水泥窑协同处置村镇生活垃圾.docx

6水泥窑协同处置村镇生活垃圾目前村镇生活垃圾的处理方法以露天堆放、焚烧和堆肥为主但缺乏专业设备及科学合理指导极易导致二次污染达不到根本处理的目的。近年来新型干法水泥窑温度高、碱性气氛、负压环境、不产生灰渣等处置生活垃圾的天然优势受广大专家学者所关注该方法在国内外已形成多种技术如铜陵海螺的CKK(conchkawasakikilnsystem)技术11]、湖北华新水泥厂的RDF(refusede-rivedfuel)技术[12]以及丹麦史密斯公司热盘炉技术[13]等。然而在实际运行中这些技术仅针对大批量的城市生活垃圾或垃圾中的可燃成分的处置而村镇生活垃圾在垃圾量、产生源、成分特点、收运难易程度等方面与城市生活垃圾存在极大差异。因此对于新型干法水泥企业附近的村镇寻求一种简单易行、投资省的新技术势在必行。1技术流程和设计依托于某水泥厂日产4500t熟料的新型干法水泥窑生产线完成了实验具体流程见图1。垃圾分选厂对原始村镇生活垃圾的简易预处理见图2掺烧生活垃圾过程前后窑工况检测位点的设置见图3。实验期间以7～8t/h的速率将生活垃圾投入至3次风管末端按其掺烧总量分为空白、20、50和80t4组。实验时间为掺烧前3h到掺烧后3h其中窑工况及污染物监测数据的采集频率为30min水泥熟料样品的采集频率为2h。2结果与讨论2.1生活垃圾基本性质据分析村镇生活垃圾的含水率为41.86%灰分24.10%挥发分34.04%湿基高位热值5839kJ/kg可见村镇生活垃圾含水量、挥发分均较大热值低。由表1可知焚烧后的生活垃圾与原燃料煤的化学成分相似均是含硅量最高其中对水泥窑危害较大的是硫和氯相比之下生活垃圾中含硫量更低而含氯量更高一些但是绝对量也不大因此少量的生活垃圾的掺烧不会窑系统的结皮以及污染物的排放。2.2对水泥窑生产工艺的影响村镇生活垃圾的掺烧对水泥窑系统的影响主要分为2个方面:一方面可能会影响窑系统的稳定性;另一方面可能会造成窑系统内衬材料结皮。窑系统部分监测结果见表2由表2可知80t掺烧掺烧范围内对分解炉温度均值和预热器出口负压均值影响不大。尽管生活垃圾含水量大热值低但相对于350t/h的生料喂入量而言其掺量只有2%左右窑系统足以将其消纳;在掺烧50t生活垃圾过程中分解炉温度波动和预热器出口负压波动较为明显究其原因是生活垃圾含水率的波动性较大也有中控操作员操作不适应的原因但这些波动仍在可控范围内。一般情况下水泥窑系统中四级和五级预热器(温度为700～80℃)下料管最易结皮久而久之便会影响系统通风甚至下料管堵塞其原因在于原生料与燃料中的碱会从烧成带挥发出来进入气相并与二氧化硫和氯反应生成硫酸碱和氯化碱随气流至预分解系统温度降低至800℃时即可出现液相随后冷凝至生料颗粒上经多次循环富集冷凝下的物料会粘附在预热器的链接管道内形成结皮甚至堵塞。在操作上表现为四级和五级预热器负压的变化。由表2可知在本实验中80t生活垃圾的掺烧对四级和五级预热器负压均值影响不明显;虽然掺烧量为50t时四级和五级预热器的负压波动较大但是掺烧过后均恢复正常说明实验期间水泥窑掺烧少量村镇生活垃圾尚未显示出结皮危害掺烧过程的波动是由投入分解炉中生活垃圾的粒径不均和含水量波动引起的。2.3对水泥熟料品质的影响实验过程中可能由于村镇生活垃圾的掺烧引入一部分的垃圾灰分而影响水泥熟料的品质。由该工艺生产的熟料性能见表3。由表3可知生活垃圾掺烧量在20～80t范围内生产的水泥熟料仍然远远超过国家现行通用硅酸盐水泥标准[15]中P˙I42.5水泥的要求。2.4对水泥窑污染物排放的影响新型干法水泥窑常规污染物主要是烟气中的NOx、SO2和颗粒物掺烧生活垃圾后污染性物质的监测还包括二恶英。水泥厂常规性污染物排放监测结果见表4。由表4可知在80t掺烧范围内生活垃圾的掺烧对水泥窑系统NOx、SO2和颗粒物的排放量无负面影响均符合国家现行水泥工业大气污染物排放标准的要求。一方面是由于新型干法水泥窑天然的碱性气氛、负压环境和高效气固分离系统抑制了颗粒物外漏酸性气体被吸收或吸附在热生料当中最终进入熟料或在窑内循环;另一方面出预热器后的烟气先后经过增湿塔、生料磨、选择性非催化还原(SNCR)系统和电除尘系统其中的污染性物质被进一步的净化处理。水泥窑掺烧80t村镇生活垃圾时窑尾烟气中二恶英含量的检测结果为0.0040ngTEQ/m3远远低于国家现行水泥窑协同处置固体废物污染控制标准的限值0.1000ngTEQ/m3。以往的研究表明二恶英主要由其前驱体或含氯有机物燃烧过程中在重金属或飞灰的催化作用下形成的。氯源是生成二恶英的主要原因原生料及燃料中的氯极其微量因此本次检测二恶英生成的主要源于村镇生活垃圾的的掺烧。但由于村镇生活垃圾在预处理过程中将塑料等含氯较高的物质剔除且分解炉870～900℃左右的高温环境、湍