摘要：
主要介紹了水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)工藝流程、系統(tǒng)組成及技術(shù)特點(diǎn)，以及溧陽金峰水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電項(xiàng)目相關(guān)情況及運(yùn)行效果，其中發(fā)電量、二噁英、粉塵、二氧化硫及氮氧化物等各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。
前言
為了踐行“無廢城市”的先進(jìn)管理理念及發(fā)揮水泥工業(yè)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的積極作用，眾多水泥企業(yè)對(duì)水泥窯協(xié)同處置技術(shù)進(jìn)行了研究與開發(fā)。相比于焚燒處置法，水泥窯協(xié)同處置法可以將固廢中的可燃質(zhì)和不可燃質(zhì)全部利用。目前國內(nèi)協(xié)同處置技術(shù)主要分為分選與氣化焚燒兩類技術(shù)。筆者所在企業(yè)針對(duì)居民生活活動(dòng)中產(chǎn)生的生活垃圾、餐廚垃圾以及建筑垃圾，開發(fā)了水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)。本文主要介紹該技術(shù)工藝流程及系統(tǒng)，以及該技術(shù)在溧陽某新型干法水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)目中的實(shí)施及運(yùn)行效果。
一、工藝流程
工藝流程如圖1所示。
圖1.水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)工藝流程
水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)包括預(yù)處理系統(tǒng)和末端處理系統(tǒng)，其中預(yù)處理系統(tǒng)相對(duì)簡單，針對(duì)建筑垃圾、生活垃圾以及餐廚垃圾采用不同的處理工藝。末端處理系統(tǒng)以爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)和水泥窯系統(tǒng)為核心，通過爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)和水泥窯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑垃圾、生活垃圾以及餐廚垃圾的能源化、資源化和無害化的處置，具體工藝流程為：建筑垃圾經(jīng)分選、破碎等處理工序后分為可燃物、渣土以及金屬，其中渣土送至水泥窯系統(tǒng)作為替代原料，金屬回收利用或者出售。餐廚垃圾經(jīng)脫水、分離等預(yù)工序后分為固渣、廢水以及毛油，其中廢水送至滲濾液處理系統(tǒng)處置，毛油出售。將建筑垃圾中分離出的可燃物、餐廚垃圾中分離出的固渣以及生活垃圾一起輸送至固廢存儲(chǔ)車間發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生的滲濾液也送至滲濾液處理系統(tǒng)處置，發(fā)酵后的固廢送至爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)焚燒產(chǎn)生電能，供廠區(qū)用電設(shè)備使用，然后垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣及灰渣送入水泥窯燒成系統(tǒng)進(jìn)行高溫處置。
二、系統(tǒng)介紹
1、預(yù)處理系統(tǒng)
預(yù)處理系統(tǒng)主要功能是對(duì)建筑垃圾、餐廚垃圾及生活垃圾進(jìn)行預(yù)處理，使其可直接進(jìn)入爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)和水泥窯系統(tǒng)進(jìn)行處置，具體流程為：
對(duì)于建筑垃圾采用“兩分揀+兩篩（振動(dòng)格篩、彈跳篩）+兩碎（顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)）+磁選”的工藝路線，將其中的可燃物、骨料及金屬分離，其中金屬外售，可燃物送至固廢存儲(chǔ)車間，成品骨料被破碎處置作為水泥的替代原料，由于只需將骨料破碎至適合進(jìn)入原料磨的粒徑即可，故建筑垃圾預(yù)處理系統(tǒng)中破碎環(huán)節(jié)較為簡潔。
圖2.建筑垃圾處理工藝流程
餐廚垃圾首先通過螺旋輸送機(jī)及出料擠壓螺旋擠壓瀝水后，進(jìn)入惰性物分離裝置去除砂礫和浮渣，隨后進(jìn)入三相提油機(jī)，將漿液中的固渣、油脂以及有機(jī)漿液分離。分離產(chǎn)生的毛油可直接外售，固渣送入固廢存儲(chǔ)車間，廢水送至滲濾液處理系統(tǒng)。
圖3.餐廚垃圾處理工藝流程
固廢存儲(chǔ)車間主要用于接收建筑垃圾中分選出的可燃物、餐廚垃圾中排出的固渣以及生活垃圾，并將其在垃圾庫儲(chǔ)存發(fā)酵5-7天脫除滲濾液。
圖4.建筑垃圾處理裝置
圖5.餐廚垃圾處理裝置
2、末端處理系統(tǒng)
末端處理系統(tǒng)以爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)和水泥窯系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)將多源固廢能源化、資源化和無害化的最終處置，主要包括爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、水泥窯系統(tǒng)以及臭氣處理系統(tǒng)，具體如下：
①爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)
爐排爐焚燒發(fā)電系統(tǒng)主要是處置固廢存儲(chǔ)車間中經(jīng)過發(fā)酵的垃圾，將固廢中的可燃物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可利用的電能，實(shí)現(xiàn)固廢的能源化，具體流程為：垃圾在固廢存儲(chǔ)車間中發(fā)酵脫除滲濾液，發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣一部分抽出經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱至220℃作為助燃風(fēng)送入爐排爐，垃圾在爐排上經(jīng)干燥、焚燒產(chǎn)生高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)過各級(jí)換熱面與水換熱產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電，用于廠區(qū)內(nèi)的用電設(shè)備使用。
圖6.固廢焚燒發(fā)電系統(tǒng)
②滲濾液處理系統(tǒng)
滲濾液處理系統(tǒng)主要針對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)中處置餐廚垃圾產(chǎn)生的廢水以及垃圾在固廢存儲(chǔ)車間發(fā)酵產(chǎn)生的滲濾液，系統(tǒng)采用“預(yù)處理+UASB+兩級(jí)A/O+UF+NF+RO”工藝）工藝，將處置后的濃縮液直接送入分解爐高溫處置，清水回用。
③水泥窯系統(tǒng)
水泥窯系統(tǒng)包括篦冷機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、分解爐、預(yù)熱器以及尾氣處理裝置等。主要是利用回轉(zhuǎn)窯和分解爐的高溫環(huán)境對(duì)各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢煙氣、廢渣及廢水進(jìn)行最終的消納與處置，徹底實(shí)現(xiàn)廢渣、廢水的資源化和無害化處置，做到零排放。
垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)余熱鍋爐降至200℃后，送入篦冷機(jī)高溫區(qū)，被高溫水泥熟料加熱至800-900℃后，和三次風(fēng)一起送入分解爐內(nèi)，利用爐內(nèi)880℃的高溫堿性條件，進(jìn)一步吸收和處理焚燒產(chǎn)生的二噁英等有害物質(zhì)，使有毒有機(jī)物徹底分解、消除，然后經(jīng)預(yù)熱器、水泥窯尾氣處理裝置后排入大氣；
垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣及建筑垃圾中分選出的渣土一起輸送到原料配料系統(tǒng)，與生料一起入回轉(zhuǎn)窯經(jīng)高溫煅燒，重金屬離子被固化在熟料中，確保不會(huì)帶來二次污染；滲濾液處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的濃縮液直接送入分解爐高溫處置
④臭氣處理系統(tǒng)
水泥窯系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，固廢存儲(chǔ)車間產(chǎn)生的臭氣一部分作為助燃空氣送入爐排爐內(nèi)，另一部分引入水泥窯篦冷機(jī)高溫側(cè)，二者均在高溫環(huán)境下燃燒、氧化、分解。停窯檢修時(shí)，臭氣引入臭氣處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后對(duì)外排放。臭氣處理系統(tǒng)可確保生產(chǎn)操作車間在負(fù)壓下運(yùn)行，無任何臭氣外逸，對(duì)水泥工廠及周邊環(huán)境無任何干擾。
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一套系統(tǒng)可處置多種廢棄物的目標(biāo)，同時(shí)充分利用水泥窯的處置溫度高、熱容量大等優(yōu)點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)生活垃圾、建筑垃圾以及餐廚垃圾等的“資源化、無害化、減量化”的處置要求與目標(biāo)。
①高度資源化。垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣及建筑垃圾中分選出的渣土一起輸送到原料配料系統(tǒng)，作為水泥生產(chǎn)原料。
②徹底無害化，零排放。利用水泥窯的高溫、高堿性環(huán)境，對(duì)廢煙氣中的二噁英等有害物質(zhì)、廢渣中的重金屬及廢水進(jìn)行最終的消納與處置，徹底實(shí)現(xiàn)廢渣、廢水的資源化和無害化處置，做到零排放。
③能源化。在“資源化和無害化”的同時(shí)，將多源固廢中的可燃物質(zhì)在固廢焚燒發(fā)電系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為可利用的電能，實(shí)現(xiàn)固廢的能源化，這使其既具有良好的環(huán)保效益也有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
三、工程實(shí)踐
溧陽金峰水泥采用該技術(shù)建設(shè)了水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電項(xiàng)目，項(xiàng)目由南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司設(shè)計(jì)，于2018年6月開始設(shè)計(jì)施工，2020年5月開始試生產(chǎn)，具體建設(shè)情況見表1。
該項(xiàng)目充分考慮了各處理環(huán)節(jié)的資源共享、互用，形成從源頭到終端完整的固廢處置產(chǎn)業(yè)鏈，自2020年5月項(xiàng)目投運(yùn)后，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，噸生活垃圾發(fā)電量能達(dá)到400kW.h以上，結(jié)合現(xiàn)有水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水泥企業(yè)燒成系統(tǒng)的零電耗；經(jīng)委托有資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測，窯尾煙氣中的二噁英、粉塵、二氧化硫及氮氧化物等排放指標(biāo)均滿足現(xiàn)有超低排放標(biāo)準(zhǔn)。
四、結(jié)論
南京凱盛開能公司針對(duì)居民生活活動(dòng)中產(chǎn)生的生活垃圾、餐廚垃圾以及建筑垃圾等，開發(fā)了以爐排爐焚燒系統(tǒng)和水泥窯系統(tǒng)為核心的水泥窯協(xié)同處置多源固廢焚燒發(fā)電技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)將生活垃圾、餐廚垃圾及建筑垃圾等多源固廢無害化、減量化及資源化協(xié)同到水泥窯生產(chǎn)線，最大限度地做到多種廢棄物處置和綜合利用，除少量具有附加值的成品離開區(qū)域外，全過程無廢水、廢渣排放，完全實(shí)現(xiàn)零排放，為水泥窯協(xié)同處置產(chǎn)業(yè)提供新的技術(shù)路線，促進(jìn)水泥行業(yè)及地區(qū)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展。
作者：楊宏宜
單位：南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司
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