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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(lái)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(guó)城市垃圾的組成及熱值,表2是南京水泥院研究報(bào)告中的數(shù)據(jù)。
 
表1 德國(guó)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%
17.3
10.2
6.0
2.7
0.8
27.8
 
9.0
11.1
13.5
10.32
含量%
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(diǎn)
金屬
玻璃
塑料
紙類
織物
木竹
植物
動(dòng)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(chǎng)
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(chǎng)
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(guó)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(huì)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(guò)1700℃的高溫和足夠的停留時(shí)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(guò)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(duì)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(guó)外報(bào)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(huì)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(chǎng)通過(guò)陽(yáng)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(jiǎn)單,沒(méi)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(jì)院進(jìn)行污泥在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的處理半工業(yè)化試驗(yàn)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(wú)害化、資源化”。
3.2 用作燃料
    對(duì)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(guó)呂德斯多夫水泥廠利用熟料燒成車間的循環(huán)流化床對(duì)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(yǔ)
    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(méi)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(guó)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(shì)地位必將越來(lái)越體現(xiàn)出來(lái)。一方面是出于企業(yè)自身降低對(duì)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(lái)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(huì)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(bào)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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