劉星星，吳春宏，孫吉平，李增平，丁谷華

(湖南省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長沙410011)

利用新型干法水泥窯處置城市生活系統(tǒng)的分析*

劉星星，吳春宏，孫吉平，李增平，丁谷華

(湖南省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長沙410011)

本文利用新型干法水泥窯處置城市生活垃圾、污泥過程中，對其中的水泥半成品、成品質(zhì)量影響和窯系統(tǒng)工況的影響進(jìn)行綜述性分析。結(jié)果表明:利用新型干法水泥窯處置城市生活垃圾、污泥，對熟料質(zhì)量的影響較小，在水泥生產(chǎn)過程中以及后續(xù)水泥產(chǎn)品中的重金屬含量很低，對工況的影響可控，原有生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)不需要進(jìn)行改造和設(shè)備更新。

新型干法水泥窯;城市垃圾;污泥;相關(guān)技術(shù)影響

由于我國城市垃圾不分類，表現(xiàn)為“兩多兩少”的特點(diǎn)，其中廚余和渣土的含量偏高，可回收利用的組分含量較少，垃圾含水率一般在40% ～50%，隨季節(jié)性變化，最高時(shí)可達(dá)70%左右，而且波動(dòng)較大，熱值較少;污水處理廠污泥經(jīng)濃縮脫水后含水率一般在75% ～88%，經(jīng)物理脫水處置的污泥含水量在50%左右，其干基熱值在2000～3800kcal/kg，并且還含有砷、鎘、汞等重金屬。因其特殊性，利用新型干法水泥窯協(xié)同處置城市垃圾、污泥是否對水泥生產(chǎn)及工況造成不良影響，我們以長沙市城市污泥、垃圾和長沙某水泥廠一條5000t/d生產(chǎn)線處置600t/d垃圾或300t/d污泥為例，分析探討其影響程度。

一、處置系統(tǒng)工藝流程

該系統(tǒng)是在原有新型干法水泥窯系統(tǒng)增加垃圾接收預(yù)處理系統(tǒng)(綜合廠房)、熱盤爐懸浮系統(tǒng)、臭味氣體處置系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、輸送計(jì)量系統(tǒng)和自動(dòng)操控系統(tǒng)組成。其工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

垃圾通過專用運(yùn)輸車輛送入接收預(yù)處理系統(tǒng)，大件垃圾通過刀式破碎機(jī)破碎后進(jìn)入綜合儲(chǔ)庫，由遠(yuǎn)距離手動(dòng)行車進(jìn)行攪拌和均化，并將垃圾用行車輸送至料斗，經(jīng)計(jì)量后通過密閉的輸送皮帶，經(jīng)鎖風(fēng)閥后投料到熱盤爐中。投入至爐內(nèi)的垃圾懸浮與通入爐內(nèi)的高溫三次風(fēng)接觸，進(jìn)行熱交換，可燃物隨溫度的升高開始燃燒，部分可燃炭隨氣流進(jìn)入分解爐進(jìn)一步燃燒至燃燼，經(jīng)分解爐、預(yù)熱器處理及廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處置。同時(shí)，垃圾中的不燃物隨熱盤旋轉(zhuǎn)至出料口落入窯尾煙室，與入窯生料一起反應(yīng)，在窯內(nèi)逐步形成熟料。

垃圾輸送設(shè)備和儲(chǔ)存設(shè)備均完全密封在一座垃圾綜合用房和皮帶廊內(nèi)，設(shè)通風(fēng)設(shè)備使其長時(shí)間保持負(fù)壓，抽出的氣體輸送到熱盤或窯尾進(jìn)入煙室，在水泥窯內(nèi)完全被氧化分解。

圖2 熱盤爐結(jié)構(gòu)圖

垃圾滲透污水采用密閉的泵將污水提升，至熱盤爐內(nèi)，通過高溫水泥窯進(jìn)行蒸發(fā)氧化處理，完全分解有機(jī)成分，實(shí)現(xiàn)無害化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)零排放。

在處置垃圾過程中帶入的富余堿、氯等有害物質(zhì)，通過設(shè)置的氯旁路系統(tǒng)進(jìn)行控制。

本系統(tǒng)通過多部位彩色電視攝像機(jī)監(jiān)控。經(jīng)DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

二、垃圾、污泥及示例工廠基本參數(shù)

1)長沙市污泥分析參數(shù)

經(jīng)分析:長沙市城市生活污水處理廠污泥的熱值在2000～3800 kcal/kg不等，年平均值約2500kcal/kg。污水處理廠污泥水份在75～88%，平均值約80%，其數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 湖南國禎環(huán)保科技有限公司污泥的分析(%)參數(shù)

表2 長沙市長善垸污水處理廠污泥的分析(%)參數(shù)

2)長沙市垃圾分析參數(shù)(見表3)

表3 長沙市垃圾分析參數(shù)

按長沙市生活垃圾的分析數(shù)據(jù)來計(jì)算，該生活垃圾水份40%、熱值2470kcal/kg左右和水份70.2%，熱值800kcal/kg～1450kcal/kg。

3)工廠原燃材料(見表4)

長沙市某水泥公司原料配料是采用石灰石、頁巖、砂巖和硫酸渣四組份配料，熟料燒成燃料采用煙煤，與配料相關(guān)的原燃材料數(shù)據(jù)見表4和表5。

表4

表5

4)工廠配料方案

根據(jù)工廠多年生產(chǎn)情況來確定:窯實(shí)際產(chǎn)量為5700t/dcl，熟料燒成熱耗3056kJ/kg－cl。原料配料方案熟料率值控制范圍如下:

KH=0.900 ±0.020 SM=2.60 ±0.10 AM=1.60 ±0.10

原料配比和理論料耗見表6。

表6

生、熟料化學(xué)成分(%)見表7。

表7

熟料率值和礦物組成(%)等見表8。

表8

5)工廠窯系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)(見表9)

表9

三、對熟料成分的影響分析

(一)城市生活垃圾灰分的波動(dòng)對熟料成分的影響

城市生活垃圾在進(jìn)入焚燒前，雖然經(jīng)過了在儲(chǔ)存庫內(nèi)抓斗均化和處理，但因其成分過于復(fù)雜，所以難免存在成分的波動(dòng)，成分的波動(dòng)導(dǎo)致城市生活垃圾灰分(約占熟料組成量1.09～1.14%)成分波動(dòng)，必然對水泥生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性有一定的影響。但城市生活垃圾在焚燒以后得到了最大的減量化，其成分波動(dòng)的影響是有限的。

本方案處理的城市生活垃圾采用直接入窯(直接入熱盤爐，而熱盤爐與分解爐是組合為一體的)焚燒的方式，其垃圾灰份直接成為水泥熟料組份。根據(jù)計(jì)算可以得出，1條5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線城市生活垃圾處理量在600t/d時(shí)，全部城市生活垃圾灰分的摻入量占熟料量的比例為600×(1－70.2%) ×(1 －52.04%)/5000=1.72%。

a、沒有焚燒垃圾時(shí)配料方案

原料配比和理論料耗原料干基配比(%)和理論料耗(t生料/t熟料)見表10。

表10

b、焚燒生活垃圾時(shí)配料方案

原料配比和理論料耗

原料干基配比(%)和理論料耗(t生料/t熟料)見表11。

表11

水泥生料及熟料化學(xué)成分在沒有焚燒生活垃圾和焚燒生活垃圾時(shí)的化學(xué)成分和熟料率值見表12。

表12

通過上表可看出，在摻入城市生活垃圾灰前后熟料率值變化很小，摻入城市生活垃圾灰是完全可接受。

根據(jù)長沙市某水泥公司5000t/d水泥窯的原料成分和長沙市城市生活垃圾的成分推算出的數(shù)據(jù)，將城市生活垃圾投入到水泥窯中焚燒，會(huì)多產(chǎn)生有害的堿、氯等物質(zhì)，但增加的量很小，堿、氯含量及硫堿比都在水泥新型干法窯合理控制范圍內(nèi)。

(二)污泥灰分的波動(dòng)對熟料成分的影響

污水處理廠污泥在進(jìn)入焚燒前，雖然經(jīng)過了污水處理廠均化和處理，但因其成分過于復(fù)雜，所以難免存在成分的波動(dòng)，成分的波動(dòng)導(dǎo)致污水處理廠污泥灰分(約占熟料組成量0.24～0.98%)成分波動(dòng)，特別是水份波動(dòng)，必然對水泥生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性有一定的影響。但污水處理廠污泥在焚燒以后得到了最大的減量化，其成分波動(dòng)的影響是有限的。

本方案處理的污水處理廠污泥采用直接入窯焚燒的方式，其污泥灰份直接成為水泥熟料組份，污水處理廠污泥中不可燃物的成分及生料和熟料的成分見前有關(guān)章節(jié)，根據(jù)計(jì)算可以得出，1條生產(chǎn)線污水處理廠污泥處理量在300t/d時(shí)，全部污水處理廠污泥灰分的摻入量占熟料量的比例為300×(1－87.69%) ×(1－63.80%)/5468=0.24%，300 ×(1 －50%)×(1 －63.80%)/5568=0.98%，經(jīng)過計(jì)算可得出生料、熟料的化學(xué)成分及率值變化很小，灰分的摻入對熟料率值的影響很小，故灰分可直接摻入。

通過上述分析可看出:污水處理廠污泥灰分對熟料成分的影響很少。

四、對煤耗的影響分析

(一)處置城市垃圾對煤耗的影響

根據(jù)水泥回轉(zhuǎn)窯物料平衡及熱平衡計(jì)算出城市生活垃圾熱值不同會(huì)產(chǎn)生不同熱量的結(jié)果，直接進(jìn)入熱盤爐及直接引入回轉(zhuǎn)窯分解爐系統(tǒng)中焚燒，垃圾中可燃成分均可替代一部分燒煤。但由于垃圾含水率較高，將水從常溫加熱到廢氣尾溫約340℃時(shí)需消耗熱量，1條5000t/d熟料生產(chǎn)線的城市生活垃圾處理量為600t/d時(shí)(按長沙市垃圾水分70.2%，熱值800kcal/kg最不利情況計(jì)算)，窯系統(tǒng)計(jì)算出其多增加的煤量，年增加煤3167t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2967t。

表13 城市生活垃圾處置替代煤量(600t/d)

(二)處置污泥對煤耗的影響

根據(jù)水泥回轉(zhuǎn)窯物料平衡及熱平衡計(jì)算出污水處理廠污泥熱值不同會(huì)產(chǎn)生不同熱量的結(jié)果，直接引入回轉(zhuǎn)窯分解爐系統(tǒng)中焚燒，污泥中可燃成分均可替代一部分燃煤。但由于污泥含水率較高，將水從常溫加熱到廢氣尾溫約340℃時(shí)需消耗熱量，1條熟料生產(chǎn)線的污水處理廠污泥處理量為300t/d時(shí)(按湖南國禎環(huán)保科技有限公司污泥最不利情況計(jì)算)，窯系統(tǒng)計(jì)算出其增加的煤量分別如表13，年增加煤13622t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤10721t。

五、對窯尾廢氣量的影響分析

(一)城市生活垃圾直接進(jìn)入熱盤爐焚燒對窯尾廢氣量的影響

表14 污水處理廠污泥處置替代煤量

城市生活垃圾直接進(jìn)入熱盤爐焚燒時(shí)，根據(jù)城市生活垃圾性質(zhì)的不同，按目前國內(nèi)城市垃圾排出現(xiàn)狀，在垃圾含水率50%時(shí)，垃圾熱值＜1100kcal/kg(干基)，需要增加燃煤量幫助此部分物料升溫，垃圾含水率≤50%時(shí)，熱值≥1100kcal/kg(干基)，可替代一部分燃煤。

不論何種成分的城市生活垃圾，都會(huì)造成窯尾廢氣量的增加。通過計(jì)算其增加的廢氣量見表15。

表15 增加的廢氣量

(二)污水處理廠污泥直接進(jìn)入分解爐焚燒對窯尾廢氣量的影響

污水處理廠污泥直接進(jìn)入分解爐焚燒時(shí)，根據(jù)污泥性質(zhì)的不同，按長沙市污水廠污泥排出現(xiàn)狀，污泥含水率≤80%時(shí)，污泥熱值≥2000kcal/kg(干基)，都可替代一部分燃煤。如污泥含水率按國家規(guī)范要求達(dá)到50%時(shí)，可節(jié)約一部分燃煤，節(jié)約燃煤量0.238t/h，年節(jié)約煤1768t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1391t。

不論何種成分的污水處理廠污泥，都會(huì)造成窯尾廢氣量的增加。通過計(jì)算其增加的廢氣量見表16。

表16 增加的廢氣量

(三)為保證分解爐溫度的穩(wěn)定，窯尾高溫風(fēng)機(jī)有足夠富余能力時(shí)，同時(shí)根據(jù)垃圾、污泥發(fā)熱量不同會(huì)造成出預(yù)熱器廢氣量增加，一般發(fā)熱量越低，水份越高，廢氣量增加的越多。

預(yù)熱器廢氣量增加會(huì)造成預(yù)熱器內(nèi)風(fēng)速提高，增加預(yù)熱器各級旋風(fēng)筒的阻力，對窯尾排風(fēng)機(jī)的能力有一定影響。

長沙市某水泥公司5000t/d水泥窯窯尾排風(fēng)機(jī)的能力為980000m3/h，8000Pa，考慮到窯實(shí)際產(chǎn)量約5700t/d，窯尾排風(fēng)機(jī)在窯產(chǎn)量5700t/d時(shí)，風(fēng)閥門全開，若要焚燒污水處理廠污泥，只能保證出窯尾預(yù)熱器風(fēng)量不變的情況下，減小窯系統(tǒng)產(chǎn)能;另外也可對窯尾通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加通風(fēng)除塵能力，但這樣會(huì)造成對原系統(tǒng)生產(chǎn)影響，且改造投資較大。

六、對水泥窯燒成系統(tǒng)操作的影響分析

預(yù)熱器廢氣量增加會(huì)造成預(yù)熱器內(nèi)風(fēng)速提高，增加預(yù)熱器各級旋風(fēng)筒的阻力，對窯尾排風(fēng)機(jī)的能力有一定影響。

一般設(shè)計(jì)時(shí)，2500t/d和5000t/d水泥窯窯尾排風(fēng)機(jī)的能力約有15%的富余，但考慮正常生產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)均處于超15%左右負(fù)荷生產(chǎn)，窯尾排風(fēng)機(jī)富余能力基本用完，若要焚燒城市生產(chǎn)垃圾，而窯尾排風(fēng)機(jī)不進(jìn)行改造，考慮降低窯系統(tǒng)產(chǎn)量至設(shè)計(jì)產(chǎn)量運(yùn)行，降低7.5%。

垃圾焚燒爐產(chǎn)生氣體進(jìn)入預(yù)熱器后，有害成分的含量會(huì)增加，經(jīng)過計(jì)算窯尾氯及R2O的含量將超過預(yù)熱器結(jié)皮允許的含量，造成預(yù)熱器結(jié)皮堵塞，為了降低其含量，需要通過旁路放風(fēng)除去一部分有害成分。經(jīng)過計(jì)算在旁路放風(fēng)量在窯尾風(fēng)量的3%時(shí)，有害成分的含量不至于造成預(yù)熱器結(jié)皮堵塞。

設(shè)計(jì)旁路放風(fēng)裝置不僅會(huì)增加設(shè)備操作人員和基建投資，對生產(chǎn)操作控制帶來一定的麻煩，而且系統(tǒng)熱耗、料耗及電耗會(huì)有所增加。通過旁路放風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)量以及熱平衡計(jì)算可知，每旁路放風(fēng)1%的窯尾氣體，系統(tǒng)熱耗約增加8.36～12.54kJ/kg熟料，旁路窯灰量約增加1.5 ～2.5g/kg熟料，窯系統(tǒng)電耗增加0.1 ～0.2kwh/t熟料。

七、對回轉(zhuǎn)窯耐火材料的影響分析

回轉(zhuǎn)窯窯襯耐火材料的作用主要是保護(hù)窯筒體，使窯筒體免受高溫火焰和窯內(nèi)熾熱物料的直接影響。耐火材料的損壞機(jī)理主要是機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)損壞。由于生活垃圾中的硫、堿含量幾乎與水泥原料相當(dāng)，不會(huì)比一般水泥生料對耐火材料化學(xué)損壞更嚴(yán)重。

水泥回轉(zhuǎn)窯中各段采用的耐火材料通常為抗剝落高鋁磚(加熱分解段)、鎂鋁尖晶石磚(上過渡段)、鎂鉻磚(燒成帶)、鎂鋁尖晶石磚(下過渡段)。生料中以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組分對其中的堿性耐火材料(鎂鉻尖晶石磚、鎂鉻磚)具有腐蝕作用，而且堿、硫、鋁含量越高、堿對硫［(K2O+Na2O)/(SO3+Cl－)］的摩爾比偏離1越多，耐火材料越易損壞。從前面的配料計(jì)算可以得出，熟料中堿、硫、氯的含量比常規(guī)原料配料中得含量略高;堿硫摩爾比約為1.8，堿相對過剩，但由于增加了氯旁路裝置，堿、硫、氯得到了有效去除，故沒有加重對堿性耐火材料的損壞。

八、對水泥質(zhì)量的影響分析

普通硅酸鹽水泥熟料由石灰石、粘土、鐵礦石等原料經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，這些原料中本身含有一定的重金屬。長期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，隨著礦石和燃料帶入的重金屬，并未給水泥生產(chǎn)和環(huán)境帶來不利影響。由于廢棄物來源復(fù)雜，人們擔(dān)心其中的重金屬是否會(huì)超常影響水泥生產(chǎn)和環(huán)境。國外的研究表明:波特蘭水泥中超過 80%的 Pb、As、Cr、Ni元素，以及超過60%的Cd、Cu、Zn元素均來自于原燃料。

垃圾帶入的各微量重金屬與水泥生料一起，進(jìn)入水泥回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的停留時(shí)間約在30min～40min，煅燒的氣相溫度高達(dá)1800℃，熟料的固相溫度約為1400℃ ～1500℃，經(jīng)高溫固相反應(yīng)生成復(fù)合型礦物，成為熟料礦物晶體，被固化在水泥熟料中。

德國在1條3000t/d的四級旋風(fēng)預(yù)熱器窯上，實(shí)際測量了煙氣中的重金屬含量，統(tǒng)計(jì)了分解窯系統(tǒng)對各重金屬的吸收率，結(jié)果見表17。

表17 預(yù)分解窯系統(tǒng)中對重金屬的吸收率

由表17可知:大多數(shù)重金屬在水泥熟料中的吸收率均能達(dá)到或超過90%。即使極具揮發(fā)性的Hg，在預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)反復(fù)，吸收率也可達(dá)到50%。

分析表明:高沸點(diǎn)的不揮發(fā)重金屬如Cu、Cr、Ni等，90%以上都能被生料吸收，直接進(jìn)入熟料;難揮發(fā)的重金屬，如Pb和Cd等，在水泥熟料煅燒過程中，首先形成硫酸鹽和氯化物，這類化合物在700℃ ～900℃溫度范圍內(nèi)冷凝，在窯和預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，很少帶出窯系統(tǒng)外，外循環(huán)量很少;易揮發(fā)的重金屬Tl，一般在450℃ ～500℃的溫度區(qū)冷凝，93% ～98%都滯留在預(yù)熱器系統(tǒng)內(nèi)，其余部分可隨窯灰?guī)牖剞D(zhuǎn)窯系統(tǒng)，隨廢氣排放的約占0.01%。

華南理工大學(xué)蘇達(dá)根等人，通過室內(nèi)模擬煅燒的方法，對水泥熟料煅燒過程中重金屬Hg、Pb、Cd、Zn和Cu的逃逸行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:Hg及其化合物在300℃時(shí)絕大部分已揮發(fā)，水泥窯中Hg的逃逸率高達(dá)90% ～96%。在實(shí)驗(yàn)電爐 1400℃靜燒的條件下，當(dāng) Pb、Cd、Zn、Cu 的摻量均為 0.05%時(shí)，其逃逸率分別達(dá)到:Pb為94.50%，Cd為96.62%，Zn為43.61%，Cu 為 36.03%;研究還表明氟會(huì)促進(jìn) Pb、Cd、Zn、Cu的逃逸。

此外，他們的研究指出:Pb、Cd、Zn和Cu在不同類型水泥窯中，逃逸率有明顯差別，立窯的逃逸率較高，Pb和 Cd為84% ～90%，Zn和Cu為36% ～47%;濕法回轉(zhuǎn)窯次之;新型干法窯的逃逸率最低。

中國建筑材料科學(xué)研究總院蘭明章等人，通過摻加不同重金屬含量的廢棄物，室內(nèi)模擬煅燒熟料，研究了金屬元素在水泥熟料中的固化率。結(jié)果指出:重金屬在實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒條件下的固化率分別為 Cr 83.8%、Co 86.1%、Ni 86.5%、Cu 74.3% 、Zn 74.3%、Cd 88.1%、Pb 86.3%、As 89.3%。

武漢理工大學(xué)楊雷等人，也是通過實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒熟料，得出重金屬以1.0%摻量單摻時(shí)的固化率分別為:Mn 81.2%、Cr 67.3%、Co 72.8%、Ni 58.5%、Cu 61.0%、Zn 65.9%、Cd 52.7%、Pb63.1%、As 78.4%、V 80.4%;混摻時(shí)的固化率分別為:Mn 86.0%、Cr 87.7%、Co 91.4%、Ni 89.5%、Cu 80.9%、Zn 81.1%、Cd 75.1%、Pb 79.6%、As 88.3%、V 87.6%。結(jié)果表明:單摻時(shí)不同重金屬固化率不同，有的較高，有的較低，而復(fù)合摻加時(shí)互相影響，固化率均比單摻時(shí)有所提升。

鄭州大學(xué)楊俊等人，通過摻加污泥燒制水泥，研究得出重金屬在模擬煅燒條件下的固化率分別為:Cu為89.3%;Zn為88.0%;Pb 為 90.1%;Cr為 93.9%。

由上述研究結(jié)果表明:即使都是室內(nèi)模擬熟料煅燒，每個(gè)研究者的結(jié)果各不相同，部分元素的逃逸率(或固化率)差別較大;這是因?yàn)橹亟饘俨⒎且詥钨|(zhì)形態(tài)，而是以某種易揮發(fā)的化合物形態(tài)逃逸的。重金屬在水泥熟料煅燒過程中形成化合物的特性將直接影響它們在熟料中的固化行為。這些易揮發(fā)化合物的生成與原燃料的組成，特別是原燃料中的堿和氯密切相關(guān)，重金屬容易以揮發(fā)性氯化物和堿鹽的形式揮發(fā)出來。同時(shí)，煅燒時(shí)的燃燒條件和燃燒氣氛也對重金屬易揮發(fā)化合物的形成有不同程序的影響。

重金屬在實(shí)際生產(chǎn)中的逃逸率小于實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒時(shí)的逃逸率。在實(shí)際生產(chǎn)中，不揮發(fā)的元素通過固相反應(yīng)或經(jīng)過液相形成熟料礦物相或者進(jìn)入熟料礦物晶格內(nèi)，少量揮發(fā)性元素則隨煙氣繼續(xù)逃逸，在低溫區(qū)冷凝下來，只有極少部分能以蒸汽狀態(tài)或附著在微細(xì)粉塵上隨煙氣排出;此外，窯系統(tǒng)內(nèi)有大量CaCO3、CaO和堿存在，形成一個(gè)高堿性氣氛，有利于吸收廢氣中的酸性氣體，降低某些元素的揮發(fā)性并提高其冷凝溫度;水泥窯系統(tǒng)還有一套高效的除塵系統(tǒng)和(或)高溫廢氣再利用的粉磨烘干系統(tǒng)，極有利于回收在高溫區(qū)揮發(fā)的微量元素;這些都能提高重金屬的吸收率。而實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒條件下，高溫爐中的氣流是開放式的，揮發(fā)的重金屬化合物直接排放，因此，實(shí)驗(yàn)室模擬煅燒時(shí)重金屬的逃逸率偏大。

城市生活垃圾中的有機(jī)物主要為碳、氫、氧等元素，在水泥窯系統(tǒng)的高溫環(huán)境中可分解，城市生活垃圾中的無機(jī)物主要為水泥原料需要的硅鋁鐵鈣，是水泥原料的組分，因此不會(huì)對水泥的產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成影響。

九、污水處理廠污泥直接進(jìn)入水泥窯窯尾煙室和分解爐焚燒對窯尾收塵系統(tǒng)的影響

窯系統(tǒng)廢氣含水率詳見表18。

表18

從表18可以看出預(yù)熱器廢氣含水率會(huì)增加，但增加的水量一般在6250～10961 kg/h，如生料粉磨系統(tǒng)最大含水量為20000 kg/h，窯尾收塵系統(tǒng)最大含水量為32456 kg/h，預(yù)計(jì)進(jìn)收塵器體積含水率為5.8%，對布袋收塵器中廢氣結(jié)露有少量影響，但在可控范圍內(nèi)。

十、對余熱發(fā)電的影響分析

城市生活垃圾焚燒后的廢氣進(jìn)入窯系統(tǒng)，經(jīng)窯系統(tǒng)設(shè)置的余熱發(fā)電系統(tǒng)對廢熱資源進(jìn)行回收利用，可折抵熟料燒成系統(tǒng)的燒煤量，其利用價(jià)值見表19。

表19 城市生活垃圾焚燒后的廢熱產(chǎn)品

城市生活垃圾熱值波動(dòng)大，特別南方地區(qū)常年雨水豐富，垃圾水份含量高，焚燒垃圾污泥時(shí)廢氣中水蒸汽含量比沒有焚燒垃圾污泥時(shí)偏高，由于水蒸汽比熱比一般窯尾煙氣比熱大，因此利用水泥窯處置城市生活垃圾、污泥，對余熱發(fā)電有益。

9、結(jié)語:利用新型干法水泥窯處置城市生活垃圾、污泥，對熟料質(zhì)量的影響較小，在水泥生產(chǎn)過程中以及后續(xù)水泥產(chǎn)品中的重金屬含量很低，對工況的影響可控，原有生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)不需要進(jìn)行改造和設(shè)備更新。

［1］劉志江.新型干法水泥技術(shù)［M］.北京:中國建材工業(yè)出版社.

［2］李波，蔡玉良.水泥窯處置廢棄物中重金屬的遷移行為研究進(jìn)展［J］.中國水泥，2010，(1).

2012－05－26

劉星星(1964－)，男，湖南岳陽人，高級工程師。