城市垃圾在水泥廠中的應(yīng)用和處理
2005-03-24 00:00
1 城市垃圾的組成及性質(zhì)
城市垃圾主要來源于廚房的生活垃圾、街道垃圾、小型企業(yè)的垃圾、建筑垃圾、下水道污泥以及污水處理廠污泥。城市垃圾的組成較為復(fù)雜，隨著季節(jié)和城市的發(fā)展程度不同面有所變化。表1 是德國城市垃圾的組成及熱值，表2是南京水泥院研究報告中的數(shù)據(jù)。
表1 德國城市生活垃圾的組成及熱值
物質(zhì) | 紙類 | 塑料 | 玻陶石 | 金屬 | 織物 | 有機(jī)物 | 木頭 | 其它 | 大塊廢物 | 企業(yè)垃圾 | 總熱值MJ/kg |
熱值MJ/kg | 15 | 40 | 0 | 0 | 12 | 5 | 13 | 4 | 10 | 5 | |
含量①% | 17.3 | 10.2 | 6.0 | 2.7 | 0.8 | 27.8 | 9.0 | 11.1 | 13.5 | 10.32 | |
含量②% | 19 | 13 | 12 | 5 | 5 | 22 | 6 | 18 | 11.25 |
注：①為1989年平均值；②為2002年平均值
表2 南京生活垃圾的組成及熱值
采樣點 | 金屬 | 玻璃 | 塑料 | 紙類 | 織物 | 木竹 | 植物 | 動物 | 灰渣 | 磚瓦陶 | 其它 | 總熱值MJ/kg |
轉(zhuǎn)運(yùn)站 | 0.28 | 2.17 | 8.0 | 4.0 | 0.8 | 2.1 | 19.6 | 8.1 | 30.7 | 5.2 | 18.5 | 6.29 |
垃圾場 | 0 | 0.52 | 13.0 | 4.5 | 0.14 | 3.2 | 14.4 | 3.0 | 58.5 | 2.6 | 0 | 7.18 |
機(jī)場 | 2.0 | 23 | 9.4 | 13.0 | 1.3 | 1.4 | 19.0 | 0 | 0 | 2.7 | 28.2 | 8.13 |
火車站 | 10.4 | 2.0 | 10.8 | 13.8 | 1.1 | 3.2 | 19.4 | 3.2 | 48.3 | 4.9 | 0 | 8.07 |
港口 | 0.83 | 0 | 6.2 | 3.7 | 2.3 | 2.6 | 43.3 | 7.4 | 33.6 | 0 | 0 | 6.18 |
從表中可以看出，南京的城市垃圾中可燃物的比例較德國的低。在一般情況下，發(fā)展水平較高地區(qū)的城市垃圾中高熱值組分如塑料、紙、木頭和紡織物的比例要高于發(fā)展水平較低地區(qū)的城市垃圾中相應(yīng)高熱值組分比例。
2 城市垃圾的預(yù)處理
根據(jù)垃圾中不同組分的性質(zhì)，可將垃圾分選為用作原料和燃料兩部分。熱值較低且其中有機(jī)物含量較低的垃圾可作為原料，熱值較高的垃圾可將其粒徑處理變小后，作為回轉(zhuǎn)窯的部分替代燃料，直接喂入分解爐內(nèi)或垂直煙道內(nèi)進(jìn)行燃燒。圖1是城市垃圾預(yù)處理的流程圖。有機(jī)物含量較高的物質(zhì)在燃燒溫度低于1200℃和貧氧條件下燃燒會產(chǎn)生二惡英和呋喃，所以不能在低溫區(qū)加入，只能從窯分解區(qū)或窯頭加入，窯內(nèi)超過1700℃的高溫和足夠的停留時間能使有機(jī)物完全分解。
圖1 城市垃圾預(yù)處理流程圖
3 水泥廠利用垃圾的方式
3．1 用作原料
城市垃圾經(jīng)焚燒后的灰渣成分與粘土質(zhì)原料很相似，主要成分與煤矸石、粉煤灰相同，其中的鉀鈉含量也與粘土相近。典型的城市生活垃圾焚燒后的灰渣成分如表3。因此垃圾焚燒灰渣可用作粘土質(zhì)原料加入生料中，也可部分混合材使用直接與熟料、石膏配料磨制成水泥。
表3 城市生活垃圾焚燒后的灰渣成分
名稱 | Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O |
灰渣 | 1.29 | 56.96 | 13.77 | 6.06 | 9.69 | 2.90 | 2.56 | 1.93 |
運(yùn)送到水泥廠的城市垃圾經(jīng)分選后的熱值較低的且有機(jī)物含量極低的部分，經(jīng)過磁選、破碎后，可直接作為原料使用。但應(yīng)注意，新型干法窯對硫、氯、鉀、鈉含量極為敏感，垃圾和垃圾焚燒灰渣中SO3含量據(jù)國外報道在2%左右，堿金屬的含量也與天然粘土質(zhì)原料差不多，但氯含量變化較大，如太高，會造成窯尾系統(tǒng)結(jié)皮、堵塞，應(yīng)該嚴(yán)格控制，垃圾摻入量要隨著氯含量的升高而調(diào)低。
污水處理廠的污泥在水泥廠應(yīng)用處理要困難一些，主要是含水較大，但其化學(xué)成分和粘土質(zhì)原料相類似，仍可用作水泥原料。污泥一般需要先焚燒后再投入使用。在污水處理廠較為有效的脫水方法是用機(jī)械壓濾設(shè)備，有條件的話直接用污泥堆場通過陽光和風(fēng)的作用進(jìn)行干燥。如直接運(yùn)到水泥廠進(jìn)行焚燒處理，工藝流程簡單，沒有二次污染，但由于水分太高，所需燃料量大，成本遠(yuǎn)高于先烘干再用于水泥生產(chǎn)；可用回轉(zhuǎn)窯尾廢氣進(jìn)行烘干，也可用其它烘干機(jī)烘干。污泥水分較低，可直接作為一組分與其它原料一起配制生料。天津水泥設(shè)計院進(jìn)行污泥在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的處理半工業(yè)化試驗中，將污泥加入流態(tài)化焚燒分解爐，其干燥、焚燒、分解全部在密閉的分解爐內(nèi)進(jìn)行，完全消除了二次污染，真正做到了污泥處理“減量化、無害化、資源化”。
3．2 用作燃料
對于城市垃圾經(jīng)分選后其中熱值較高的部分，可用作水泥煅燒的部分代用燃料。經(jīng)處理后，可從窯尾分解爐或窯尾上升煙道加入。德國呂德斯多夫水泥廠利用熟料燒成車間的循環(huán)流化床對舊木材、紙張、塑料、橡膠等有機(jī)可熘物、部分生活垃圾等進(jìn)行氣控?zé)岱纸庑纬煽扇細(xì)怏w，可燃?xì)怏w從窯頭噴入，分解后的廢渣用作水泥原料，目前該廠在燃料上的費(fèi)用已下降了40%以上。
4 結(jié)語
隨著水泥技術(shù)的不斷進(jìn)步和廣大水泥從業(yè)人員的思想不斷更新，水泥廠利用城市垃圾替代部分原燃料已沒有多少技術(shù)障礙。隨著水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入和我國環(huán)境保護(hù)法規(guī)的不斷完善，水泥廠作為利用處理城市垃圾的優(yōu)勢地位必將越來越體現(xiàn)出來。一方面是出于企業(yè)自身降低對不可再生的礦石性原料的信賴的要求，另一方面也減少污染氣體的排放，消除傳統(tǒng)垃圾處理方法帶來的二次污染的要求，使水泥企業(yè)摘掉污染大戶的帽子，水泥產(chǎn)業(yè)真正成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)，具有極高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
1 呂德斯多夫水泥廠廢棄物利用考察報告 曾學(xué)敏 狄東仁
2 面向可持續(xù)發(fā)展的水泥工業(yè)
蔣爾忠 崔源聲 編輯：
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