水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术及运行效果

∙作者：何宏涛 袁文献 余群善 单位:合肥水泥研究设计院 [2010-9-10]

关键字:垃圾焚烧-环保 

∙摘要:

      水泥工业是典型的能源消耗和资源消耗型工业。资料显示，水泥生产能耗约占全国能源消耗量的7%左右，水泥工业消耗的煤炭占全国煤炭总消耗量的15%左右。因此，水泥行业节能降耗工作的进展对国家节能降耗目标的实现将起到非常重要的作用。另一方面，我国城市生活垃圾近年来增长速度很快，目前全国1年产生的生活垃圾已达1.5亿吨。全国668座大中城市中至少有200座城市处于垃圾的包围之中，在城市周围历年堆存的生活垃圾量已达60亿吨，侵占了约5亿平方米的土地。这些数量庞大的生活垃圾已对城市及城市周围的生态环境构成日趋严重的威胁，垃圾直接堆放和简易填埋场向大气释放大量的有害气体，垃圾在堆放过程中产生大量酸性和碱性有机污染物，并溶解出垃圾中的重金属，形成有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。此外，垃圾堆积场自燃、爆炸事故不断发生，也造成重大损失。

　　国内外长期大量的实践证实，在处理和利用固体废物方面，现代新型干法水泥窑（PC窑）系统与废物（垃圾）焚烧炉相比具有明显优势，固体废物所具有的热量和物质将为水泥工业提供替代燃料和替代原料。研究和开发水泥工业利用和处理固体废物技术，可为水泥工业寻找到替代原料和替代燃料，可以节约能源和降低废物处理成本，提高企业经济效益和社会环境效益。这也正是合肥水泥研究设计院研发水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术的目的。此项技术在四川广旺能源集团建材分公司天台水泥厂的应用，已取得明显成效。

　　技术原理

　　此项技术是通过在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉来联合处理城市生活垃圾，它既不同于日本的垃圾焚烧发电后由水泥厂处理灰渣的技术，也不同于西欧对垃圾分选后直接由水泥窑处理的技术，而是根据我国人民生活水平的现状，适应我国垃圾特性，吸收国外垃圾处理的长处，并克服其不足后自主创新的一项新技术。采用此项技术，可以将垃圾热能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需要二次处理，投资省，后期维护费用低。此项技术已取得了3项国家专利的授权，分别为发明专利“水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾系统”、实用新型专利“回转式垃圾焚烧炉”和“垃圾喂料机”。以此项技术为依托的工业试验系统已于2007年11月15日在天台水泥厂成功点火。

　　此项技术不需要建设专门的垃圾焚烧厂或垃圾预处理车间，而是把垃圾焚烧炉建在新型干法水泥窑旁边，由垃圾焚烧炉和水泥窑联合处理生活垃圾，工艺流程框图见图1。

　　垃圾处理过程如下：垃圾由市政环卫部门的垃圾运输车直接运送到水泥厂，经地磅计量后倒入垃圾储池储存。抓斗从垃圾池把垃圾抓入板式输送机，人工挑选出大件垃圾和可回收物，其余的被带式输送机送入喂料小仓，在输送过程中由除铁器除去磁性金属。喂料机把小仓内的垃圾均匀地喂入焚烧炉，利用熟料冷却机的热风作为燃烧空气，热风从水泥窑窑头罩抽取，进入回转式垃圾焚烧炉，垃圾在热风的作用下焚烧，垃圾焚烧产生的高温烟气（1100℃左右）进入窑尾分解炉和预热器，与水泥生料换热，为水泥生料分解提供热量，然后被窑尾废气处理系统净化后排放。垃圾焚烧灰渣直接进入回转窑作为水泥原料，结合于熟料之中。垃圾焚烧灰渣也可以从焚烧炉排出，作为混合材，用于磨制水泥。处理过程全部封闭，垃圾在垃圾池储存期间，有机物产生的臭气等有机气体由排风机抽出，经除尘器除尘后送入冷却机头部的鼓风机，再被鼓入冷却机，与1400℃左右的熟料接触，在高温下被分解而净化。

　　此项技术采用水泥回转窑和垃圾焚烧炉联合处理城市生活垃圾，在不外加燃料的情况下，利用窑头高温热风作为燃烧空气，确保生活垃圾的连续、稳定和充分燃烧；采用与这个系统配套的回转式垃圾焚烧炉，可提高对原生生活垃圾的适应性、提高燃烬率和降低系统阻力，解决了我国垃圾成分复杂、水分高、热值低的缺陷；采用配套推进式垃圾喂料机，能实现均匀喂料、防止堵料和控制漏风，同时很好地解决了垃圾储存时散发的臭气等有机气态物的污染。

　　与其他技术的比较

　　目前我国生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧3种，国外发达国家的生活垃圾处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥和回收利用。

　　填埋方式存在占用和消耗大量土地资源、渗沥液污染、填埋气体污染大气等缺点。堆肥方式存在分选效率低、垃圾可生物降解的有机物含量必须大于40%、肥料质量差等缺点。焚烧方式存在投资和运行成本高、依赖较高的上网电价、难免产生二英（Dioxin）和重金属等有毒物质、焚烧产生的飞灰须另行处置等缺点。

　　应用生活垃圾焚烧发电技术的垃圾电厂和利用水泥窑及垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术的水泥厂，在技术和经济方面的比较详见表1。

　　国外发达国家利用水泥工业处理和利用生活垃圾的技术与本项目技术相比，存在分选和后处理系统复杂、处理费用高、易造成二次污染等缺点。水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术可有效克服这些缺点。

　　应用实例

　　1.垃圾焚烧设备和联合焚烧工艺

　　合肥水泥院在天台水泥厂1号窑系统进行焚烧垃圾工业试验，系统为传统的五级预热器窑生产线，并配有较完善的温度和压力检测设备。生产运行中，系统设备运转率较高，由于窑的直径较小，台时产量较低。按照水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的技术思路，合肥水泥院在天台水泥厂1号窑旁边建设垃圾焚烧炉系统，垃圾焚烧系统主机设备为垃圾焚烧炉和垃圾喂料机。

　　为使上述水泥烧成系统适应联合焚烧垃圾的要求，对原系统进行了改造，将原窑头罩尺寸加大，增加了简易分解炉和三次风管。在三次风管下面安装了合肥水泥院取得专利权的回转式垃圾焚烧炉，并配套取得专利权的垃圾喂料机，共同组成水泥回转窑和焚烧炉联合处理生活垃圾系统。联合处理垃圾工艺流程如图2，其中细线部分表示原烧成部分，粗线部分表示对原烧成部分改进的内容、增加的简易分解炉、三次风管及垃圾焚烧系统。

　　系统配有温度和压力检测设备，与焚烧垃圾直接关联的有：安装在靠近简易分解炉端在三次风管上的热电偶和压力传感器，垃圾焚烧系统进热风管道和出烟气管道上装有热电偶。 

        （第一作者为合肥水泥研究设计院环保设备厂厂长）

水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术及运行效果（下）

∙作者：何宏涛 袁文献 余群善 单位:合肥水泥研究设计院 [2010-9-21]

关键字:垃圾焚烧-环保 

∙摘要:水泥工业是典型的能源消耗和资源消耗型工业。资料显示，水泥生产能耗约占全国能源消耗量的7%左右，水泥工业消耗的煤炭占全国煤炭总消耗量的15%左右。因此，水泥行业节能降耗工作的进展对国家节能降耗目标的实现将起到非常重要的作用。

　　2、运行和检验数据

　　焚烧的生活垃圾是由广元市环卫处运输队运来的市区生活垃圾和在工厂附近杨家岩职工生活区收集的生活垃圾，每生产1吨水泥熟料可处理垃圾0.2吨。垃圾焚烧后形成的灰渣无臭气，呈灰白色，颗粒均匀，无结渣，为粉末状，粒径小于3mm。

　　在水泥生产系统正常运行的情况下，切换到生产水泥同时焚烧垃圾状态，即打开焚烧垃圾系统进、出风管道上的阀门，关闭三次风管中间阀门，把热风引入垃圾焚烧炉。三次风刚进垃圾焚烧系统时，应减少生料喂入烧成系统量，增加分解炉喂煤量，保证分解炉温度，使入窑生料的分解率不降低。然后稳定垃圾喂料量，适当调整三次风管中间阀门开度和分解炉喂煤量，逐步提高生料喂入烧成系统量，形成良性循环。经过3个多小时的精心调整，生料喂入量恢复到切换前的状态。

　　受现场布置条件和投资资金所限，焚烧炉灰渣由焚烧炉卸出后，人工装入小推车，推至生料入窑小仓斗式提升机前的螺旋输送机处加入，焚烧炉灰渣和生料在输送的过程中混合，最后进入预热器和回转窑。

　　在连续运行的过程中，以保证系统产量和熟料质量为目的，稳定垃圾焚烧量和稳定分解炉温度为方向，调整分解炉喂煤量和三次风管开度，使系统处于良好状态。在焚烧垃圾的全部时间内，没发生结皮堵料等工艺事故，没有发现异常情况。

　　连续稳定焚烧垃圾的24小时中,生产水泥熟料299.1吨、焚烧垃圾60.2吨。单独生产水泥熟料，生产299.1吨水泥熟料需烧成煤57.13吨。与此相比，向分解炉少喂煤10.5吨，焚烧垃圾对烧成水泥熟料燃料的替代率为18.4%。焚烧垃圾生产的水泥熟料表观与平时生产的熟料完全相同，其化学成分、率值和矿物组成如表2和表3，强度检验结果见表4。

　　表2、表3和表4的数据说明，垃圾灰入窑和不焚烧垃圾生产的水泥熟料在化学成分和物理性能方面没有明显差别。

　　采用水泥回转窑和垃圾焚烧炉联合处理城市生活垃圾工艺不产生废水，不遗留固体废物，仅有废气排放。检测结果表明：焚烧垃圾前和焚烧垃圾中，水泥窑排放废气中的各污染物浓度和吨产品排放量均不超标。在水泥窑产量相同的情况下，焚烧垃圾前和焚烧垃圾中，废气和各污染物排放有如下差别：焚烧垃圾时比不焚烧垃圾时废气量增加了4.88%、颗粒物和氟化物排放浓度基本一致、氮氧化物排放浓度稍微降低、二氧化硫排放浓度稍微增加。

　　限于检测条件，未对废气中氯化物、二英、重金属等项目进行检测。根据广元市垃圾的组成、同济大学对垃圾飞灰应用的详细研究和国内外类似的研究，它们均应在相关标准许可的范围内，不会对环境产生污染。

　　3.运行结果及启发

　　通过水泥窑和焚烧炉联合处理垃圾技术在天台水泥厂的实际运行，我们有如下的结论和启发。

　　水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾不用外加燃料。采用水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾技术，焚烧混合收集的城市生活垃圾，不外加燃料，在从水泥窑窑头罩抽取的焚烧热风温度大于600℃时，垃圾焚烧温度可达900℃以上，完全符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）对焚烧垃圾的温度控制要求，烟气在850℃以上停留时间远远超过2秒。目前，城市居民普遍使用液体或气体燃料，垃圾中可燃物增加，若不经雨淋，低位热值可达5000kJ/kg以上，随着生活水平的提高，垃圾热值还将大幅度提高。另外，现在水泥生产大部分采用新型干法水泥回转窑，水泥窑窑头罩的热风均大于600℃，甚至达到1000℃。若以950℃热风作为垃圾燃烧的热空气，即使垃圾热值低到3000kJ/kg，燃烧温度也会超过900℃。若有温度比较高的燃烧空气，焚烧炉温度可控制在1100℃左右，以便提升热量利用率和取得更好的处理效果。因此，采用水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾技术处理城市生活垃圾不用外加燃料。

　　焚烧垃圾不影响水泥烧成系统的运行和产品质量。在焚烧垃圾过程中，没有发生预热器结皮、堵塞和窑结圈现象，对水泥生产操作没产生影响，其结果比我们预想的好。由于在配料时考虑了垃圾灰的掺入，水泥熟料化学成分几乎没有变化，水泥熟料质量基本不受影响。我们所担心的垃圾中氯、硫、碱对水泥烧成系统的影响没有出现，一方面是垃圾焚烧量还较少，另一方面是因为从窑头罩抽取的焚烧垃圾的热风携带有大量的水泥熟料颗粒，它含有65%以上的CaO，而且处于高温活性期，把垃圾燃烧分解出的酸性物质吸收并固定，自然不会对水泥烧成系统的运行和水泥熟料质量造成影响。

　　焚烧垃圾起到了替代燃料的作用。在试烧统计阶段，焚烧垃圾对烧成水泥熟料燃料的替代率为18.4%。

　　水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾能够实现无害化、资源化和无残留处理。我们在运行过程中进行了力所能及的检测，所检测项目的各项指标结果均符合《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）和《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）排放限值的要求。研究证实，水泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾技术能够实现对生活垃圾的无害化、资源化和无残留处理。

　　结论

　　水泥工业处置城市生活垃圾与其他处置方式相比，对垃圾热量和物质利用率更高。这种处理方式除水泥生产线用地外，不需要征用大量土地，不会对地下水产生污染，没有固体废弃物外排，对大气的污染也可减到极轻程度，是最彻底的处理方式之一。水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾技术能适应我国垃圾的特性，实现了对生活垃圾处理的无害化和资源化，其投资和运行费用低，投入产出比高，值得各地环保部门和市政部门采纳。同时，水泥工业是高能耗、高资源消耗的产业，2009年全国水泥产量达16.3亿吨，今后还要继续增长，资源和能源消耗巨大，此项技术使生活垃圾转化为水泥工业的替代燃料和替代原料，将缓解水泥工业对天然资源的依靠，也值得各水泥企业作为节能减排的实用技术进行运用。可以说，水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾达到了节约能源和废物处理、和企业双赢、环境和效益双赢的多重目的。

泥窑和焚烧炉联合处理生活垃圾技术和效果

作者： 单位: [2010-8-6]

关键字:生活垃圾 

∙摘要:

　　一、前言

　　在城市生活垃圾无害化处理的卫生填埋、堆肥、焚烧3种方式中，2005年卫生填埋占85.78%，焚烧为9.90%。近几年虽大力发展垃圾焚烧处理方式，所占比例仍无明显增加，可以说，目前我国垃圾处理仍以填埋为主。环境效益较好的垃圾焚烧方式推行缓慢的原因在于：我国处理生活垃圾的焚烧技术为引进或在此基础上消化吸收的焚烧发电技术，由于我国垃圾水分高、灰分高、热值低，使得垃圾焚烧发电存在投资和运行费用太高，垃圾热能利用率太低，运行过程中一般要补充矿物质燃料，灰渣要另行处理，废气中二噁英等有害气体脱除系统复杂等一系列问题。发达国家也在审视垃圾焚烧发电技术的环境友好性，以现有工业协同处理废物技术逐渐成为处理生活垃圾的新视点。现有工业处理固体废弃物不仅能消除废弃物对环境的污染，而且能为现有工业提供原料和燃料。水泥工业对固体废弃物的处理所具有的环境友好性和投资及运行费用的经济性已为世界各国公认。水泥工业处理和利用生活垃圾方面国内外已开发出多种技术，取得明显的效果。如日本的水泥厂把垃圾焚烧厂焚烧生活垃圾时产生的灰渣、飞灰等废物作为生产水泥的替代原料；欧美一些国家首先把生活垃圾制成衍生燃料（RDF）成品，水泥厂使用RDF作为替代燃料，由窑头燃烧器喷入水泥窑内燃烧；还有些国家把生活垃圾先分成可燃物及不可燃物，不可燃物作为水泥生产的替代原料，可燃物作为水泥生产的替代燃料。以上水泥厂处理生活垃圾技术，均对垃圾进行复杂的预处理，处理成本仍居高不下，而且预处理过程存在相当的二次污染。简化垃圾处理过程，直接焚烧原生垃圾，降低投资和处理成本，减少二次污染便是我们开发水泥窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的初衷。

　　二、水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾技术

　　该技术为在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉来联合处理原生城市生活垃圾，采用该办法处理城市生活垃圾，既不同于日本的垃圾焚烧发电后由水泥厂处理灰渣的技术，也不同于西欧对垃圾分选后直接由水泥窑处理的技术，而是根据我国人民生活水平的现状，适合我国垃圾特性，吸收他们的长处，并克服其不足，我们自主创新的一项新技术。采用该技术，可以将垃圾热能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需要二次处理，投资省，费用低。该技术已取得二项国家新型专利授权（专利号：200620113310.5，200620113309.2），发明专利（申请号：200610076668.X）也通过了审察。以该技术为依托的工业试验系统于07年11月15日在川煤广旺集团天台水泥厂成功点火。试验表明：新鲜城市生活混合垃圾，以冷却水泥熟料的热风作燃烧空气，一个纱团即可点燃，不用外加燃料可以持续燃烧，对水泥生产系统尚未表现出明显影响。

　　该技术不需要建设专门的垃圾焚烧厂或垃圾预处理车间，而把垃圾焚烧炉建在新型干法水泥窑旁边，由垃圾焚烧炉和水泥窑联合处理生活垃圾，工艺流程见图1，图中细线部分为原有水泥生产线，粗线部分为焚烧垃圾增加的垃圾储存、输送、焚烧部分，二部分通过风管在首尾处分别连接。

图1 联合处理工艺流程图

　　处理过程叙述如下。

　　垃圾由市政环卫部门的垃圾运输车直接运到水泥厂，经地磅计量后倒入垃圾储池储存。抓斗从垃圾池把垃圾抓入板式输送机，人工挑选出大件垃圾、大块建筑垃圾和可回收物，其余被带式输送机送入喂料小仓，输送过程中由除铁器除去磁性金属。喂料机把小仓内的垃圾均匀地喂入焚烧炉，利用熟料冷却机的热风作为燃烧空气，热风从水泥窑窑头罩抽取，进入回转式垃圾焚烧炉，垃圾在热风的作用下焚烧，垃圾焚烧产生的高温烟气（1100℃左右）进入窑尾分解炉和预热器，与水泥生料换热，为水泥生料分解提供热量，然后被窑尾废气处理系统净化后排放。垃圾焚烧灰渣直接进入回转窑作为水泥原料，结合于熟料之中。垃圾焚烧灰渣也可以从焚烧炉排出，作为混合材，用于磨制水泥。处理过程全部封闭，垃圾在垃圾池储存期间，有机物产生的臭气等有机气体由排风机抽出，经除尘器除尘后送入冷却机头部的鼓风机，再被鼓入冷却机，与1400℃左右的熟料接触，在高温下被分解而净化。

　　该技术以冷却水泥熟料热风作为垃圾燃烧空气，采用回转式垃圾焚烧炉，解决了我国垃圾成分复杂、水分高、热值低的缺陷，不需外加燃料，能处理大量的城市生活垃圾，使得垃圾的热量和物质全部被利用，同时很好地解决了垃圾储存时散发的臭气等有机气态物的污染，做到垃圾的资源化、无害化、无残留物处理。

　　三、天台水泥厂试烧垃圾概况

　　天台水泥厂采用水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理原生城市生活垃圾，水泥生产系统为300t/d五级预热器生产线。为焚烧垃圾，改造了窑头罩，增加了简易分解炉和三次风管。在三次风管下面安装了我们取得专利权的回转式垃圾焚烧炉，并配套了取得专利权的垃圾喂料机。生活垃圾由广元市环卫处运输队从正运向垃圾填埋场的垃圾车临时调来，可以说，垃圾为随即抽取的新鲜综合垃圾。焚烧稳定状态时，水泥窑产量10.5t/h，垃圾焚烧量约2t/h，折合生产1t熟料焚烧0.2t垃圾。三次风管热风温度为600℃时，垃圾焚烧温度大于950℃。垃圾在焚烧炉内停留时间超过30分钟，焚烧烟气在炉内温度大于900℃段的停留时间超过1秒钟，由于焚烧烟气出焚烧炉后通过管道进入分解炉，分解炉内温度超过900℃，焚烧烟气在大于900℃段总共停留时间将超过5秒钟。试烧过程，通过调整分解炉的喂煤量来弥补垃圾热值的波动，稳定分解炉温度，系统未出现结皮等明显影响生产的现象。由于资金，试验配置的硬件设施做不到把垃圾灰渣直接送入回转窑，现在把垃圾灰渣作混合材使用，垃圾中有害物质对水泥生产工艺和产品质量无影响。该试烧工作将通过长时间的试烧，进一步验证焚烧垃圾对环境、水泥生产、产品品质的影响，并对比其它垃圾处理方式，研究其经济性。

　　四、水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理城市生活垃圾的友好性

　　水泥生产使大量废弃物变废为宝并改善了水泥性能，如炼铁的高炉矿渣和粉煤灰，它们的利用不仅使其本身变废为宝，而且对水泥的安定性等品质起到明显的改进作用。同样。天台水泥厂的试验表明，水泥生产同样能使城市生活垃圾变废为宝。

　　我国城市生活垃圾主要由厨余、纸、塑料、橡胶、衣物、木竹、落叶、玻璃、金属及灰渣组成。统计资料表明，城市生活垃圾的热值、水分、灰分平均分别在5000 kJ/kg、48%、25%左右。城市生活垃圾含有的热量，先进国家十分重视通过垃圾焚烧的方式来回收。垃圾焚烧发电是常见的热量回收方法，它存在吨投资费用和运行费用高，热能利用率，灰渣要另行处理，废气中有害气体含量高，处理系统复杂等缺陷。与垃圾焚烧发电相比，水泥工业处理城市生活垃圾具有明显的优势。

　　水泥工业焚烧垃圾用新型干法窑处理，目的是利用垃圾的热量节省燃料和垃圾燃烧后的灰渣替代原料，生活垃圾一般从分解炉以后的窑系统加入，在这里有大量的新生CaO和过渡性熟料矿物，对有害物质的不良作用有抑制作用。可以减低二噁英等有害气体的排放。垃圾中还含有较多的重金属离子，这些重金属离子在水泥熟料形成的过程中大部分被包熔进去，有利于形成晶体缺陷，对提高熟料强度有利，同时，金属离子参与的多元体系能降低熟料的烧成温度，节省煤耗。水泥窑焚烧垃圾比焚烧垃圾发电炉和危险废物焚烧炉温度高，有良好的高碱性环境，对有害、有毒物质摧毁彻底，对大气污染程度低。水泥窑尾采用袋除尘器会取得更好的效果。垃圾中的重金属离子在水泥熟料形成的过程中被预先包熔一次，水化时再次封固，其溶出量应该更少。因此，水泥窑焚烧垃圾，产品制成的混凝土对水环境具有友好性。可以认为，垃圾中对熟料的烧成和产品质量无不利影响，妥善利用了垃圾的热量和物质，消除垃圾对环境的污染，具有比其它焚烧方式更好的环境友好性。

　　五、水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理城市生活垃圾的经济性

　　城市生活垃圾的利用价值体现在热能利用和物质利用两方面。垃圾焚烧发电只能利用其替代燃料价值，其灰渣还必须付出成本去处理。水泥工业处置城市生活垃圾既利用了热能，还利用了物质。水泥工业利用垃圾焚烧的热能利用率比其他方式高，比垃圾焚烧发电至少高出50%以上。

　　现有新型干法水泥窑处理城市生活垃圾，试验表明，以水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理的方式，生产1吨熟料可处理垃圾0.2吨，以日产1000吨水泥熟料的水泥厂计算，每天处理城市生活垃圾200吨，处理城市生活垃圾吨投资7万元，新增加投资1400万元，低于卫生填埋投资，仅是垃圾焚烧发电单位投资的1/10。每年运行280天，处理垃圾5.6万吨。处理每吨垃圾电耗20度，电费18元，全年电费100.8万元。系统增加工人30人，每人年工资福利4万元，计120万元。处理垃圾部分设备年折旧，管理费等其它费用，每年花费100万元。按投资利税率20%计算，1400万投资利税总额为280万元。处理垃圾支出费用合计600.8万元。

　　年处理垃圾5.6万吨，工厂节省了燃料和原料。燃烧每吨含水分48%热值5000kJ/㎏的垃圾，考虑到低热值燃料对高热值燃料的替代率和焚烧炉的热效率，相当于燃烧0.16吨原煤。1吨垃圾焚烧后约产生0.22吨灰渣代替水泥原料，相当于烘干后的粘土。若原煤每吨500元，烘干后的粘土每吨40元，垃圾热量和灰渣的利用价值为：0.16×500+0.22×40=88.8元，即每吨垃圾利用价值88.8元，工厂节省燃料和原料费用5.6×88.8=497.28万元。

　　处理垃圾支出费用与工厂节省燃料和原料费用的差额为600.8-497.28=103.52万元。处理吨垃圾成本为103.52/5.6=18.5元。

　　该成本低于现行城市生活垃圾处理成本最低的填埋方式最低的35元/吨成本。若国家把垃圾焚烧最低处理成本90元/吨的一半补贴给处理垃圾的水泥厂，水泥厂处理1吨垃圾即可额外获利45-18.5=26.5元。日产1000吨新型干法水泥窑生产线年处理垃圾5.6万吨，可获额外利润148.4万元

　　若原煤价格上升，每吨垃圾利用价值也随之升高，处理垃圾支出费用与工厂节省燃料和原料费用的差额减小，甚至工厂每年可从处理垃圾中获取利润。可见，燃煤价格愈高的地区，处理垃圾经济效益愈高。再加上处理垃圾补贴资金，处理垃圾的效益相当可观。

　　新建5000t/d水泥厂处理城市生活垃圾，投资约6亿元，年产水泥180～200万吨，焚烧垃圾30万吨。 水泥厂的产品按300元/吨计价，年产值最低为54000万元。日处理1000吨的垃圾焚烧发电厂，按进口设备计算，投资也约6亿元，垃圾焚烧发电厂上网电价按0.7元/度，年上网电量1亿度，年产值为7000万元。可见，投资水泥厂处理城市生活垃圾比投资垃圾发电厂年产值高出7.7倍。即使国产设备计算，日处理1000吨的垃圾焚烧发电厂投资要超过3亿元，建设水泥厂处理垃圾，其投入产出比更佳。

　　现在城市生活垃圾处理的运行费用由以各种形式补贴。若把现行对垃圾处理最低运行费用补贴给处理垃圾的水泥厂，为处理生活垃圾仅花费了最低补贴，而水泥厂处理垃圾多得到利益，水泥厂把多得的效益用于工厂的环境保护，将使水泥厂的生态环境更友好。

　　六、结束语

　　　水泥工业处理城市生活垃圾采用，除水泥生产线用地外，不需要征用大量土地，没有对地下水的污染，没有固体废弃物外排，对大气的污染也可减到极轻的程度，是最彻底的处理方式，投资和运行费用低，投入产出比高，值得各地环保部门和市政部门采纳。同时，水泥工业是高能耗、高资源消耗的产业，2007年全国水泥产量达13.5亿吨，今后还要继续增长，资源和能源消耗巨大。水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理垃圾，使固体废物所具有的热量和物资转化为水泥工业的替代燃料和替代原料，达到了节约能源和废物处理的双重目的，达到和企业双赢，环境和效益双赢的目的。

城市污泥在新型干法水泥生产中的处置应用

∙作者：赵亚勇 单位:来源：中国建材报 [2010-7-20]

关键字:污泥-新型干法 

∙摘要:

　　城市污水厂的污泥中含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属及致病菌和病原菌等，如果不加处理地任意排放和投弃会对环境造成严重的污染。如何妥善地处置污水厂污泥，并将其作为新的资源加以有效利用，变废为宝，已成为城市污水厂和相关部门提高技术和管理水平的重要因素。目前，污泥最终处置方式主要有综合利用、填埋和投海。

　　污泥中合有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可焚烧处理。为防止焚烧过程中产生二英等有毒气体，焚烧温度应高于850℃。近年来，水泥窑焚烧废弃物技术水平的提高，有效解决了垃圾填埋和焚烧不当引起的环境污染问题，避免了热焚烧炉产生的污染排放。对水泥生产而言，由于回转窑的热容量大，温度可达1600℃。只要处理妥当，完全可以将其处理再利用，即用前置的分解炉或增设垃圾焚烧装置并不会引起水泥工艺过程控制大的改变，也不必对系统设备进行大的改进，且在单位处置能力的投资上是极其低廉的。在处理能力上，由于大规模的水泥生产系统中具有很大的热容量，能允许进入物料在数量及质量上的适度波动，因此能包容相对于整个物料处理量占很小比例的垃圾加入所引起成分的微小改变，故在废弃物的利用规模上可以远大于现有专业处理设备的处理能力。同时，由于在水泥矿物的形成过程中有液相出现，因此在使用废弃物以后，其焚烧的残渣可以被水泥矿物吸收或者固熔，从而不存在残渣的处理问题。正是水泥生产过程中这些得天独厚的特点，为污泥在水泥生产中进行处理提供了技术上的可行性，真正能够做到城市污泥的“零污染”处理，而且与单独建设专用焚化炉相比，具有投资省、运行费用低、经济效益好、无害化处理彻底等优点。

　　城市污泥在新型干法水泥生产中的处置，主要依托于新型干法水泥生产线生产工艺和技术装备，对污泥中的有机热值和无机成分进行无害化和资源化利用。主要内容为：

　　进厂污泥由运输车辆卸入密闭的处置室内，存于锥式下料装置，经变频拨料器计量后均匀喂入密闭输送皮带，一部分与入磨烟煤进行烘干和粉磨后分别喂入窑头和窑尾燃烧器。一部分与来自配料站的石灰石、砂岩、硫磺渣、粉煤灰4种原料汇合入烘干兼粉磨生料磨，合格后的成品经均化后进入5级悬浮预热器，物料由最高一级预热器喂入，与自下而上的入气流对流交换加热分解，煤粉由分解炉喷入保持炉内高温稳定，使物料的分解温度由320℃~900℃逐步经分解化合，预热分解后的物料进入回转窑，经1400℃高温煅烧生成硅酸盐熟料，在生产过程中所有可以产生的粉尘分别由袋除尘器和窑尾大型的布袋除尘器收集，输送到均化库经均化后再次喂入预热器，全程形成生产密闭循环，除尘后的废气经在线环境监测仪器跟踪确定达标后排出大气，有效杜绝可能存在的扬尘和二次污染。

　　输送：由于污泥中带有臭味，并含有大量的有机物、一些不确定的重金属和病原菌等，为了避免处理过程中人的接触，应设置密闭的卸车和输送计量装置。

　　计量和烘干：污泥的水分较高在70%~80%，是略带黏性的软性固体，分别给污泥的稳定计量和烘干带来较大难题；因此要根据物料的特性选择合理的计量称，并依据入磨热风的温度及烟煤的发热量来进行准确调整。

　　水泥回转窑内物料煅烧在碱性条件下进行：能对燃烧后产生的酸性物质起中和作用，使它们变成盐类固定下来，可避免普通焚烧炉燃烧废气产生的“二次污染”问题。

　　利用水泥生产的废气处理系统，粉尘排放浓度很低，污染物排放量少。特别是由于焚烧过程有吸硫作用，所以整个系统不需采取特殊措施，二氧化硫的实际排放浓度也远远低于国家规定指标。

　　城市污泥在新型干法水泥生产中的处置应用，充分利用了污泥中热值，实现了对污泥有利的潜在效益进行开发，也使企业实现了真正意义上的节能减排。

新型干法水泥工艺对城市生活污泥的无害化处置

∙作者：贾书伟，肖子才，皮士海 单位:来源：中国建材报 [2010-7-12]

关键字:生活污泥 

∙摘要:

　　目前，随着我国城市污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理厂排出的污泥量呈现不断增长的趋势。城市污泥排出量的不断增加，也使做好城市污泥的终端处置成为亟待解决的问题。

　　枣庄中联水泥有限公司在实际生产中，利用新型干法水泥生产工艺实施污泥的资源化利用，取得了较好的环保效果，为城市生活污泥减量化、稳定化、无害化、资源化、低成本的最终处置提供了一个全新模式，为城市环境优化和循环经济的推广拓宽了道路。

　　污泥处理现状

　　城市污泥是污水处理厂对城市污水处理后产生的废弃物，经物理脱水后形成具有异臭味的、褐色或者黑色的、比重略大于水的软性固体，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属及致病菌和病原菌等，如果不加处理地任意排放，会对环境造成严重污染。如何妥善地做好污泥终端处置，真正实现废弃物的减量化、资源化、无害化目标，已成为摆在城市管理者面前的紧迫任务，也得到更多人的重视。

　　由于污泥经过脱水后普遍含水率较高，且带有异臭味，污水处理厂一般都采用农业利用、填埋、焚烧、投海疏散等处置方法。污泥农用投资少、能耗低、运行费用低，但重金属、病原体、难降解有机物及氮、磷的流失对地表水和地下水的污染也不容忽视；卫生填埋操作相对简单、投资费用较小、处理费用较低、适用性较强，但是侵占土地严重，很难找到合适的地点，如果防渗技术不够成熟，将导致潜在的土壤污染和地下水污染。而且，填埋处置不能最终避免环境污染，只是延缓了环境污染产生的时间；污泥焚烧是最彻底的污泥处理方法之一，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，最大限度地减少污泥体积，但处理设施复杂、耗能高、投资大、处理费用多，而且有机物焚烧会产生二噁英等物质，危害环境。

　　为了实现对城市污泥的终端治理，2007年，在枣庄市、市的支持下，枣庄中联水泥有限公司与枣庄市污水处理厂成功进行了污水处理厂污泥终端处置项目合作。山东省枣庄市现有污水处理厂6家，日产污泥量在200吨以上。枣庄中联水泥有限公司利用先进的新型干法水泥生产工艺和技术装备，对污泥中的有机热值和无机成分进行配料、烘干、粉磨，然后生产出优质的熟料和水泥，取得了较好的经济和环保效果。

　　主要技术指标

　　枣庄中联水泥有限公司现拥有3条新型干法水泥生产线。整个物流流程从原料调配站和煤堆场进入磨机系统，到回转窑内煅烧熟料全部为密闭循环状态，在生产过程中，气流处于负压状态，各个扬尘点全部配置国内先进的收尘设施。回转窑内的温度始终保持在1400～1800℃，窑尾分解炉温度在850℃左右，五级悬浮预热器在350～880℃，冷却熟料所产生的大量热风除用来发电和生料烘干外，部分被外排，将温度在120～300℃的外排热风进行利用，增设部分烘干设备。枣庄中联水泥有限公司具备了污泥处理所需要的条件，不会对水泥工艺的控制过程产生较大的改变，也不需要对系统设备进行大的改进。

　　在处理能力上，由于在大规模的水泥生产中具有很大的热容量，允许进入物料的数量及质量有适度波动，因此能包容垃圾加入所引起成分的微小改变，在废弃物的利用规模上远大于现有专业处理设备的处理能力。污染日处理能力超过50吨以上，并且在水泥矿物的形成过程中有液相出现，因此在使用废弃物以后，其焚烧的残渣可以被水泥矿物吸收或者固熔，从而不存在残渣的处理问题。

　　污泥理化性能

　　城市污泥是一种由各种废弃物经过生物化学反应后形成的活性物质，其水分含量较高，约60%～75%，组分和热值则随着污泥来源的不同而存在较大的差异。污泥的无机成分基本上类似黏土矿物，而枣庄中联水泥有限公司处理的污泥低位热值（干基）约为8000kJ/kg。

　　针对污泥水分含量较高、产量较低、难于单独进行连续烘干的特点，将污泥投放至料仓时，采用封闭式处理，保持料仓内始终处于负压状态，从而防止料仓内臭气泄漏。在不影响原有生产线正常生产运行的基础上，充分利用回转窑废气余热进行烘干代替原燃材料，即以烟煤混磨作为燃料低量加入或作为劣质燃料直接经过头尾煤粉计量秤稳定喂入分解炉和窑内，喂入的烘干后的污泥分别经过分解炉900℃和1700℃以上持续高温的燃烧分解,从而避免了二噁英的低温生成。回转窑的各路废气经在线环境监测仪器跟踪确定达标后排向大气，有效地杜绝了可能存在的扬尘和二次污染。

　　生产的熟料经各项指标检验，均无成分异常，理化指标合格。通过一年来的处置利用可以证实，城市生活污泥在新型干法水泥生产中进行无害化处置是可行的。将污泥的处理与水泥生产结合起来，污泥与物料一起送入分解炉中煅烧，其干燥、煅烧全部在密闭的分解炉中进行，直至成为水泥熟料组分中的一部分。

　　城市生活污泥中含有一定的发热量，可以直接喂入窑中进行燃烧，从而起到节省燃料的作用。新型干法水泥生产线具有处置过程温度高、处置时间长、运转率高、粉尘废气实现无害化排放等优点，可对污泥进行彻底的无害化处置。

　　将垃圾通过高温、灭菌的焚烧处理不仅是最卫生的处理方法，而且通过焚烧可减少污泥体积，更容易进行最终处理。同时，垃圾燃烧时产生的能量可作为其他工艺的热源使用，对节省能源做出了贡献。通过与新型水泥窑系统进行配套组合，降低了煤耗，实现了节能目标，同时其产生的灰分又能作为水泥原料，提高水泥熟料的生产能力。

　　小结

　　目前，全国拥有新型干法水泥生产线800多条，遍布各地，尤其是经济发达和污水处理较好的的省、市，其水泥企业的密度也较高，为城市生活污泥的无害化、资源化处置提供了得天独厚的基础。

　　枣庄中联水泥有限公司的污泥处置项目自2008年8月投入运行至今，熟料、环保等各项指标均较稳定，目前日处理污泥量在50吨以上，无害化处置空间大。实践证明，新型干法水泥企业完全可以实现对污泥进行低成本、资源化、无害化处理，有效地杜绝污泥处置产生的二次污染。

回转窑联轴器胶块损坏的原因分析及处理

∙作者： 单位: [2010-6-28]

关键字:回转窑-联轴器 

∙摘要:

　　0 前言

　　我公司Φ3.6m/Φ3.8m×70m回转窑是出口增大的变径回转窑，3档支撑，筒体安装斜度3%，生产能力500～550t/d，年运转率为96%～98%，窑体转速的正常范围是0.4～2r/min。其传动部分连接采用Φ1250胶块联轴器。胶块联轴器除了起传递动力的作用之外，同时具有缓冲、保护的作用。

　　Φ1250胶块联轴器由轴套、活动半联轴器、固定半联轴器、胶块以及垫片螺栓组成。如图1所示。其中胶块是易损件，其平均使用寿命只有2～3个月的时间。在1999年夏天的一个夜晚，天气突然打雷下雨，导致回转窑系统全部断电，筒体由于偏重原因发生反向同转．从而将l2块胶块全部剪断，系统虽然及时恢复通电，但由于胶块全剪断，也无法转窑，导致窑体严重变形，托辊与滚圈的接触面发生严重错位。经及时抢修后，免强将窑体转动，使筒体变形凹下去的一侧转到最上面时，让窑体停止，6个多小时过后，变形量渐渐的减小了。但与以前相比，筒体的直线度受到了影响，导致回转窑的支承部分经常发生故障，托辊与滚圈的接触不均匀，导致形成筒体每转一圈，托轮与轮带的接触状态就随之变化一次。托轮轴曾断过几根，液压挡轮油缸支座拉裂过几次，销轴经常断裂，所有这些故障的发生，都是由胶块被剪断的那次设备事故引起的，所以，改善胶块的运行状态和其使用寿命，显得很有必要。

图1  胶块在Φ1250胶块联轴器装配中的位置

1.活动半联轴器凸爪 2.固定半联轴器凹槽

3.活动半联轴器4.胶块5.活动半联轴嚣

6.轴套7.螺栓8.止动防松垫片

　　胶块本身不存在磨损，主要的损坏方式是被剪部位常常出现裂纹，新的胶块换上去后，很快又会出现裂纹，并且裂纹扩展得非常快，胶块的使用寿命也越来越短，胶块更换频繁，给生产造成了很大的影响。

　　1 原因分析

　　(1)每次购买的胶块都是由不同的生产厂家所生产的，但使用的情况基本一样，出现裂纹的部位和时问都相同，这充分说明胶块的质量问题不是胶块容易损坏的原因。

　　(2)回转窑转速变化过于频繁，使得胶块所承受的载荷经常变化，带来剪切力的增大和减小，尤其在回转窑启动和停止的时候最明显。这是胶块裂纹的原因之一。

　　(3)活动联轴器和固定联轴器在制造工艺方面存在不合理的因素；从胶块联轴器的装配图中可以看出，胶块联轴器在运转时，和胶块接触并产生挤压的部位是活动半联轴器上的凸爪和固定半联轴器上的凹槽，如图2所示，图中标有字母“A、B”的部位就是和胶块产生挤压、剪切的部位，即胶块上出现裂纹的地方。但从图中可以看出，凸爪上和凹槽上与胶块接触并产生挤压的部位棱角处均没有倒圆角，这样使得胶块在受剪切的部位为线接触，使得压强增大，这是胶块出现裂纹的主要原因。

图2 导致胶块易产生裂缝的位置

　　2 改进措施

　　主要是针对联轴器上的相关部位进行改进，即将活动半联轴器上的凸爪和固定半联轴器上的凹槽的棱角部位都倒成圆角，使其形成圆柱面，如图3所示。从改进后至今，回转窑已经连续运转近一年，胶块再也没有出现裂纹。

图3 改进后的活动半联轴器和固定半联轴器