CN101173196B - 垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，垃圾回收站的生活垃圾经过分筛处理、破包、破碎并充分搅拌、混合后，一部分进入窑尾预燃炉进行燃烧，另一部分从窑头进入水泥窑进行燃烧，成为水泥生产的替代燃料。用这些有热值的垃圾衍生筛上物替代水泥窑中的工业燃料，使得垃圾衍生筛上物资源被充分利用，可节约燃煤能源，同时水泥窑具有温度高、容纳性大、处置废弃物不产生残渣、不造成二次污染等特点，因此，本发明在节能和环保两方面具有巨大优势。

Description

垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，属于能源领域。

背景技术

水泥工业是典型的能源消耗大户，主要以原煤为燃料，但是目前原煤供应越来越紧张，导致水泥生产成本逐渐升高，因此，如何降低水泥生产的能源消耗，找到可替代燃料的问题亟待解决。目前新兴的垃圾资源化利用技术以废弃物实现原燃材料替代，主要是用可燃废弃物替代水泥生产的燃料，可以缓解能源危机带来的燃料价格上涨的情况，降低生产成本。因而，利用城市生活垃圾衍生筛上物替代燃料技术，可以在我国得到推广应用。

但是，利用垃圾衍生筛上物替代水泥窑的生产燃料还存在许多问题。垃圾衍生筛上物是指垃圾处理厂经筛选后具有一定热值的垃圾剩余物，未经过破碎和均匀化。垃圾衍生筛上物的成分复杂，经统计，主要包括塑料、橡胶、纸、布、棉和木屑等可燃成分。然而，垃圾衍生筛上物中通常还含有较多的氯元素，在窑内燃烧过程中，能产生大量的氯化物，氯化物熔点低，在700-900℃时蒸汽压接近为零，也就是在该温度下几乎全部凝结在生料表面，随着生料又返回窑内，或者凝结在相应温度下的设备内壁，造成设备区域堵塞并形成硬的结皮；当温度超过1000℃时，氯化碱比其它碱化物具有更大的蒸汽压，并且在窑内烧成温度1450℃以下达到沸点，因而在进入窑后不久又重新挥发，到达烧成带时几乎全部挥发成气体，导致在温度处于800～1000℃区间的预热器或管道内严重结皮，危害窑系统的正常操作；氯化物还能与已生成的硫酸碱形成低共熔点的混合物，粘附在生料表面上，降低了生料流动性，有助长结皮的趋势；因而，垃圾衍生筛上物中氯的问题也亟待解决。

发明内容

本发明的目的是解决废弃物处理中的环境污染问题以及水泥生产中采用燃料替代物所存在的技术问题，将废弃物处理与水泥生产有机地结合起来，以垃圾衍生筛上物替代水泥窑生产的燃料，既能实现废弃物的无害化处理，保护环境，又能实现废弃物资源的综合再利用，符合循环经济的发展方向，具有深远的社会意义和良好的发展前景。

本发明垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的目的是通过以下技术方案实现的：

首先将生活垃圾分筛处理，将主要具有热值成分的垃圾衍生筛上物经除铁、初步破碎后打包为垃圾包；再将垃圾包运输至破包机破包；然后将破包后的垃圾衍生筛上物输送至破碎机破碎，并充分搅拌、混合，使其均匀；混合均匀后的垃圾衍生筛上物经过除铁后，一部分输送到设于水泥窑尾部的预燃炉进行燃烧，另一部分从窑头进入水泥窑内，作为水泥生产的替代燃料进行燃烧；预燃炉的温度为700℃～900℃，预燃炉入口处为负压状态，这样衍生物就可以充分燃烧。

垃圾衍生筛上物在水泥窑中燃烧时，采用了水泥窑高温脱氯技术及氯离子有害组分捕集、分离技术，其过程是：水泥窑中含氯离子有害组分的烟气通过窑系统本身的压差进行无动力自抽吸，被抽取进入旁路闭环系统并进行粉尘分离；烟气在闭环系统中得到减速，烟气温度快速从1000℃下降到600℃，并在闭环系统中循环；有害成分氯化物被收集下来，并经排卸阀排出闭环系统；经分离处理后的烟气由于自抽吸作用返回到水泥窑系统中，从而解决了氯影响窑况的问题。

垃圾衍生筛上物的破碎步骤可以采用三次破碎，即初步破碎、一级破碎、二级破碎；破碎至粒度小于60mm×60mm的颗粒。

破碎后的垃圾衍生筛上物输送至预燃炉通过皮带传输或气力输送方式投料，投料量为1～6吨/小时，连续运行。预燃炉入口处的负压值为-500Pa～-800Pa。

破碎后的垃圾衍生筛上物从窑头进入水泥窑的方式为通过多通道喷煤管从窑头喷入。

本发明利用垃圾衍生筛上物替代水泥窑中的燃料，其有益效果在于：

(1)垃圾衍生筛上物主要是塑料、橡胶、纸类和纺织物，含水率达到68％的植物较少，所以筛上物的总含水率明显低于进场垃圾的总含水率。经过筛分后的筛上物含水率为20％左右，提高了筛上物的热值，格筛的筛上物湿基低位热值达到10343kJ/kg，且塑料橡胶等又是高热值有机物，因此筛上物的湿基低位热值能超过10000kJ/kg，显著提高了单位垃圾的发热量，避免了难降解物质进入填埋场。目前所使用燃料的平均热值为20700kJ/kg左右，如果年使用垃圾衍生筛上物30000吨，按以上垃圾衍生筛上物成分分析，则可节约燃煤10000-15000吨。

(2)水泥窑内高温气体湍流强烈，有利于垃圾衍生筛上物气固两相的混合、传热、传质、分解、化合以及扩散。

(3)水泥窑内的碱性物质可以和垃圾衍生筛上物中的酸性物质相化合生成稳定的盐，便于其废气的净化(脱酸)处理，并且可以与水泥工艺过程同时进行。

(4)由于塑料和橡胶废物的导热性能差，达到热解的温度时间长，若采用传统垃圾衍生筛上物处理炉，当垃圾进入燃烧阶段时，这类化合物易软化，并和大量的灰分粘在一起，形成块状混合物，易于结焦，不利于传热节能，而采用水泥窑，由于水泥窑内温度高，气体温度和物料温度分别高达1750℃和1450℃，使大颗粒替代燃料能够充分燃烧，且水泥窑空间大，能使其燃烧充分并燃尽，不但解决粘结和结焦问题，也不会对环境造成污染。

(5)与传统垃圾焚烧炉相比，水泥窑内气体通过时间长，高于1700℃的气体通过时间长达4秒以上，使替代燃料中有害的有机成分彻底分解(如二恶英、呋喃、硫化氢及二氧化硫等)，不会造成二次污染。

(6)水泥生料和混烧的垃圾衍生筛上物在水泥窑内煅烧后，垃圾衍生筛上物中的主要重金属砷、镉、铬、铜、镍、铅和锌等大部分元素被固定于熟料内，重金属在这一转化过程中稳定性有了显著提高，避免了再次扩散。

(7)作为替代燃料的垃圾衍生筛上物残渣带入水泥窑的微量重金属(汞除外)绝大部分固定在水泥熟料中，排入大气的重金属量微乎其微，排放浓度均远低于《危险废物焚烧污染控制标准》(GWKB2-1999)相应的标准值；水泥熟料中重金属主要以固熔方式固定在矿物相中，熟料浸出液中各重金属浓度均低于国家《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-1996)中的相应标准。在现有处理规模下，所排放尾气中的重金属含量均能达标，且对水泥产品的质量和性能影响甚微。因此水泥窑可以将替代燃料垃圾衍生筛上物中的绝大部分重金属固定在熟料中，并且固化稳固，因而水泥回转窑起到了尾气净化和重金属高温固化的双重作用，而不会对环境造成污染。

(8)水泥窑的热惯量大，垃圾衍生筛上物在水泥窑中燃烧工况稳定。

由于水泥窑具有处理温度高、燃烧空间大、热容量大以及燃烧停留时间长等特点，加之水泥窑运转率高(一般年运转率大于90％)，决定了水泥窑的废物处理规模较大。随着工业技术水平的提高，水泥窑的日产能力逐步提高，其热稳定性和抗波动能力不断加强，从而在处理废物的规模和采用可替代原燃料的数量上也有较大的提升空间。

附图说明

下面结合实施例及附图，对本发明内容作进一步说明。

图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

图1所示是本发明的一个实施例的工艺流程，首先将生活垃圾分筛处理，得到的垃圾衍生筛上物的主要组成为：废棉织类、稻草及塑料，将垃圾衍生筛上物经除铁、初步破碎后打包为重约1.5吨的圆柱形垃圾包，经运输车运至厂区后，提升至预处理车间的平台破包机，然后经过破碎机进行破碎处理，本实施例中采用德国产自动化破碎机，一般采用两级或三级破碎，破碎粒度小于60mm×60mm，最好是50mm×40mm的颗粒，通过搅拌、混合使其均匀，再经过除铁器除铁后，通过计量秤由皮带传输机输送，一部分输送到预燃炉进行燃烧，另一部分通过多通道喷煤管从窑头喷入水泥窑中，实现以垃圾衍生筛上物作为替代燃料进行燃烧。本实施例采用新型回转式水泥窑系统，预燃炉设于水泥窑尾部，预燃炉内温度为700℃～900℃，进入的垃圾衍生筛上物能迅速燃烧，预燃炉入口处呈负压状态，负压值一般为-500Pa～-800Pa，使筛上物较易进入预燃炉，作为水泥窑中燃料的替代物燃烧。

垃圾衍生筛上物在水泥窑中燃烧时，当筛上物中氯含量超过2～5％时，将对水泥窑系统产生很大的影响，因而采用了水泥窑高温脱氯技术及氯离子有害组分捕集、分离技术，其过程为：

(1)水泥窑中含氯离子有害组分的烟气通过水泥窑系统本身的压差进行无动力自抽吸，被抽取进入旁路闭环系统并进行粉尘分离；

(2)由于闭环系统的直径扩大，烟气在闭环系统中得到减速，其烟气温度快速从1000℃下降到600℃左右，并在闭环系统中循环；有害成分氯化物被收集下来，并经排卸阀排出闭环系统；

(3)经分离处理后的烟气由于自抽吸作用返回到水泥窑系统中。

此工艺流程解决了氯、碱影响窑况的问题。

垃圾衍生筛上物的燃烧过程中，放出热量，根据理论和实验，一吨垃圾衍生筛上物可替代0.69吨的煤。

综上所述，本发明将垃圾衍生筛上物作为水泥窑燃料替代使用，可节约燃煤能源，同时水泥窑具有温度高、容纳性大、处置废弃物不产生残渣、不造成二次污染等特点，因此，本发明在节能和环保两方面具有巨大优势。

Claims (7)

1.一种垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是包括如下步骤：

(1)分筛处理：首先将生活垃圾分筛处理，将主要具有热值成分的垃圾衍生筛上物经除铁、初步破碎后打包为垃圾包；

(2)破包：将垃圾包运输至破包机破包；

(3)破碎：将破包后的垃圾衍生筛上物输送至破碎机破碎，并充分混合、搅拌；

(4)垃圾衍生筛上物进入水泥窑替代燃料进行燃烧：将混合均匀后的垃圾衍生筛上物经过除铁后，一部分输送到设于水泥窑尾部的预燃炉进行燃烧，另一部分从窑头进入水泥窑内，作为水泥生产的替代燃料进行燃烧；预燃炉的温度为700℃-900℃，预燃炉入口处为负压状态；

垃圾衍生筛上物在水泥窑中燃烧，采用水泥窑高温脱氯技术及氯离子有害组分捕集、分离技术，其过程是：

a.水泥窑中含氯离子有害组分的烟气通过窑系统本身的压差进行无动力自抽吸，被抽取进入旁路闭环系统并进行粉尘分离；

b.烟气在闭环系统中得到减速，烟气温度快速从1000℃下降到600℃，并在闭环系统中循环，有害成分氯化物被收集下来，并经排卸阀排出闭环系统；

c.经分离处理后的烟气由于自抽吸作用返回到水泥窑系统中。

2.根据权利要求1所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：所述垃圾衍生筛上物的破碎步骤采用三次破碎，即初步破碎、一级破碎和二级破碎。

3.根据权利要求1或2所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：所述垃圾衍生筛上物的破碎粒度小于60mm×60mm。

4.根据权利要求1或2所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：所述破碎后垃圾衍生筛上物输送至预燃炉通过皮带传输或气力输送方式投料。

5.根据权利要求4所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：投料量为：1-6吨/小时，连续运行。

6.根据权利要求1或2所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：经过破碎后的垃圾衍生筛上物从窑头进入水泥窑的方式为通过多通道喷煤管从窑头喷入。

7.根据权利要求1所述的垃圾衍生筛上物替代水泥窑燃料的方法，其特征是：预燃炉入口处的负压值为-500Pa至-800Pa。

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