CN107459271A - 水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，是将城市生活垃圾经过回转式垃圾焚烧炉处理，将产生大量热烟气引入水泥回转窑系统内替代部分燃料分解生料，再将垃圾焚烧的灰渣作为代替部分生产熟料的原料，与其他原料及燃料一起送入水泥回转窑系统，焙烧后制得水泥熟料；同时，将污泥经过干化机干化后制备成的干化污泥送入水泥回转窑系统燃烧分解，燃烧代替部分燃料，燃烧后制得水泥熟料。实现了垃圾的可持续处理，降低了水泥制各能耗。

Description

水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术

技术领域：

本发明涉及一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，属于垃圾处理技术领域。

背景技术：

在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的″城市矿藏″，是″放错地方的资源″。这既是对垃圾认识的深入和深化，也是城市发展的必然要求。中国生活垃圾处理现阶段主要是以卫生填埋为主，占处理量的78％左右，而且垃圾分类细分不强，没有形成较有效地循环利用的路线。我国生活垃圾处理处于较初级阶段，从源头到最终的处理有很多需要规范的地方，如分类、循环利用、处理方式等。中国现阶段主要是针对已产生垃圾的处理，对于类似美国控制垃圾产生源头的理念并没有在技术路线中体现，而且处理的方式相对较单一，主要是卫生填埋的方式，由于分类不细化，导致资源的回收利用率非常的低。现有的垃圾处理主要有填埋、堆肥和焚烧三种处理方式，填埋处理需占用大量土地，同时，垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染，不仅破坏生态环境，还严重危害人体健康。堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高。而且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。焚烧的实质是将有机垃圾在高温及供氧充足的条件下氧化成惰性气态物和无机不可燃物，以形成稳定的固态残渣。首先将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧，释放出热能，然后余热回收可供热或发电。烟气净化后排出，少量剩余残渣排出、填埋或作其它用途。其优点是迅速的减容能力和彻底的高温无害化，占地面积不大，对周围环境影响较小，且有热能回收。因此，对MSW实行焚烧处理是无害化、减量化和资源化的有效处理方式。随着人们环境意识的不断增强和热能回收等综合利用技术的提高，世界各国采用焚烧技术处理生活垃圾的比例正在逐年增加。

发明内容：

本发明的目的是提供一种对周围环境影响较小，且有热能回收，可持续处理垃圾、污泥，又能将废渣资源化，提高经济效益的水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，是将城市生活垃圾经过回转式垃圾焚烧炉处理，将产生大量热烟气引入水泥回转窑系统内替代部分燃料分解生料，再将垃圾焚烧的灰渣作为代替部分生产熟料的原料，与其他原料及燃料一起送入水泥回转窑系统，焙烧后制得水泥熟料；同时，将污泥经过干化机干化后制备成的干化污泥送入水泥回转窑系统燃烧分解，燃烧代替部分燃料，燃烧后制得水泥熟料。

一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，包括水泥窑协同处置城市生活垃圾技术和水泥窑协同处置污泥技术。

所述水泥窑协同处置城市生活垃圾技术，包括以下工艺流程：

(1)垃圾接受与储运：垃圾由密闭式垃圾运输专用车运输进厂，先经地衡进行称重，再运输至卸料平台，经卸料门卸料至垃圾贮坑储存，并由抓斗将垃圾按进厂时间在池内分开堆放。卸料大厅和垃圾坑均采用全自动密封门，即垃圾车通过时门自动打开，车离开后门自动关闭，防止垃圾恶臭扩散。垃圾坑内为负压，使用离心风机将贮坑内的气体送入窑头篦冷机作为冷却风使用。全自动行车将垃圾抓入料斗内，随后进入焚烧炉燃烧。

(2)喂料及焚烧：在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉，从窑头篦冷机抽取热空气作为垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由喂料机喂入回转式焚烧炉内燃烧，燃烧后产生的热烟气引入分解炉内，替代部分烧成用煤，为生料分解提供热量。回转式焚烧炉内壁砌筑耐火材料，防止高温气体对炉体造成损伤，同时蓄热保温，提高热效率。

(3)渗滤液处理：垃圾堆积产生的渗滤液经排水格栅过滤后，进入渗滤液收集池，使用渗滤液泵将其输送至三次风管，经喷枪雾化后喷入三次风管末端。垃圾渗滤液通过高温进行蒸发氧化处理，完全分解其有机成分，实现无害化。

(4)灰渣处理：灰渣全部通过汽车运输至原料堆棚，作为水泥生产用原料使用，重金属离子被固化在熟料中，做到无害化处理。

所述水泥窑协同处置污泥技术，包括以下工艺流程：

1)市政污泥运行过程：专用汽车运输(含水80％污泥)→污泥料仓→带计量的污泥泵→空心桨叶式干化机→干污泥仓→带计量的输送设备→水泥窑→废渣直接作为原料。将市政污泥通过运输槽车集中到水泥厂直接倾倒进地下污泥接收储存料仓中，污泥经过破拱滑架通过仓下出料口进入到正压给料机中，正压给料机将污泥挤入膏体泵中，进入膏体泵的污泥通过高压低摩阻复合管全封闭的输送至空心桨叶式干化机，干化的污泥由空心螺旋输送机输送到干化污泥仓，然后由输送设备输送至分解炉，通过分解炉的高温气体干化焚烧，然后进回转窑。

2)把污泥均匀喂入分解炉，利用分解炉热风作为干化燃烧气体，污泥燃烧后的热烟气进窑尾系统，与生料进行热交换，同时分解部分有害物质。做到污泥处理的资源化、无害化、减量化。

3)焚烧后产生的灰渣收集后进入水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料，用计算机控制污泥焚烧系统和水泥烧成系统的协调运行，污泥的臭味气体被焚烧，能对燃烧后产生的酸性物质(如HCl、SO₂和CO₃ ^2-等)起中和作用，使它们变成盐类固定下来，污泥仓中臭气用风机抽入烟室，进行燃烧分解。可使有害废料中可能存在的金属元素(包括重金属)固化在熟料矿物中，并且固化稳定。

本发明的有益效果是，不可燃垃圾和可燃垃圾的灰渣作为水泥原料的混合材料使用，使生活垃圾全部合理处理，整个处理工艺过程零排放，不产生有害物质，不造成二次污染，实现生活垃圾处理资源化及无害化。实现了垃圾的可持续处理，降低了水泥制备能耗。

附图说明：

图1是发明的工艺流程图。

具体实施方式：

如图1所示，一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，是将城市生活垃圾经过回转式垃圾焚烧炉处理，将产生大量热烟气引入水泥回转窑系统内替代部分燃料分解生料，再将垃圾焚烧的灰渣作为代替部分生产熟料的原料，与其他原料及燃料一起送入水泥回转窑系统，焙烧后制得水泥熟料；同时，将污泥经过干化机干化后制备成的干化污泥送入水泥回转窑系统燃烧分解，燃烧代替部分燃料，燃烧后制得水泥熟料。

一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，包括水泥窑协同处置城市生活垃圾技术和水泥窑协同处置污泥技术。

所述水泥窑协同处置城市生活垃圾技术，包括以下工艺流程：

(1)垃圾接受与储运：垃圾由密闭式垃圾运输专用车运输进厂，先经地衡进行称重，再运输至卸料平台，经卸料门卸料至垃圾贮坑储存，并由抓斗将垃圾按进厂时间在池内分开堆放。卸料大厅和垃圾坑均采用全自动密封门，即垃圾车通过时门自动打开，车离开后门自动关闭，防止垃圾恶臭扩散。垃圾坑内为负压，使用离心风机将贮坑内的气体送入窑头篦冷机作为冷却风使用。全自动行车将垃圾抓入料斗内，随后进入焚烧炉燃烧。

(2)喂料及焚烧：在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉，从窑头篦冷机抽取热空气作为垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由喂料机喂入回转式焚烧炉内燃烧，燃烧后产生的热烟气引入分解炉内，替代部分烧成用煤，为生料分解提供热量。回转式焚烧炉内壁砌筑耐火材料，防止高温气体对炉体造成损伤，同时蓄热保温，提高热效率。

(3)渗滤液处理：垃圾堆积产生的渗滤液经排水格栅过滤后，进入渗滤液收集池，使用渗滤液泵将其输送至三次风管，经喷枪雾化后喷入三次风管末端。垃圾渗滤液通过高温进行蒸发氧化处理，完全分解其有机成分，实现无害化。

(4)灰渣处理：灰渣全部通过汽车运输至原料堆棚，作为水泥生产用原料使用，重金属离子被固化在熟料中，做到无害化处理。

所述水泥窑协同处置污泥技术，包括以下工艺流程：

1)市政污泥运行过程：专用汽车运输(含水80％污泥)→污泥料仓→带计量的污泥泵→空心桨叶式干化机→干污泥仓→带计量的输送设备→水泥窑→废渣直接作为原料。将市政污泥通过运输槽车集中到水泥厂直接倾倒进地下污泥接收储存料仓中，污泥经过破拱滑架通过仓下出料口进入到正压给料机中，正压给料机将污泥挤入膏体泵中，进入膏体泵的污泥通过高压低摩阻复合管全封闭的输送至空心桨叶式干化机，干化的污泥由空心螺旋输送机输送到干化污泥仓，然后由输送设备输送至分解炉，通过分解炉的高温气体干化焚烧，然后进回转窑。

2)把污泥均匀喂入分解炉，利用分解炉热风作为干化燃烧气体，污泥燃烧后的热烟气进窑尾系统，与生料进行热交换，同时分解部分有害物质。做到污泥处理的资源化、无害化、减量化。

3)焚烧后产生的灰渣收集后进入水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料，用计算机控制污泥焚烧系统和水泥烧成系统的协调运行，污泥的臭味气体被焚烧，能对燃烧后产生的酸性物质(如HCl、SO₂和CO₃ ^2-等)起中和作用，使它们变成盐类固定下来，污泥仓中臭气用风机抽入烟室，进行燃烧分解。可使有害废料中可能存在的金属元素(包括重金属)固化在熟料矿物中，并且固化稳定。

由设计指标可知，本项目处理城市生活垃圾的规模为42000t/年，处理污泥的规模为7500t/年。根据到台儿庄城市生活垃圾和污泥的实际情况和燃烧损失，在进行分析计算时，城市生活垃圾和污泥的热值分别取值2629kcal/kg和476.2kcal/kg，有效利用率取值为70％，原煤热值取值为5000kcal/kg。

垃圾焚烧节约原煤量：2629kcal/kg×4.2×10⁷kg×70％÷5000kcal/kg＝1.54万吨；

污泥焚烧节约原煤量：476.2kcal/kg×7.5×10⁶kg×70％÷5000kcal/kg＝0.05万吨。

(2)原料替代量：

根据城市生活垃圾成分的不同，垃圾焚烧灰渣量一般也不同。城市生活垃圾焚烧灰渣量占垃圾总量的比例一般为20％～25％，本项目根据台儿庄区城市生活垃圾的厨余较多、水分较大的实际特点，取焚烧灰渣比例为20％。因此，年处理42000t城市生活垃圾可产生8400t灰渣，即代替水泥熟料原料8400t。

原始污泥含水量约为80％，这时污泥直接焚烧不可能提供额外的热能利用。污泥的热能释放效应只能通过干化、半干化处理的污泥才能实现。经过干化的污泥含水量基本保持在20％左右，经过焚烧后，最终产生的灰渣约占原始污泥的6.67％。因此，年处理7500t污泥可产生500t灰渣，即代替水泥熟料原料500t。

经分析可知，灰渣代替水泥原料年总量约为0.89万吨，仅占水泥年产量75万吨的1.19％，含量很少，而且城市生活垃圾及污泥焚烧灰成分与水泥相似，SiO₃、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O及MgO等重要组分含量相差不大，因此不会对水泥的质量造成影响。

Claims (4)

1.一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，其特征是：将城市生活垃圾经过回转式垃圾焚烧炉处理，将产生大量热烟气引入水泥回转窑系统内替代部分燃料分解生料，再将垃圾焚烧的灰渣作为代替部分生产熟料的原料，与其他原料及燃料一起送入水泥回转窑系统，焙烧后制得水泥熟料；同时，将污泥经过干化机干化后制备成的干化污泥送入水泥回转窑系统燃烧分解，燃烧代替部分燃料，燃烧后制得水泥熟料。

2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，其特征是：一种水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，包括水泥窑协同处置城市生活垃圾技术和水泥窑协同处置污泥技术。

3.根据权利要求2所述的水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，其特征是：所述水泥窑协同处置城市生活垃圾技术，包括以下工艺流程：

(1)垃圾接受与储运：垃圾由密闭式垃圾运输专用车运输进厂，先经地衡进行称重，再运输至卸料平台，经卸料门卸料至垃圾贮坑储存，并由抓斗将垃圾按进厂时间在池内分开堆放，卸料大厅和垃圾坑均采用全自动密封门，即垃圾车通过时门自动打开，车离开后门自动关闭，防止垃圾恶臭扩散，垃圾坑内为负压，使用离心风机将贮坑内的气体送入窑头篦冷机作为冷却风使用，全自动行车将垃圾抓入料斗内，随后进入焚烧炉燃烧；

(2)喂料及焚烧：在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉，从窑头篦冷机抽取热空气作为垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由喂料机喂入回转式焚烧炉内燃烧，燃烧后产生的热烟气引入分解炉内，替代部分烧成用煤，为生料分解提供热量，回转式焚烧炉内壁砌筑耐火材料，防止高温气体对炉体造成损伤，同时蓄热保温，提高热效率；

(3)渗滤液处理：垃圾堆积产生的渗滤液经排水格栅过滤后，进入渗滤液收集池，使用渗滤液泵将其输送至三次风管，经喷枪雾化后喷入三次风管末端，垃圾渗滤液通过高温进行蒸发氧化处理，完全分解其有机成分，实现无害化；

(4)灰渣处理：灰渣全部通过汽车运输至原料堆棚，作为水泥生产用原料使用，重金属离子被固化在熟料中，做到无害化处理。

4.根据权利要求2所述的水泥窑协同处置城市生活垃圾及污泥技术，其特征是：所述水泥窑协同处置污泥技术，包括以下工艺流程：

1)市政污泥运行过程：专用汽车运输(含水80％污泥)→污泥料仓→带计量的污泥泵→空心桨叶式干化机→干污泥仓→带计量的输送设备→水泥窑→废渣直接作为原料，将市政污泥通过运输槽车集中到水泥厂直接倾倒进地下污泥接收储存料仓中，污泥经过破拱滑架通过仓下出料口进入到正压给料机中，正压给料机将污泥挤入膏体泵中，进入膏体泵的污泥通过高压低摩阻复合管全封闭的输送至空心桨叶式干化机，干化的污泥由空心螺旋输送机输送到干化污泥仓，然后由输送设备输送至分解炉，通过分解炉的高温气体干化焚烧，然后进回转窑；

2)把污泥均匀喂入分解炉，利用分解炉热风作为干化燃烧气体，污泥燃烧后的热烟气进窑尾系统，与生料进行热交换，同时分解部分有害物质，做到污泥处理的资源化、无害化、减量化；

3)焚烧后产生的灰渣收集后进入水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料，用计算机控制污泥焚烧系统和水泥烧成系统的协调运行，污泥的臭味气体被焚烧，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，污泥仓中臭气用风机抽入烟室，进行燃烧分解，可使有害废料中可能存在的金属元素固化在熟料矿物中，并且固化稳定。