李瑞林

（中國葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司， 湖北 武漢 430000）

在我國，垃圾的回收處理主要以焚燒發(fā)電為主，與焚燒發(fā)電相比，水泥窯處理生活垃圾更加環(huán)保、安全，同時(shí)也能為社會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，已經(jīng)逐步受到城鄉(xiāng)各級(jí)政府和大中型企業(yè)的重視和關(guān)注。用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾不會(huì)引發(fā)二次污染，而用焚燒垃圾來發(fā)電不僅會(huì)生成二 噁英等有害氣體和毒性飛灰、殘?jiān)?，也?huì)帶來后續(xù)的處理問題。同時(shí)，用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，也能替代一部分原、燃材料，降低了水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本。然而，從水泥生產(chǎn)管理的角度來看，水泥窯協(xié)同處置生活垃圾卻給企業(yè)的生產(chǎn)和管理方面帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。

1 水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工藝介紹

水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的工藝流程各不相同，目前為止我國國內(nèi)已經(jīng)開始實(shí)施該項(xiàng)目的有海螺、華新、中材國際、葛洲壩等企業(yè)，本文以葛洲壩松滋水泥有限公司500t/d協(xié)同處置生活垃圾生產(chǎn)線為例，介紹其在水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝流程。

生活垃圾先進(jìn)行預(yù)處理，將其分選為可燃物部分（廢紙、塑料、橡膠等）和不可燃物部分（廚余物、混凝土、廢渣等），再根據(jù)各部分物理和化學(xué)性質(zhì)的不同在生產(chǎn)線中采用不同的處理方式?？扇嘉锝?jīng)破碎后輸送至窯尾分解爐焚燒，不可燃物作為替代原料喂入生料磨進(jìn)行粉磨。兩種物料的具體流程是：

可燃物經(jīng)壓縮設(shè)備擠壓脫水后通過皮帶輸送至可燃物稱料倉，經(jīng)取料、計(jì)量后再通過皮帶輸送、喂入分解爐，可燃物在超過880℃的分解爐高溫中進(jìn)行焚燒，停留時(shí)間在6s以上。焚燒產(chǎn)生的灰燼隨生料一起進(jìn)入水泥窯，在窯內(nèi)1450℃的高溫環(huán)境下參與熟料煅燒。

不可燃物進(jìn)入替代原料倉內(nèi)，采用螺旋鉸刀出料，經(jīng)計(jì)量后喂入生料磨的進(jìn)料皮帶上，隨生料一起在生料磨中進(jìn)行混合、烘干和粉磨。再隨生料一并進(jìn)入預(yù)熱器、分解爐和水泥窯，通過850℃-1450℃的高溫煅燒，總計(jì)停留時(shí)間30min以上，煅燒產(chǎn)生的灰燼成為水泥熟料的組成部分。

2 對(duì)水泥生產(chǎn)的影響分析

2.1 對(duì)生料系統(tǒng)的影響

（1）我公司生料磨系統(tǒng)為輥壓機(jī)+V選+精細(xì)選粉機(jī)組成的閉路粉磨系統(tǒng)，缺點(diǎn)是系統(tǒng)的烘干能力不足。由于不可燃物部分中廚余物的含水率較高，一般水分在40%以上，高溫下多余的水分會(huì)帶走大量的熱。當(dāng)V選出口溫度降至70℃以下時(shí)，不利于生料烘干，影響生料質(zhì)量，必須開啟20%-30%的旁路閥，保證生料系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）不可燃物部分的成分波動(dòng)，對(duì)生料配料有較大的影響，同時(shí)還影響生料質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果。另外廚余物還具有油黏性，混在生料里會(huì)造成物料流動(dòng)性變差，易堵塞斜槽，導(dǎo)致斜插板開大，引起提升機(jī)電流上升，增加沖料風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 對(duì)燒成系統(tǒng)的影響

（1）對(duì)燃料的替代作用?？扇嘉锞哂幸欢ǖ陌l(fā)熱量，投入分解爐后，在爐內(nèi)焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪梢蕴娲糠置?，但由于其水分重、燃燒速率低，熱量不能和煤等同?jì)算。以松滋公司 500t/d協(xié)同處置生活垃圾生產(chǎn)線為例，運(yùn)行期間，通過停煤磨和倒倉記錄倉重的方法對(duì)尾煤倉進(jìn)行標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)喂入5t垃圾大約可以節(jié)約1t尾煤（根據(jù)可燃物的熱焓有所變化）；運(yùn)行初期由于可燃物皮帶秤波動(dòng)較大，將可燃物的投入量控制在10t以內(nèi)，1小時(shí)大約可節(jié)約2t尾煤。

（2）額外增加運(yùn)行設(shè)備及電耗。協(xié)同處置生活垃圾新增加了大量的設(shè)備，包括接納車間到入窯、入磨的輸送設(shè)備，旁路放風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備等，每天的電耗在300KW左右。此外，由于旁路放風(fēng)系統(tǒng)與煙室接口處易結(jié)皮，新增了若干臺(tái)空氣炮；同時(shí)在清理結(jié)皮的過程中需開增濕塔水泵，提高了對(duì)壓縮空氣的使用，原來開3臺(tái)空壓機(jī)導(dǎo)致壓縮空氣不夠用，現(xiàn)在4臺(tái)空壓機(jī)全開才勉強(qiáng)夠用。未運(yùn)行時(shí)，我公司高溫風(fēng)機(jī)頻率一般為 38HZ，電流為 138A；運(yùn)行后由于分解爐燃燒可燃物產(chǎn)生的廢氣量大大增加，導(dǎo)致高溫風(fēng)機(jī)頻率升至 40HZ，電流升高至 148A，上升了10A左右，大大的增加了電耗。

（3）氯離子等有害成分富集對(duì)燒成的影響。氯鹽在窯內(nèi)高溫下?lián)]發(fā)并隨煙氣返回預(yù)熱器，冷卻后附著在生料上，形成氯離子的循環(huán)富集，最終導(dǎo)致預(yù)熱器中生料的氯化物提高近百倍，使其危害性大幅度上漲。同時(shí)氯含量過高的物料會(huì)在700℃的地方生成低溫共熔物，在窯尾、預(yù)熱器、風(fēng)管和排風(fēng)機(jī)等地方附著結(jié)皮，導(dǎo)致通風(fēng)不良和堵塞。此外生料配料中（不可燃物部分）以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組分對(duì)堿性耐火材料也具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。

未投入可燃物時(shí)，我公司生料中的Cl-含量在0.01%左右，投可燃物后，追蹤12月份20天的可燃物投入量與灼燒生料中的Cl-含量，數(shù)據(jù)如下：

表1 12月可燃物投入量與灼燒生料中的Cl-含量的關(guān)系

圖1 可燃物含量與氯離子含量的關(guān)系圖

從圖1可以看出，初期運(yùn)行時(shí)，喂料量低于150t，灼燒生料中的Cl-含量也未超過1.5%。13日后開始24h持續(xù)喂可燃物，當(dāng)喂料量超過200t時(shí)，灼燒生料中的Cl-含量直線上升，超過了1.5%,期間由于Cl-的含量過高，停止運(yùn)行2天并進(jìn)行放風(fēng)，Cl-含量稍有下降；18日在可燃物投料量不超過250t的情況下，灼燒生料中的Cl-含量高達(dá) 2.8%?？傮w而言，可燃物的焚燒會(huì)引起灼燒生料中的 Cl-含量呈上升趨勢(shì)，這對(duì)窯尾預(yù)分解系統(tǒng)來說是非常不利的，極易造成C4、C5下料管堵塞，煙室分解爐結(jié)皮增多，且清理困難。

從圖2我們可以看出Cl-含量的增加所造成的結(jié)皮是非常多的，結(jié)皮沿著煙室和旁路放風(fēng)的接口處開始生長，慢慢地向煙室和分解爐延伸，增加了人員清理的次數(shù)與清理難度。

圖2 旁路放風(fēng)與煙室接口處

（4）對(duì)分解爐工藝制度的影響。因可燃物喂入量的不穩(wěn)定，造成分解爐溫度的波動(dòng)較大，直接影響了分解爐的穩(wěn)定性。

根據(jù)可燃物的品種及粒度大小存在不同程度的后燃現(xiàn)象，導(dǎo)致物料和燃料之間的結(jié)合、吸熱、分解效果變差，產(chǎn)生分解爐出口溫度虛高的表象，繼而導(dǎo)致控制分解爐出口正常溫度時(shí)（856℃），會(huì)引起五級(jí)筒下料管灼燒生料分解率降低（由95%降至88%），這種現(xiàn)象在可燃物喂入量較大時(shí)尤其明顯。同時(shí)可燃物的后燃現(xiàn)象會(huì)造成 C5下料管的溫度升高約30℃，極易形成倒掛現(xiàn)象，造成下料管結(jié)皮，存在堵塞的安全隱患。

2.3 對(duì)生、熟料質(zhì)量的影響

我公司廚余物的喂料量控制在5t/h左右，生料輥壓機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量500t。廚余物在化學(xué)組成上屬于SiO2-Al2O3-CaO-Fe2O3體系，有研究表明將廚余物作為水泥的替代原料具有一定的可行性。表 2是水泥窯協(xié)同處置生活垃圾前后生、熟料的化學(xué)成分及三率值。目前看來，協(xié)同處置生活垃圾對(duì)生、熟料質(zhì)量沒有大的影響，還需經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行和觀察才能得出具體結(jié)論。

表2 水泥窯協(xié)同處置生活垃圾前后生、熟料的化學(xué)成分及三率值

3 解決措施

針對(duì)上述對(duì)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，有對(duì)減少成本、節(jié)能降耗有利的一面，也有對(duì)生產(chǎn)管理不利的一面，這就需要找到相應(yīng)的解決措施，趨利避害。

3.1 根據(jù)垃圾成分及時(shí)調(diào)整生料配料。

每天進(jìn)廠的垃圾經(jīng)分選后進(jìn)入替代燃料倉和替代原料倉，對(duì)可燃物和廚余物的化學(xué)成分進(jìn)行分析，再結(jié)合石灰石、頁巖、濕煤灰、硫酸渣等原料合理調(diào)整生料配比。

3.2 根據(jù)日處理垃圾量的情況均衡投放。

控制可燃物喂料量，將系統(tǒng)內(nèi)Cl-的含量控制穩(wěn)定。主要措施是通過PID控制可燃物板喂機(jī)的電流，穩(wěn)定可燃物的投入量。

3.3 旁路放風(fēng)工藝改進(jìn)

優(yōu)化旁路放風(fēng)系統(tǒng)控制，加大旁路放風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)機(jī)頻率，提高袋收塵器的入口溫度，減少冷卻風(fēng)的摻入量，減少結(jié)皮的產(chǎn)生。

3.4 穩(wěn)定中控室操作

一是根據(jù)分解爐溫度對(duì)尾煤用量進(jìn)行PID控制，保證溫度的相對(duì)穩(wěn)定；二是控制好可燃物喂料量和分解爐溫度，降低下料管溫度；三是加強(qiáng)對(duì)C5錐部、下料管的檢查，保證C5翻板閥的靈活性；四是對(duì)現(xiàn)有下料管空氣炮進(jìn)行更換，增強(qiáng)噴吹效果，減少結(jié)皮。

4 結(jié)論

水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的技術(shù)現(xiàn)已日趨成熟，但仍需要適當(dāng)采取一定的措施及手段，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水泥生產(chǎn)與處理垃圾的辯證關(guān)系，兼顧兩者，以此來實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)能夠常態(tài)化處理生活垃圾、穩(wěn)定水泥生產(chǎn)。