，再利用立窑或旋窑烧制成熟料。

2.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的分选出建筑垃圾指在分选皮带上人工分选或利用惯性分选机、滚筒筛及振动筛分选掉块粒状建筑垃圾如砖瓦、陶瓷、玻璃、卵石。

3.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述脱水为压缩脱水或压缩真空脱水或挤压脱水，且必要时可取消脱水工序。

4.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的破碎指采用剪切式破碎机或滚刀式破碎机或其它机械对生活垃圾进行碎裂。

5.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的调整石灰饱和系数指通过加生石灰、熟石灰、石粉、电石渣及其它含钙材料中的一种或几种，调整生活垃圾灰渣成份的石灰饱系数为0.4～1.0。

6.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的加改性助烧剂指加生料助烧剂、助燃剂、矿化剂、助熔剂、工业废渣、尾矿及硫酸盐、硼酸盐、碳酸盐、氟盐、氯盐、氟硅酸盐、氟铝酸盐、高锰酸盐、高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、环烷酸盐和其它有机酸盐、硬脂酸和其它有机物、含碳原料、硅灰石、长石、稀土、霞石、硅藻土中的一种或几种，加改性助烧剂掺量为生活垃圾量的0.1‰～15％。

7.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于制垃圾衍生生料块所加粘结剂包括无机粘结剂或有机粘结剂或有机和无机复合粘结剂。

8.根据权利要求7所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，

其特征在于所述的无机粘结剂有膨润土、水泥、石灰、水玻璃、硼酸盐，有机粘结剂有沥青、煤焦油、佩利多、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉和改性淀粉、纤维和改性纤维、动物胶、植物胶、合成树脂，有机和无机复合粘结剂有消石灰+糊精、有机物+膨润土、动植物胶+无机物、有机物+无机物；加粘结剂的掺加量为生活垃圾量的0％～10％。

9.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于首先还要对进场的城市生活垃圾进行布散或添加消毒除臭剂或生石灰或生石灰和消毒除臭剂进行消毒除臭；产生的垃圾废液还要进行无害化处理。

10.根据权利要求1所述的利用水泥窑处理城市生活垃圾的新方法，其特征在于制成垃圾衍生生料块时采用压机或振动式压机或螺旋挤出成型机或对滚机或辗压成型。