回转式焚烧炉在水泥窑协同处置生活垃圾技术介绍

水泥窑协同处置生活垃圾的技术介绍合肥水泥研究设计院2011.7.29主要内容1.我国城市生活垃圾现状2.合肥院在处置生活垃圾方面所做的工作3.合肥院水泥窑协同处置生活垃圾的技术特点4.工程设计的主要技术方案和设备5.水泥窑协同处置生活垃圾环保要求6。工程规模,投资内容及投资构成1.我国城市生活垃圾现状1.1目前我国城市生活垃圾处理的现状2009年底，全国设市城市生活垃圾无害化处理率为71%。全国654个城市，生活垃圾清运量1.57亿t，各类生活垃圾处理场567座，集中处理量约1.12亿t/a，集中处理率为71.3%；2010年年底；我国垃圾存量已达60亿吨，占用梗地75万亩，年还产2亿吨。200个城市处于被包围中。全国县城以上生活垃圾总产量约为2.5亿吨在567座处理场中，填埋场447座，堆肥厂16座，焚烧厂93座；1.2城市生活垃圾处理面临问题填埋占用大量土地，二次污染隐患焚烧发电大气污染、二恶英、社会问题（江苏吴江、广东番禺反焚烧抗议）好氧堆肥肥料质量和市场难以保证，难以普遍推广和广泛应用。已成为全国范围内一个普遍关注的问题，是一项十分艰巨的综合性、系统性的工程。1.3我国城市生活垃圾的特点(与西方国家相比）分类收集率低，绝大部分混合收集。垃圾水分含量高、热值低、有机成分高、可回收成分低。垃圾品质不稳定，成分各地各季节有较大差异。含水率高45～65%热值较低800－1200kcal/kg有机成分高40～60%可回收成分低10～25%1.4我国城市生活垃圾焚烧厂概况2009年底全国已投运的垃圾焚烧厂有93座，焚烧炉为200台。正在建102家，将来建48家）。预计到2012年，全国城市垃圾的处置率将由2007年的40%上升到80%，现缓慢向焚烧过渡，垃圾焚烧的处置率将由2005年的6%上升到18%。我国现有1300多台PC水泥窑是能够为此做出一些献。1000-2000吨/日生产线的出路？1.5各种垃圾处理投资情况比较处理方式卫生填埋堆肥焚烧水泥生产工艺国内技术国外技术投资（万元/吨)8-1012-1820-2860-7010-15垃圾处理量按500吨/天计,利用水泥生产总的投资只需5000-7000万元左右2。合肥院在处置生活垃圾方面所做的工作2.1圾焚烧发电厂的尾气净化处理技术采用干法或半干法技术;已经参加了国内多个垃圾焚烧厂发电厂的尾气净化处理的总包、设计；（1）广东中山中心组团垃圾焚烧发电厂1X350t/d，2007年投入运行；（2）、江苏徐州垃圾焚烧发电厂3X400t/d；2009年8月投入运行；（3）、浙江海宁垃圾焚烧发电厂2X300t/；2009年10月投入运行；（4）、江苏泰州垃圾焚烧发电厂2X500t/d，预计2011年6月竣工；（5）、武汉青山垃圾焚烧发电厂3X350t/d2.2桐城市垃圾焚烧发电项目的设计采用2台250t/d三驱动炉排炉垃圾焚烧装置，每台垃圾焚烧炉的产汽能力（Q=20.5t/hP=4Mpa，t=415℃），汽轮发电机组装机容量选用7.5MW×1汽轮机配7.5MW×1发电机。作为100万人口的中小城市生活垃圾处理，该处理线倍受环境工程专家的高度关注，将起到示范作用。2.3为合肥垃圾焚烧厂的主要工作为三期1000吨作了大量的前其工作，准备以BOT模式实施，具体采用与日本田雄公司合作生产的炉排炉技术2.4水泥窑处置垃圾焚烧厂的炉渣和飞灰利用水泥窑处理垃圾废渣项目;已经和珠江水泥厂及华南理工大学合作完成了基础研究，进入了工业化配套实施阶段，该项目已得到住建部和环保部关注；此外，废渣可送水泥厂作无害化处理；已建立垃圾焚烧厂飞灰的无害化处理中心实验室，并开展相关的基础研究（全国目前还没有成立专门的研究机构）；3.1.技术背景:国外生活垃圾：分类和控制;国内生活垃圾：混合型垃圾;结果：焚烧和处置的难度。要求：研究适合中国生活垃圾焚烧处理技术。3.合肥院水泥窑协同处置生活垃圾的技术的特点3.2采用回转式焚烧炉的技术路线:（1）与干法熟料生产线并行设置垃圾高效焚烧炉，利用熟料冷却机高温余风维持焚烧炉中垃圾自燃；（2）将高温烟气送入预热器系统进行利用和净化。3.3科技部项目研究内容和特点：研究内容：水泥窑与回转焚烧炉的衔接和匹配，焚烧炉系统温度、压力、焚烧量等工艺技术和装备。技术特点：（1）与回转窑分开煅烧，互不干扰，能量互为补充的系统。（2）采用回转式焚烧炉，符合中国的混和型垃圾，与窑阻力接近，容易匹配。（3）与单纯的焚烧发电相比，省去了预热利用和尾气净化部分。（4）炉渣可替代原料，飞灰可进窑经高温分解。（5）科技部项目结果：2008年10月，已在四川广旺能源集团天台水泥厂进行了工业性试验。2008年12月底通过技术鉴定。2009年中国硅酸盐学会建筑材料科学技术发明三等奖。（6）获得三项国家专利.3.4回转焚烧炉协同处置垃圾的工业试验概况（1）.试烧的垃圾来源及特性广元市垃圾填埋场，其成分如下表项目纸类塑料竹木布类厨余金属玻理渣石%9.3111.222.752.4957.660.462.6813.43项目水分灰分挥发分Qnet(kj/kg%45.9824.0218.024840工业分析如下（2）焚烧炉内运行时的数据进风温度出风温度入分解炉混合温度分解炉温度窑转速rpm窑头喂煤（t/h)分解炉喂煤（t/h喂料量t/h6319217929433.01.250.822经过焚烧后垃圾替代燃料为18.4%（3）焚烧垃圾与平时生产的熟料成份比较两者水泥熟料化学成份相差不大名称LossSio2Al2O3Fe2O3MgOCaOSO3Cl有垃圾灰0.1321.585.743.211.4665.241.020.014无垃圾灰0.3921.365.893.021.5265.220.940.006（4）水泥熟料率值和矿物组成变化不大名称f-CaOKHnpC3SC2SC3AC4AF有垃圾灰0.400.9042.411.7956.8518.989.779.76无垃圾灰0.620.9102.401.9556.8218.3710.509.18（5）水泥熟料强度检验结果项目3天28天烧垃圾抗折（Mpa)6.49.5抗压（Mpa)30.055.2不烧垃圾抗折（Mpa)6.59.4抗压（Mpa)30.155.0上述数据说明，烧垃圾与不烧垃圾时生产的水泥熟料化学成分和物理性能差别不大（6）垃圾灰渣的利用途径1）垃圾灰形态；垃圾焚烧后形成的灰渣无臭气，灰白色，颗粒均匀，无结渣，为粉末状，粒径小于3mm.如图2）垃圾灰的利用途径1）垃圾灰渣从焚烧炉出来后可直接喂入窑尾2）垃圾灰渣进生料均化系统或入窑前生料小库3）垃圾灰渣作为混合材参与水泥磨的配料（7）.试验得出的主要技术经济指标为生产吨熟料处理垃圾量≥0.1t(10%).替代水泥熟料烧成用燃料的替代率≥18%。垃圾产生的热量利用率≥30%，比垃圾焚烧发电提高50%。垃圾焚烧系统电耗小于50kWh/t。无灰渣外排，废气排放低于国家排放标准处理垃圾;150-300t/d,4.2-8.4万t/y热值4500-5000kJ/Kg，水分≤50%：4.工程设计的主要技术方案和设备4.1工程项目范围；利用5000t/d熟料省产线协同处置生活垃圾依托合肥院研究开发的“灰渣、热能用于水泥生产的城市生活垃圾焚烧技术及装备的研究”的科研成果;借鉴利用垃圾焚烧发电厂的前段系统;处理能力为500吨/日。工程包括三段系统：垃圾的前处理系统及供料系统、垃圾喂料及焚烧系统、垃圾灰渣处理系统。4.2回转式垃圾焚烧系统方案流程图垃圾抓斗行车垃圾池储期5d储量760t卸料大厅集水池渗滤液泵搭桥破坏装置料斗回转式垃圾焚烧炉至窑头篦冷机来自篦冷机热风三次风管至分解炉渗滤液喷至三次风管出渣机惯性振动输送机渣池抓斗运输至原料堆棚离心风机除臭装置垃圾接受与储运系统全密封结构负压状态4.3垃圾焚烧系统组成（主要设备）：接受与储运系统垃圾焚烧系统组成灰渣处理系统渗滤液处理系统喂料及焚烧系统4.3.1.垃圾接受与储运系统1）.垃圾运输和计量系统;8辆密闭式垃圾运输专用车、2套称重地衡。2）.垃圾卸料系统；垃圾卸料系统卸料大厅、4个卸料门、垃圾吊车抓斗、垃圾贮坑以及相关的控制、维护等辅助设备。3）.垃圾除臭系统；采用密闭负压。4）垃圾接受与储运系统主要设备表序号名称数量规格备注1密闭式垃圾运输专用车85吨/辆2套称重地衡23.5X18可利用原来的3生活垃圾贮坑11500吨4电动卷帘门18X5米,700W5立式双翼型卸料门43.6X5米，4kw6垃圾爪吊（液压）25吨，V=2.5M3一用一备7自动式垃圾起重机220吨一用一备8控制系统24.3.2渗滤液处理系统垃圾储池全封闭，操作人员在储池外控制自动操作。垃圾池的底部有坡度，坡向渗沥液水坑，垃圾渗沥液水坑内的污水由泵抽出后。垃圾储池采取防渗措施，沥滤液泵入窑内蒸发或用生石灰吸收后掺入垃圾焚烧，不外排。或采用另外处理系统。储池处于负压状态，引导垃圾池气味到冷却机，实行高温去臭处理。渗滤液处理系统配置序号名称数量规格备注1渗滤液收集槽在垃圾贮坑下2渗滤液回噴泵2一用一备3离心风机24879NM3,2750Pa除臭用4双辊破碎机120吨备用4.3.3.喂料及焚烧系统1）工艺说明；在水泥窑旁设置垃圾焚烧炉，从窑头篦冷机抽取冷却水泥熟料的热空气作为垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由垃圾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水泥窑尾分解炉内为水泥生料分解提供热量，从而替代部分烧成用煤。回转式焚烧炉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。另外特殊扬料设计以保证垃圾的翻拨。推进式垃圾喂料机。它是一个把垃圾储存小仓、喂料装置、捅料装置、下料溜管组合成一体的机构。保证垃圾不结拱。2）新型垃圾喂料机3）喂料及焚烧系统主要设备序号名称数量规格备注1进料斗及钢架等12架桥破解装置1液压式3垃圾推料机1500t4垃圾焚烧炉D3.5X30m1500t/t5高温电动蝶阀4耐温1200度，0.05Pa6噴油点火系统17渗滤液噴枪18控制系统24.3.4.灰渣处理系统1）灰渣可替代水泥原料有四种方法：①.高温的垃圾灰渣从焚烧炉尾部锁风阀卸出后，直接通过水泥回转窑尾进入窑内；②.垃圾灰渣进生料均化系统或入窑前生料小仓，随生料一同进水泥窑；③.垃圾灰渣作为生料的单独组分参与生料配料，然后再进入生料粉磨；④.垃圾灰渣替代水泥混合材参与水泥熟料的配料,进入粉磨而制成水泥。本工程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。2）灰渣处理系统配置序号名称数量规格备注1垃圾出渣机15t/h2炉渣振动输送机15t/h3炉渣贮坑1150吨4除铁器12.2kw5渣吊15t,Lk=5m6冷却水及循环系统11控制系统24.4协同处置生活垃圾对烧成系统影响(1)垃圾的焚烧量：在热值5000kJ/kg，能提供分解炉所需热量的1/3～2/3。有效利用率80%，吨熟料焚烧垃圾0.158～0.316吨，可替代热值为的煤（22000kJ/kg）0.032～0.064吨。(2)垃圾灰分的影响：垃圾灰的化学成分与煤灰相近，可作为一种原料。(3)焚烧垃圾对窑系统气体量的影响：烧成系统废气排放量增加了11%～22%。（4）对水泥生产有害成份的影响稳定生产的重要因素Cl-＜0.015％K2O＋Na2O＜1％硫碱比S/R在0.6～1％利用回转式焚烧垃圾制造出的水泥，与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、相对密度等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间方面较好。4.5.协同处置垃圾焚烧炉的比较目前国内外常用垃圾焚烧炉主要有三种机械炉排焚烧炉流化床焚烧炉(气化热解炉)旋转式燃烧--回转炉应选用阻力低的回转式焚烧炉。特点;阻力低、能适应各种垃圾、物料处于滚动的状态、焚烧时间可通过调整转速来控制。4.5.1机械炉排焚烧炉（马丁或田雄）图例可动框架固定框架末端炉排片刮板可动炉排片固定炉排片侧面炉排片侧面密封炉排框架轴