回转窑处理城市垃圾的技术分析探讨

回转窑处理城市垃圾的技术分析探讨

杨天山

身份证号码：51070319771224xxxx；广西大学广西南宁530001

摘要：由于经济水平的制约，我国的垃圾处理目前仍然以填埋处理方式为主，随着垃圾填埋作为单一处置方式暴露出越来越多的问题，以及城市生活垃圾成分逐年产生的变化：无机物大量减少，有机物、可燃物大量增加，低位热值逐年提高等。过去常规的处理方法、技术和设备都不能满足目前社会的需要，以焚烧技术为代表的垃圾处理技术正在中国悄然兴起，成为新兴环保产业。而大量采用进口设备，经济能力又无法承受，面对垃圾产量的剧增给环境带来巨大压力的形势，我国发展国产化城市生活垃圾处理技术的民族工业已迫在眉捷。文章主要分析了如何利用水泥回转窑处理城市生活垃圾，以供广大同仁交流探讨。

关键词：城市生活垃圾；回转窑；可持续发展

引言：城市生活垃圾的日益增多给当今社会带来了巨大的压力。众所周知，生活垃圾处置不善，会带来诸如侵占土地、污染土壤水体和大气、影响环境卫生等一系列问题。目前的处理方法主要以卫生填埋、堆肥和焚烧为主，但这些方法都存在某些缺陷，如土地资源的浪费、二次污染等。

利用水泥回转窑处理城市生活垃圾既可将垃圾作为原料，减少对矿山资源的耗费，又可充分利用水泥回转窑内的高温工况、碱性燃烧环境等优点，彻底将有害物质处理掉，真正实现垃圾处理的“三化”目标。预计在今后的几年内它会成为垃圾处理的最佳方式。

1生活垃圾焚烧处理技术现状

目前生活垃圾焚烧处理方式主要是层燃炉焚烧处理、回转炉焚烧处理和流化床焚烧处理。层燃炉垃圾焚烧处理设备是目前应用最为广泛也是技术最为成熟的方法。它不需要对垃圾进行前处理，可以燃烧成分变化比较大和热值比较低的垃圾，热效率可以达到85%以上，同时垃圾处理容量比较大。这种炉型设备一般造价比较昂贵，而且运行成本较高。

回转炉焚烧处理设备也是技术比较成熟的方法。用于垃圾处理的回转炉直径一般在1m-5m，长度在8m-20m，日处理能力可以达到480t。相对于层燃炉它的垃圾处理能力要小一些，投资和运行成本也比较高，同样也具有不需要进行垃圾前处理，可以燃烧成分变化比较大，热值比较低的垃圾，热效率可以达到80%以上，但目前该焚烧方法使用并不是很广。

2利用水泥回转窑处理城市生活垃圾的可行性分析

生产水泥的天然原料主要为石灰质和粘土质两种，此外还有硅质校正原料和铝铁质校正原料。城市生活垃圾焚烧灰的成分与水泥生料粘土质的成分极为相似，完全可用来烧制水泥。

另外，利用水泥回窑处理垃圾还具有其他处理方法不可比拟的优点，主要有：

2.1处理温度高

水泥回转窑内的物料温度在1450-1550℃，而气体温度则高达1700-1800℃。在高温下，垃圾中有毒有害成分彻底的分解，一般焚毁去除率达到99.99%。

2.2停留时间长

水泥回转窑筒体长，垃圾在回转窑高温状态下持续时间长。根据一般统计数据，物料从窑尾到窑头总的停留时间在35min左右，气体在大于950℃以上的停留时间在8s以上，高于1300℃以上的停留时间大于3s，更有利于垃圾的燃烧和分解。

2.3焚烧状态易于稳定

水泥回转窑是一个热惯性很大，十分稳定的燃烧系统。它由回转窑金属筒体、窑内砌筑的耐火砖以及在烧成带形成的结皮和待煅烧物料组成，质量巨大，而且耐火材料具有隔热性能，不会因为垃圾投入量和性质的变化而造成大的温度波动，系统易于稳定。

2.4碱性的环境气氛

生产水泥采用的原料成分决定了回转窑内是碱性气氛，可以有效地抑制酸性物质的排放，使得SO2和CL等化学成分化合成盐类固定下来，减少或避免了一般燃烧后产生“二恶英”的现象。

2.5没有废渣排出

在水泥工业的生产过程中，只有生料和经过煅烧工艺所生产的熟料，没有一般焚烧炉焚烧产生炉渣等问题；而且水泥回转窑负压状态运行，烟气和粉尘很少外溢。

2.6固化重金属离子

利用水泥工业回转窑煅烧工艺处理垃圾（包括危险废弃物），可以将垃圾中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再度渗透和扩散污染水质和土壤。据国内外研究结果显示，含有重金属的混凝土可以制作城市给水管道，重金属的浸出量低于地表水二级标准。

2.7焚烧处置点多，适应性强

整个水泥烧成系统具有多个不同的高温投料点，可适应各种不同性质和形态的垃圾。

3国内外“垃圾水泥”的研究现状

如何充分利用目前已有的回转窑设备，最大限度地处理生活垃圾，又能部分解决原料与燃料消耗巨大的问题，是世界环保与水泥行业共同面临的一个新问题。目前，解决这一问题的方法主要有两种模式。

3.1日本模式

日本模式是先将城市生活垃圾焚烧，然后通过生料配比计算，将其焚烧灰按比例加到水泥原料中，在水泥回转窑中烧制。1993年，日本秩夫小野田公司首次开展了用垃圾焚烧灰生产水泥的研究与设计工作，并建成了50t/d的试验生产线，其烧成温度为1000-1300℃。由于该水泥原料中60%为城市生活垃圾，故取名为“生态水泥”。该处理方法彻底消除了二次污染，且经试验证明其水泥性能完全符合要求，但不足之处在于生活垃圾进入回转窑之前还要先进行焚烧处理，工艺路线过长，设备投资太大。

3.2德国模式

以德国为首的欧美国家侧重于直接将生活垃圾送入回转窑中煅烧，这样回转窑既可将垃圾作为原料与燃料来烧制水泥，又兼垃圾焚烧炉的双重作用。

20世纪80年代中后期，德国保利休斯、洪堡等公司已着手进行一系列工业性试验，研究在水泥窑预分解系统中对经过加工的垃圾、废轮胎及其它可燃性工业废弃物的利用问题，取得了一定的成功，并开始用于工业生产。

3.3国内现状

我国从20世纪90年代开始利用水泥窑处理危险废弃物和城市生活垃圾的研究和实践工作，并已取得一定的成绩。

4利用水泥回转窑处理生活垃圾应注意的问题

由于温度高，气体路线长，物料停留时间长，在水泥窑中能彻底将有害物质处理掉，但也存在以下几个问题：

4.1氯

城市生活垃圾中含有大量的氯化物，水泥窑对氯的含量是有限制的。通常生料中氯含量应小于0.015%，而垃圾灰中的氯的含量大于5%，是允许含量的几百倍，它将会在系统中700℃的地方生成低温共熔物，在窑尾、风管和排风机等气体通过的地方，附着结皮和造成堵塞。

如果氯含量超标，垃圾水泥在水化时会溶出大量的氯离子，硬化体在养护和使用过程中也会释放出含氯水化物，这会侵蚀水泥中的钢筋等增强材料。

为解决这一问题，必须在入回转窑前做好垃圾的分选工作，降低入窑垃圾的含氯量。分选出来的塑料可以简易再生或者改性再生回收利用。一方面可以控制氯的含量，确保水泥生产过程的连续性和稳定性，另一方面也提供了塑料再生利用的可能。

4.2二恶英

水泥煅烧时的温度很高，超过了产生二恶英的温度范围，破坏了它的生成条件，所以水泥回转窑在焚烧废弃物时不会产生二恶英。但在气体冷却过程中可能产生二恶英，所以出窑废气在增湿塔里应该急速冷却到250℃以下，以防止在250-350℃的温度范围内重新生成二恶英。

5结语

总之，利用水泥回转窑处理生活垃圾无疑是一条行之有效的道路，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。为了不影响水泥厂的正常运转和水泥质量，必须广泛调研，采取行之有效的方案，争取在现行回转窑的基础上进行最小的改造，探索出适合我国国情的处理路线。另外培养全民绿色环保意识，做好垃圾分类工作，减少垃圾处理的负担。

参考文献：

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[2]陈俊，龙炳清.新型干法水泥回转窑废气产生量与产量的关系浅谈[J].四川环境.2016（02）.

[3]辛美静，杨学权.利用水泥回转窑处理城市生活垃圾[J].能源研究与利用.2017（05）.