CN103626409A - 一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法和装置，处置方法包括：将生活垃圾分类制备成高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料；高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入所述水泥窑的分解炉、窑头燃烧器、三次风管等部位燃烧；低热值可燃垃圾衍生燃料进行窑外热解气化后以燃料气或热焓的形式进入水泥窑的分解炉；进入分解炉、三次风管的高热值可燃垃圾衍生燃料和燃料气在水泥窑系统三次风的作用下进行燃烧、使可燃物燃尽并释放出所含热量；无机物料进入水泥窑的生料系统；本发明的有益效果是：可处理不同热值垃圾燃料而不受处理规模的限制，燃料适应性广，利用率高，不产生废渣，操作运行简单。

Description

一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法和装置

技术领域

本发明属于城市垃圾处理装置，尤其涉及一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法和装置。 

背景技术

随着人们生活水平的提高和城市化进程的不断推进，城市生活垃圾产生量迅猛增长，垃圾围城问题开始突显。以填埋、焚烧和生物堆肥为主的传统的处理方式与日益增长的垃圾量及可持续性要求尚有一定距离。 

水泥行业是我国工业领域能耗大户之一，占全国总能耗的6.5％，因此水泥窑燃料替代是我国水泥工业发展的战略选择。20世纪70年代初以来，欧洲、日本、美国、废物作为替代燃料和原料(AFR)在水泥窑中成功地进行了协同处理，并被广泛认可。在《巴塞尔公约》的条文中，水泥生产过程中危险废物的协同处理方法已被认为是对环境无害的处理方法，使用替代性燃料和原料能减少废物对环境的影响，能安全地处置危险废物，能减少温室气体排放，减少废物处理成本，降低水泥工业生产成本。 

水泥窑干法技术已成为水泥窑主流技术，在处置利用废物方面具有高温、停留时间长和焚烧彻底的“3T原则”优势。根据水泥窑烧成系统特性，废弃物可在不同的喂料点进入水泥生产过程。常见的有：窑头主燃烧器、窑尾烟室、上升烟道、预分解炉、分解炉的三次风风管进口。替代燃料的水分和均质化程度是制约水泥窑规模化燃料替代的关键因素，决定着原燃料的入窑方式和替代水平。国内外入窑技术通常是以一种形态直接入窑，由于原料性质变化较大，当处理量增加时，直接入窑对窑的燃烧工况和上料系统影响较大，制约了其规模化应用。 

发明内容

本发明的目的是提出一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法和装置的技术方案，使不同热值的垃圾按照不同方式进入水泥窑系统，降低垃圾替代燃料对水泥窑的工况影响和增加处理规模。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，将不同热值的可燃垃圾衍生燃料和无机物垃圾分类作为水泥窑的生产燃料和原料；所述处置方法的步骤包括： 

a）将生活垃圾分类制备成高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料；

b）由步骤a得到的所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入所述水泥窑的分解炉、三次风管、窑头燃烧器和篦冷机系统；

c）由步骤a得到的所述低热值可燃垃圾衍生燃料进行窑外热解气化后以燃料气的形式进入水泥窑的分解炉；

d）进入所述分解炉的由步骤c得到的所述的燃料气在水泥窑系统三次风的作用下进行二次燃烧、使可燃物燃尽并释放出所含热量；

e）所述无机物料进入水泥窑的生料系统。

更进一步，所述高热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，高热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为20～25%，热值大于3000kcal/kg，粒径为≤80mm； 

所述低热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，低热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为30～35%，热值为900～3000kcal/kg，粒径≤200mm；

所述无机物料是生活垃圾经分类处理后的得到的无机物，所述无机物料中CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃灼烧基含量总和 ＞80%。

更进一步，在步骤b中，所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入水泥窑的分解炉、窑头燃烧器、篦冷机、三次风管的一处或多处燃烧。 

更进一步，在步骤c中，所述低热值可燃垃圾衍生燃料在热解炉内经过升温、热分解、残炭氧化燃烧，产生出低热值的混合可燃烟气的温度为500～900℃、热值大于3MJ/Nm³。 

更进一步，在步骤e中，所述无机物料的粒度被破碎至25mm以下、与其它水泥原料共同进行粉磨，再进入所述水泥窑的上料系统。 

更进一步，所述水泥窑处理的高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料的数量总和是水泥产量的30%～35%。 

一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，所述装置是进行权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法的装置，其特征在于：所述装置包括高热值垃圾燃料储仓、低热值垃圾燃料储仓、无机物料储仓、无机物料破碎机、热解气化炉； 

所述高热值垃圾燃料储仓的出口设有分别通向水泥窑分解炉、窑头燃烧器、篦冷机和三次风管的定量输送装置；

所述低热值垃圾燃料储仓的出口设有通向所述热解气化炉的定量输送装置，热解气化炉设有通向水泥窑分解炉的可燃烟气输送管道；

在所述无机物料储仓出口设有通向所述无机物料破碎机的输送装置，无机物料破碎机的出口设有通向水泥窑生料系统的定量输送装置。

更进一步，所述热解气化炉是固定床气化炉。 

更进一步，所述高热值垃圾燃料储仓的出口通向水泥窑分解炉、窑头燃烧器、篦冷机和三次风管的定量输送装置是设有皮带秤的传送带；所述低热值垃圾燃料储仓的出口通向所述热解气化炉的定量输送装置是设有皮带秤的传送带；所述水泥窑生料系统包括原料球磨机和生料储仓。 

更进一步，在所述热解气化炉的出渣口设有通向所述无机物料破碎机的输送装置。

本发明的有益效果是：采用三路入窑技术，不同热值的垃圾产品按照不同方式进入水泥窑系统，可处理不同热值的垃圾燃料而不受处理规模的限制，燃料适应性广，利用率高，不产生废渣，操作运行简单，并最大限度降低了垃圾替代产品对水泥窑的工况影响和最大限度增加了处理规模；不必新建垃圾处理厂和专门焚烧厂，减少投资和施工周期；燃料适应性广系统运行稳定，处理能力大；能减少热损失，提高系统效率；操作运行简单，不产生废渣。有效降低烟气量，氮氧化物排放浓度低，二氧化硫可达标排放，尾气处理投资省。二噁英排放满足0.1ng/m³。 

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。 

附图说明

图1是本发明系统示意图。 

具体实施方式

生活垃圾替代燃料的水分和均质化程度是制约水泥窑规模化燃料替代的关键因素，由于垃圾替代燃料的成分和燃烧性质变化较大，如果以一种形态直接入窑，当处理量增加时，对窑的燃烧工况和上料系统影响较大，制约了其规模化应用。 

为了解决以上问题，本发明采用了如下方法和装置。 

实施例一： 

一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，将不同热值的可燃垃圾衍生燃料和无机物垃圾分类作为水泥窑的生产燃料和原料；所述处置方法的步骤包括：

a）将生活垃圾分类制备成高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料；

b）由步骤a得到的所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入所述水泥窑的分解炉燃烧系统；

c）由步骤a得到的所述低热值可燃垃圾衍生燃料进行窑外热解气化后以燃料气的形式进入水泥窑的分解炉；

d）进入所述分解炉的由步骤c得到的所述的燃料气在水泥窑系统三次风的作用下进行二次燃烧、使可燃物燃尽并释放出所含热量；

e）所述无机物料进入水泥窑的生料系统。

垃圾中的可燃物质包括塑料、橡胶、纸制品、纺织品等，垃圾中还包括部分非易燃的、含水量较高的植物类物质，垃圾中的无机物料包括不可燃的建筑材料、陶瓷、玻璃、金属等。步骤a所述的垃圾分类是在垃圾处理厂进行，对不同类型的垃圾进行分离、脱水、破碎和筛分处理。直接入窑的垃圾燃料满足GB50634—2010《水泥窑协同处置工业废物设计规范》。 

所述高热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，高热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为20～25%，热值大于3000kcal/kg，粒径为≤80mm。 

所述低热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，低热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为30～35%，热值为900～3000kcal/kg，粒径≤200mm。 

所述无机物料是生活垃圾经分类处理后的得到的无机物，所述无机物料中CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃灼烧基含量总和 ＞80%。 

在步骤b中，所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入水泥窑的分解炉、窑头燃烧器、篦冷机、三次风管的一处或多处燃烧。高热值可燃垃圾衍生燃料根据其热值和粒度选择燃上述烧点。 

高热值可燃垃圾衍生燃料作为水泥生产中的替代燃料，替代部分煤粉。 

在步骤c中，所述低热值可燃垃圾衍生燃料在热解炉内经过升温、热分解、残炭氧化燃烧，产生出低热值的混合可燃烟气的温度为500～900℃、热值大于3MJ/Nm³。 

低热值可燃垃圾衍生燃料所产生的热值用于水泥生产过程中的加热，可以减少燃料的消耗；低热值可燃垃圾衍生燃料在热解气化后产生的灰渣可用作水泥生产的原料。 

在步骤e中，所述无机物料的粒度被破碎至25mm以下、与其它水泥原料共同进行粉磨，再进入所述水泥窑的上料系统。 

用无机物料替代水泥生产原料，在消纳垃圾的同时可节省水泥生产的原料消耗。 

所述水泥窑处理的高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料的数量总和是水泥产量的30%～35%。 

所述水泥窑系统三次风是来源于鼓风机送入篦冷机的冷空气，与熟料进行热交换后的高温空气；该高温空气经过回转窑与篦冷机的连接竖井，进入回转窑的窑头罩。其中一部分入回转窑作为窑头的助燃空气，剩余的部分即为所述三次风。三次风经过风管送入窑尾分解炉内作为燃料和垃圾燃烧的助燃空气。三次风的温度范围为750℃～900℃，单位熟料的流量为0.48～0.60Nm³/kg熟料。 

实施例二： 

如图1，一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，所述装置是进行实施例一所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法的装置；所述装置包括高热值垃圾燃料储仓11、低热值垃圾燃料储仓21、无机物料储仓31、无机物料破碎机32、热解气化炉40； 

高热值垃圾燃料储仓的出口设有高热值燃料仓下定量给料机12，所述高热值燃料仓下定量给料机是双辊给料机，高热值燃料仓下定量给料机的出料口连接一台皮带秤13，台皮带秤13的出料口连接分别通向水泥窑分解炉51、窑头燃烧器52、篦冷机53和三次风管54的传输带14；传输带14是高倾角裙边皮带机。

低热值垃圾燃料储仓的出口设有低热值燃料仓下定量给料机22，所述低热值燃料仓下定量给料机是双辊给料机，所述低热值燃料仓下定量给料机的出料口连接一台皮带秤23，皮带秤23的出料口连接一台高倾角裙边皮带机24，高倾角裙边皮带机24的出料口连接一个低热值垃圾燃料缓冲仓25，在低热值垃圾燃料缓冲仓的出口设有将低热值可燃垃圾衍生燃料送入所述热解气化炉的双辊给料机26。 

热解气化炉是固定床气化炉，热解气化炉设有通向水泥窑分解炉的可燃烟气输送管道42。 

在所述无机物料储仓出口设有通向所述无机物料破碎机的输送装置，无机物料破碎机的出口设有一台皮带秤33，台皮带秤33的出料口连接通向水泥窑生料系统的输送装置。 

所述水泥窑生料系统包括原料球磨机34和生料储仓35。 

在所述热解气化炉的出渣口设有排渣机41，排渣机的出料口设有通向所述无机物料破碎机的传输带43。 

实施例三： 

本实施例是实施例一和实施例二的一个具体实施方案。

参照图1，本实施例的水泥窑50是日产量1500吨水泥的回转水泥窑，每天最多可处置500吨由垃圾处理厂生产的原料产品；其中： 

高热值可燃垃圾衍生燃料：含水率为20～25%，热值为3000～3400kcal/kg，粒径为30～80mm；

低热值可燃垃圾衍生燃料：含水率为30～35%，热值为900～1200kcal/kg，粒径≤200mm；

无机物料：CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃灼烧基含量总和 ＞80%。

三种垃圾原料的配比为： 

高热值可燃垃圾衍生燃料110吨，占22%）；

低热值可燃垃圾衍生燃料150吨，占30%；

无机物料240吨，占48%。

高热值可燃垃圾衍生燃料10运送至高热值垃圾燃料储仓11中，经高热值燃料仓下定量给料机12将高热值可燃垃圾衍生燃料送入皮带秤13进行计量，计量后的高热值可燃垃圾衍生燃料分别通过传输带14送往水泥窑分解炉51、窑头燃烧器52、篦冷机53和三次风管54，用作水泥窑生产的燃料进行燃烧。 

通常粒度为50mm～80mm的高热值可燃垃圾衍生燃料进入分解炉燃烧； 

粒度为≤25mm的高热值可燃垃圾衍生燃料进入窑头燃烧器燃烧；

粒度为30mm～50mm的高热值可燃垃圾衍生燃料进入篦冷机燃烧；

粒度为30mm～35mm的高热值可燃垃圾衍生燃料进入三次风管燃烧。

也可以根据具体的生产工况，对高热值可燃垃圾衍生燃料进一步破碎，如破碎至粒径≤25mm以后用于窑头燃烧器燃烧系统。 

低热值可燃垃圾衍生燃料20运送至低热值垃圾燃料储仓21储存，经低热值燃料仓下定量给料机22将低热值可燃垃圾衍生燃料送入皮带秤23进行计量，计量后的低热值可燃垃圾衍生燃料由高倾角裙边皮带机24送入低热值垃圾燃料缓冲仓25中暂存、再由双辊给料机26按照设定的给料量连续稳定地送入热解气化炉40。 

进入热解气化炉内的低热值可燃垃圾衍生燃料经过升温、热分解、残炭氧化燃烧，产生出低热值的混合可燃烟气通过可燃烟气输送管道42送往水泥窑分解炉51，在水泥窑分解炉中进行二次燃烧使可燃物燃尽并释放出所含热量。 

在热解气化炉出渣口的排渣机41将低热值可燃垃圾衍生燃料在热解炉内燃烧后产生的灰渣排出、再由传输带43送入无机物料破碎机，所述灰渣与其它水泥原料共同进行粉磨，进入水泥窑的上料系统。 

水泥窑分解炉51在窑系统三次风的作用下使高热值可燃垃圾衍生燃料和来自热解气化炉的混合可燃烟气进行燃烧，其产生的热量用于生料分解。 

块状的无机物料30运送至无机物料储仓储存，通过无机物料破碎机32加工成粒度25mm以下无机物料，经过皮带秤33计量后与其他原料共同送入原料球磨机34进行粉磨，进入水泥窑生料储仓35。 

本发明采用三路入窑技术，不同热值的垃圾产品按照不同方式进入水泥窑系统，可处理不同热值的垃圾燃料而不受处理规模的限制，燃料适应性广，利用率高，不产生废渣，操作运行简单，并最大限度降低了垃圾替代产品对水泥窑的工况影响和最大限度增加了处理规模。 

本发明利用水泥窑协同处置废生活垃圾具有以下特性： 

(1) 垃圾处理中心通过简单技术改造即可实现脱水和均质化效果，降低除臭及渗滤液处理系统负荷。

(2) 根据不同水泥窑及用户提供不同产品及工艺改造。 

(3)水泥窑处理温度高，焚烧空间大，停留时间长，可彻底分解垃圾中有害有机物。 

(4) 无残渣飞灰产生。 

(5) 回转窑内碱性环境抑止酸性气体和除汞、铊以外的绝大部分重金属排放。 

(6) 二噁英排放浓度满足0.1ng/m3。 

(7) 废弃物可替代部分一次原料和燃料。 

(8) 回转窑热容量大、工作状态稳定，废弃物处理量大。 

(9) 水泥回转窑是负压状态运转，烟气和粉尘很少外溢。 

(10) 水处理费用较低。 

(11) 尾气处理投资省。 

(12)垃圾分类加工是已知的成熟技术，不必新建垃圾处理厂和专门焚烧厂，减少工程量和施工周期。 

Claims (10)

1.一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，将不同热值的可燃垃圾衍生燃料和无机物垃圾分类作为水泥窑的生产燃料和原料；其特征在于,所述处置方法的步骤包括：

a）将生活垃圾分类制备成高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料；

b）由步骤a得到的所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入所述水泥窑的分解炉、三次风管、窑头燃烧器和篦冷机系统；

c）由步骤a得到的所述低热值可燃垃圾衍生燃料进行窑外热解气化后以燃料气的形式进入水泥窑的分解炉；

d）进入所述分解炉的由步骤c得到的所述的燃料气在水泥窑系统三次风的作用下进行二次燃烧、使可燃物燃尽并释放出所含热量；

e）所述无机物料进入水泥窑的生料系统。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，其特征在于：

所述高热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，高热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为20～25%，热值大于3000kcal/kg，粒径为≤80mm； 

所述低热值可燃垃圾衍生燃料是生活垃圾经分类并筛分处理后的筛上物，低热值可燃垃圾衍生燃料的含水率为30～35%，热值为900～3000kcal/kg，粒径≤200mm；

所述无机物料是生活垃圾经分类处理后的得到的无机物，所述无机物料中CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃灼烧基含量总和 ＞80%。

3.根据权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，其特征在于，在步骤b中，所述高热值可燃垃圾衍生燃料直接进入水泥窑的分解炉、窑头燃烧器、篦冷机、三次风管的一处或多处燃烧。

4.根据权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，其特征在于，在步骤c中，所述低热值可燃垃圾衍生燃料在热解炉内经过升温、热分解、残炭氧化燃烧，产生出低热值的混合可燃烟气的温度为500～900℃、热值大于3MJ/Nm³。

5.根据权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，其特征在于，在步骤e中，所述无机物料的粒度被破碎至25mm以下、与其它水泥原料共同进行粉磨，再进入所述水泥窑的上料系统。

6.根据权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法，其特征在于，所述水泥窑处理的高热值可燃垃圾衍生燃料、低热值可燃垃圾衍生燃料、无机物料的数量总和是水泥产量的30%～35%。

7.一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，所述装置是进行权利要求1所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置方法的装置，其特征在于：所述装置包括高热值垃圾燃料储仓、低热值垃圾燃料储仓、无机物料储仓、无机物料破碎机、热解气化炉； 

所述高热值垃圾燃料储仓的出口设有分别通向水泥窑分解炉、窑头燃烧器、篦冷机和三次风管的定量输送装置；

所述低热值垃圾燃料储仓的出口设有通向所述热解气化炉的定量输送装置，热解气化炉设有通向水泥窑分解炉的可燃烟气输送管道；

在所述无机物料储仓出口设有通向所述无机物料破碎机的输送装置，无机物料破碎机的出口设有通向水泥窑生料系统的定量输送装置。

8.根据权利要求7所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，其特征在于，所述热解气化炉是固定床气化炉。

9.根据权利要求7所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，其特征在于，所述高热值垃圾燃料储仓的出口通向水泥窑分解炉、窑头燃烧器、篦冷机和三次风管的定量输送装置是设有皮带秤的传送带；所述低热值垃圾燃料储仓的出口通向所述热解气化炉的定量输送装置是设有皮带秤的传送带；所述水泥窑生料系统包括原料球磨机和生料储仓。

10.根据权利要求7所述的一种水泥窑生活垃圾三路入窑处置装置，其特征在于，在所述热解气化炉的出渣口设有通向所述无机物料破碎机的输送装置。