新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术分析
摘要：城市垃圾处理是近年来城市化发展过程中面临的一个重要课题，对构建宜居城市、建设生态社会具有重大的积极意义。本文基于大量文献资料，对新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术工艺和效用进行了简要分析，认为该种技术优势明显，有较好的社会效益和环境效益，应用前景广泛。
关键词：生活垃圾；水泥窑；技术工艺；技术效用
中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0074-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.042
Technical analysis of co - disposing municipal solid waste with new type dry kiln
Hu Jingrui
（Sinoma International Environmental Engineering （Beijing）Co.，Ltd.， Beijing 100102，China）
Abstract： Urban garbage disposal is an important issue in the process of urbanization in recent years. It has great positive significance for building a livable city and building an ecological society. Based on a large amount of literature， this paper briefly analyzes the technical process and utility of co-processing municipal solid waste by a new dry-process cement kiln. It is considered that the technology has obvious advantages， good social and environmental benefits， and wide application prospect.
Key words： Domestic waste； Cement kiln； Technical process； Technical utility
随着城市化进程的加快，如何处理城市生活垃圾成为我国生态文明城市建设面临的共同难题。调查显示，全国1/3以上城市陷入了生活垃圾包围中，使城乡结合区域环境恶化十分严重，影响文明生态城市建设。基于此，提出采用新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾技术，实现垃圾处理的零排放、无害化、资源化目标，适应可持续发展要求[1]。
1 技术工艺
新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾技术将垃圾焚烧炉与水泥生产工艺结合在一起，利用燃烧后的高温热烟气替代新型干法水泥窑系统分解炉的传统燃料，借助分解炉内的高温条件、碱性条件吸收垃圾处理产生的有害气体，如二噁英等，使垃圾处理达到零排放、无害化、资源化要求。该种城市生活垃圾处理技术，不仅能利用水泥窑处理垃圾，也可以将垃圾转化为原燃料加以利用，既能处理好垃圾中的有害物质，又能减少资源消耗，社会效益和生态效益明显。整个技术的操作工艺流程如图1所示，先通过运输车将生活垃圾运至垃圾暂存库，预处理后存放在垃圾储存库中，利用引风机产生负压，产生的臭风引入空预器，并加热至220℃，作为水泥窑助燃风。在储坑内倒入新鲜垃圾后，先生物干化一周左右，降低水分，增加热值。之后，通过行车抓斗把干化后的垃圾输送至炉排进行燃烧，遗留下来的残渣要进行分析，及时回收重金属。其余的灰渣送入分解炉作为原料。燃烧后的烟气持续高温焚化处理，保持温度达850℃以上，停留7s以上，可破坏烟气中有害物质结构，实现零污染、无害化[2]。
2 技术效用
2.1 完全消灭二噁英
城市生活垃圾中的不完全燃烧物质主要是二噁英，利用水泥窑可以完全消灭这种有害物质。第一，水泥窑燃烧温度在1600℃上，燃烧后的气体在窑内停留6-10s，远高于城市生活垃圾处理规范基本要求，能够使二噁英在水泥窑的高温环境中完全分解；第二，生产水泥产生的碱性原料对二噁英物质中的C1成分有吸收作用，從源头上避免了二噁英在低温条件下的再合成。
2.2 固化重金属和吸收酸性气体
水泥中的石灰石原料主要成分是碳酸钙，此成分在高温条件下分解出二氧化碳和氧化钙，建构了一个天然的碱性环境，对城市生活垃圾燃烧过程中的重金属有固化作用。而且，也能吸收硫氧化物、氯化氢等酸性气体，减少有害物质的排放。由此可见，水泥窑碱性、高温的环境使城市生活垃圾燃烧过程中不易产生有害气体，酸性气体可被吸收、重金属可被固化，燃烧产生的灰渣可替代水泥熟原料，优化资源利用[3]。
2.3 城市生活垃圾燃烧后产生物质可作为水泥原料、燃料，减少资源使用
众所周知，垃圾成分一般包括轻质可燃物、厨余物、灰渣。过去很长一段时间内，城市生活垃圾燃烧产生的灰渣通常废弃处理，不留作它用。但是垃圾处理与水泥生产工艺结合起来后，这种现象得到了有效改善。在此技术工艺下，生活垃圾燃烧后产生的灰渣可作为水泥原料，厨余物高温处理后也可以作为水泥原料，轻质可燃物可以替代传统生产工艺中的煤炭燃料。可以说城市生活垃圾产生的废弃料被水泥生产工艺很好地加以利用，极大解决了水泥生产成本。
城市生活垃圾燃烧后的灰渣成分与水泥几种原材料十分相似，如黏土，所以将灰渣作为水泥生产制作的原材料是可行的。但是必须注意灰渣氯离子含量较高，其在水泥中的用量一定要严格控制。
2.4 完全消灭生活垃圾
传统的城市生活垃圾处理方法不能完全消灭掉垃圾，而水泥窑协同垃圾焚烧炉是目前可以将垃圾完全消灭掉的科学方法之一。第一，水泥窑焚烧产生的热值能够实现生活垃圾充分燃烧；第二，灰渣作为水泥原料的一部分，减低生产成本。城市生活垃圾焚烧后产生的飞灰中一定含量的重金属、二噁英及一些有毒物质，对于这些物质可以充分利用水泥窑的高温、碱性环境去处理，真正实现了污染物、废弃物零排放。对于重金属、二噁英等物质过去一直采用水泥固化再掩埋的方法，成本不仅高，也浪费资源[4]。
2.5 工艺灵活
水泥窑协同处理城市生活垃圾的做法在我国应用很多，目前已经产生了多种工艺，处理方式十分灵活。常见的协同处理方式有回转窑、气化炉、热盘路等。以上几种工艺有两个共同点：第一，利用生活垃圾焚烧产生的热烟气替换水泥分解炉的传统热源，作为水泥生料预热、预分解的主要热量。在此基础上，利用水泥分解炉的高温、碱性环境吸收烟气中的有害物质，固化重金属；第二，通过垃圾焚烧产生的烟气与水泥分解炉产生的烟气混合实现对垃圾烟气的完全消灭，工艺简单，一般水泥厂都能实现。综合以上两个方面考量，可以很明显地看出来水泥窑协同处理垃圾焚烧炉进行城市生活垃圾处理的技术实用性、经济性、生态性都很高，应用效果十分突出。
3 结论
综上所述，新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术工艺简单、灵活，易于实现，值得广泛的应用推广。相关部门和机构应当加大回转窑、气化炉、热盘路等工艺在城市生活垃圾协同处置中的应用研究，同时加大基础设施建设，搭建焚烧炉与分解炉的工艺系统，充分发挥水泥窑协同处理垃圾的积极效用，搞好城市生活垃圾处理工作。
参考文献
[1]杨倩，吕宙峰.新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术分析[J].化学工程与装备，2013，23（07）：195-197.
[2]钟子超，刁秀华，朱沛峰，徐海云，陈世濠.水泥窯协同处置固体废弃物的探讨[J].中国环保产业，2016，13（03）：28-35.
[3]李晓静，朱静，刘宏啸，熊运贵.水泥窑协同处置城市生活垃圾的优势分析[J].能源研究与管理，2015，18（01）：19-22.
[4]陈晓东. 生活垃圾处理方案优选及实例分析[D].北京：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2015.
收稿日期：2017-11-15
作者简介：胡景瑞（1970-），男，本科，高工，研究方向为水泥窑协同处置城市生活垃圾方面。
关键词：生活垃圾；水泥窑；技术工艺；技术效用
中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0074-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.042
Technical analysis of co - disposing municipal solid waste with new type dry kiln
Hu Jingrui
（Sinoma International Environmental Engineering （Beijing）Co.，Ltd.， Beijing 100102，China）
Abstract： Urban garbage disposal is an important issue in the process of urbanization in recent years. It has great positive significance for building a livable city and building an ecological society. Based on a large amount of literature， this paper briefly analyzes the technical process and utility of co-processing municipal solid waste by a new dry-process cement kiln. It is considered that the technology has obvious advantages， good social and environmental benefits， and wide application prospect.
Key words： Domestic waste； Cement kiln； Technical process； Technical utility
随着城市化进程的加快，如何处理城市生活垃圾成为我国生态文明城市建设面临的共同难题。调查显示，全国1/3以上城市陷入了生活垃圾包围中，使城乡结合区域环境恶化十分严重，影响文明生态城市建设。基于此，提出采用新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾技术，实现垃圾处理的零排放、无害化、资源化目标，适应可持续发展要求[1]。
1 技术工艺
新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾技术将垃圾焚烧炉与水泥生产工艺结合在一起，利用燃烧后的高温热烟气替代新型干法水泥窑系统分解炉的传统燃料，借助分解炉内的高温条件、碱性条件吸收垃圾处理产生的有害气体，如二噁英等，使垃圾处理达到零排放、无害化、资源化要求。该种城市生活垃圾处理技术，不仅能利用水泥窑处理垃圾，也可以将垃圾转化为原燃料加以利用，既能处理好垃圾中的有害物质，又能减少资源消耗，社会效益和生态效益明显。整个技术的操作工艺流程如图1所示，先通过运输车将生活垃圾运至垃圾暂存库，预处理后存放在垃圾储存库中，利用引风机产生负压，产生的臭风引入空预器，并加热至220℃，作为水泥窑助燃风。在储坑内倒入新鲜垃圾后，先生物干化一周左右，降低水分，增加热值。之后，通过行车抓斗把干化后的垃圾输送至炉排进行燃烧，遗留下来的残渣要进行分析，及时回收重金属。其余的灰渣送入分解炉作为原料。燃烧后的烟气持续高温焚化处理，保持温度达850℃以上，停留7s以上，可破坏烟气中有害物质结构，实现零污染、无害化[2]。
2 技术效用
2.1 完全消灭二噁英
城市生活垃圾中的不完全燃烧物质主要是二噁英，利用水泥窑可以完全消灭这种有害物质。第一，水泥窑燃烧温度在1600℃上，燃烧后的气体在窑内停留6-10s，远高于城市生活垃圾处理规范基本要求，能够使二噁英在水泥窑的高温环境中完全分解；第二，生产水泥产生的碱性原料对二噁英物质中的C1成分有吸收作用，從源头上避免了二噁英在低温条件下的再合成。
2.2 固化重金属和吸收酸性气体
水泥中的石灰石原料主要成分是碳酸钙，此成分在高温条件下分解出二氧化碳和氧化钙，建构了一个天然的碱性环境，对城市生活垃圾燃烧过程中的重金属有固化作用。而且，也能吸收硫氧化物、氯化氢等酸性气体，减少有害物质的排放。由此可见，水泥窑碱性、高温的环境使城市生活垃圾燃烧过程中不易产生有害气体，酸性气体可被吸收、重金属可被固化，燃烧产生的灰渣可替代水泥熟原料，优化资源利用[3]。
2.3 城市生活垃圾燃烧后产生物质可作为水泥原料、燃料，减少资源使用
众所周知，垃圾成分一般包括轻质可燃物、厨余物、灰渣。过去很长一段时间内，城市生活垃圾燃烧产生的灰渣通常废弃处理，不留作它用。但是垃圾处理与水泥生产工艺结合起来后，这种现象得到了有效改善。在此技术工艺下，生活垃圾燃烧后产生的灰渣可作为水泥原料，厨余物高温处理后也可以作为水泥原料，轻质可燃物可以替代传统生产工艺中的煤炭燃料。可以说城市生活垃圾产生的废弃料被水泥生产工艺很好地加以利用，极大解决了水泥生产成本。
城市生活垃圾燃烧后的灰渣成分与水泥几种原材料十分相似，如黏土，所以将灰渣作为水泥生产制作的原材料是可行的。但是必须注意灰渣氯离子含量较高，其在水泥中的用量一定要严格控制。
2.4 完全消灭生活垃圾
传统的城市生活垃圾处理方法不能完全消灭掉垃圾，而水泥窑协同垃圾焚烧炉是目前可以将垃圾完全消灭掉的科学方法之一。第一，水泥窑焚烧产生的热值能够实现生活垃圾充分燃烧；第二，灰渣作为水泥原料的一部分，减低生产成本。城市生活垃圾焚烧后产生的飞灰中一定含量的重金属、二噁英及一些有毒物质，对于这些物质可以充分利用水泥窑的高温、碱性环境去处理，真正实现了污染物、废弃物零排放。对于重金属、二噁英等物质过去一直采用水泥固化再掩埋的方法，成本不仅高，也浪费资源[4]。
2.5 工艺灵活
水泥窑协同处理城市生活垃圾的做法在我国应用很多，目前已经产生了多种工艺，处理方式十分灵活。常见的协同处理方式有回转窑、气化炉、热盘路等。以上几种工艺有两个共同点：第一，利用生活垃圾焚烧产生的热烟气替换水泥分解炉的传统热源，作为水泥生料预热、预分解的主要热量。在此基础上，利用水泥分解炉的高温、碱性环境吸收烟气中的有害物质，固化重金属；第二，通过垃圾焚烧产生的烟气与水泥分解炉产生的烟气混合实现对垃圾烟气的完全消灭，工艺简单，一般水泥厂都能实现。综合以上两个方面考量，可以很明显地看出来水泥窑协同处理垃圾焚烧炉进行城市生活垃圾处理的技术实用性、经济性、生态性都很高，应用效果十分突出。
3 结论
综上所述，新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术工艺简单、灵活，易于实现，值得广泛的应用推广。相关部门和机构应当加大回转窑、气化炉、热盘路等工艺在城市生活垃圾协同处置中的应用研究，同时加大基础设施建设，搭建焚烧炉与分解炉的工艺系统，充分发挥水泥窑协同处理垃圾的积极效用，搞好城市生活垃圾处理工作。
参考文献
[1]杨倩，吕宙峰.新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾的技术分析[J].化学工程与装备，2013，23（07）：195-197.
[2]钟子超，刁秀华，朱沛峰，徐海云，陈世濠.水泥窯协同处置固体废弃物的探讨[J].中国环保产业，2016，13（03）：28-35.
[3]李晓静，朱静，刘宏啸，熊运贵.水泥窑协同处置城市生活垃圾的优势分析[J].能源研究与管理，2015，18（01）：19-22.
[4]陈晓东. 生活垃圾处理方案优选及实例分析[D].北京：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2015.
收稿日期：2017-11-15
作者简介：胡景瑞（1970-），男，本科，高工，研究方向为水泥窑协同处置城市生活垃圾方面。
