利用八鋼歐冶爐高溫熱解處理城市生活垃圾的探討

李維浩

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

利用八鋼歐冶爐高溫熱解處理城市生活垃圾的探討

李維浩

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

通過對歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾同傳統垃圾焚燒爐工藝進行對比，利用歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾，具有二次污染小，無害化徹底，資源化利用程度高等優勢。通過歐冶爐配加污泥球工業試驗，其工藝流程能滿足熱解焚燒城市生活垃圾生產過程控制和生產組織需要，并且不需要增加新的工程基建投資，具有可處理多樣形態生活垃圾特點。

歐冶爐；城市生活垃圾；熱解焚燒

1 前言

隨著人們環境資源意識的增強，各地政府對垃圾處理技術標準的要求也逐步提高。傳統的垃圾處理主要采用填埋、堆肥、焚燒等三種技術方式。這三種方式日益顯示出其缺陷，如垃圾填埋占用大片土地，堆肥法處理量小、效率低；焚燒法容易產生二次污染，特別是二 英(Dioxins)的污染問題，使其在工業應用方面受到阻礙。積極開發城市生活垃圾處置路徑，對于回收資源和減輕社會負擔、降低環境風險具有重要的意義。

八鋼公司作為大型鋼鐵聯合企業，具有完整的鋼鐵冶煉流程及配套環保、公輔設施。目前建成投產的歐冶爐下部氣化爐部分和常規熱解爐相比，在處理時間、處理量、污染物排放、副產氣體利用以及熱效率上具有明顯優勢。研究分析認為，歐冶爐具備處理消納城市生活垃圾的條件，歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾，具有二次污染小，無害化徹底，資源化利用程度高等特點，同時也能兼顧消納部分社會危廢，完全可實現各類固廢的資源化，是在特定區域環境下處理城市生活垃圾的最有效手段。

2 歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾機理

城市生活垃圾熱解是指在無氧或缺氧加熱的條件下，有機垃圾組分發生大分子斷裂，產生小分子氣體、熱解溶液和碳渣的過程，城市生活垃圾熱解過程可表示為∶

在對城市生活垃圾的實際熱解之前，還存在著一個干燥過程。即物料中的外部水分和毛細結構吸附的水分被首先加熱蒸發，將物質中的結構水除去，水分析出結束且物料達到一定溫度后，才進入熱解階段，熱解本身是一個復雜且同時發生多種化學反應的過程。包含有機大分子的鍵斷裂，有機分子的異構化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。

歐冶爐熱解垃圾是從脫水開始，其次是脫甲基生成水和架橋部分的分解次甲基鏈進行反應，醚型結構也能生成CO。溫度再高時，前述生成的芳環化合物受高溫作用發生二次熱解反應，生成二次熱解產物，主要再進行裂解、脫氫、縮合、氫化等反應。在氣化爐拱頂1050℃特定條件下，垃圾熱解生成的產物全部在體統內循環利用和熔融固化。

由于熱解系統的高溫無氧條件下進行氣化，所以熱解產生的煙氣量比直接焚燒法少，特別是煙氣中的SOx、NOx、HCl、HF、重金屬類污染物的含量較少，有利于煙氣的凈化。

3 歐冶爐熱解焚燒處理城市垃圾技術優勢

歐冶爐熱解焚燒技術在處理城市生活垃圾方面的應用沒有先例。研究分析認為與直接焚燒法相比，歐冶爐熱解焚燒技術具有以下優點（見表1）∶

（1）在熱解過程中城市生活垃圾的有機物成分能轉化成可利用能量形式，其經濟性更好。熱解產生的燃氣可直接作為還原豎爐的還原氣；

（2）熱解焚燒的二次污染小，可簡化污染控制問題，對環境更加安全；

（3）熱解焚燒過程是在條件下進行的，減少了二惡英前體物的生成，可以有效遏止二 英類有毒物質的產生和排放；

（4）歐冶爐熱解可處理不適用于焚燒的城市生活垃圾固體廢物；

（5）熱分解殘渣經過高溫處理（熔融）進入爐渣，作為生產水泥、建材的原料。

表1 八鋼歐冶爐熱解處理城市生活垃圾和傳統焚燒爐處理對比表

4 歐冶爐熱解焚燒處理城市垃圾關鍵技術

（1）使用歐冶爐的熱解焚燒技術在燃燒機理上與普通焚燒技術具有明顯的差異。該技術以歐冶爐氣化爐拱頂1000～1050℃高溫還原氣體為熱解環境條件，當廢棄物加入氣化爐內后，在氣化爐拱頂巨大的高溫還原氣空間內，經水分蒸發、有機物分解等一系列反應。

（2）經過高溫熱解的大粒度物質下降到氣化爐料面上，隨物料下降到爐缸，部分含碳物質在下降過程中被礦石還原反應產生的CO2氣化，大部分含碳物質到風口和氧氣反應進行燃燒，少部分含碳物質進入渣鐵參與滲碳反應，最終灰渣在高溫環境下融化進入爐渣。

（3）經過高溫干餾的小粒度物質隨還原煤氣進入熱旋風，大部分被熱旋風除塵器捕集到，少部分隨還原煤氣進入還原豎爐，在豎爐內隨煤氣流上升過程中被爐料進行撲捉到。然后隨DRI爐料一同下降到氣化爐內參與冶煉，并得到回收。被熱旋風除塵器捕集到的小粒度物質，使用氮氣作為載體氣源，通過粉塵流化罐、TP室等，經氣化爐粉塵燒嘴反吹入氣化爐拱頂，并配加氧氣助燃，實現系統內部高效循環利用。

（4）焚燒產生的SO2隨還原煤氣進入還原豎爐，其中90%以上的SO2在通過還原豎爐內堿性散狀爐料過程中，被爐料中CaO捕捉形成CaS等物質，然后隨爐料一同再下降到氣化爐內，經爐缸造渣過程進入爐渣固化。

（5）固廢中的各類碳氫化合物在氣化爐全部轉化為CO、H2，這部分氣體進入豎爐后做為還原劑代替入爐的焦炭被再次利用。

（6）氣化爐下部高溫區溫度約1500℃以上。可有效熔化大部分重金屬，同時非揮發性重金屬進入爐渣，可有效固化重金屬。

5 歐冶爐處理消納污水處理廠污泥實踐

八鋼歐冶爐于2015年6月18日投產，目前具備日產鐵3600t的能力，同時產22萬m3/h的高熱值煤氣供八鋼各用戶使用，其副產品爐渣全部做為礦渣微粉廠原料利用。2015年8月18日～2015年8月21歐冶爐進行配加污泥球工業試驗，最大噸鐵加入量60kg，相當于年可處理污泥量近10萬t，歐冶爐各項運行指標良好，充分證明歐冶爐工藝技術流程完全具備污泥處理能力。

6 結語

（1）通過對城市生活垃圾熱解焚燒機理進行分析，八鋼歐冶爐符合處理城市垃圾實現垃圾無害化、減量化和資源化處理原則，同時能將城市垃圾中碳氫化合物轉化為可利用的CO和H2等還原氣體得到有效利用，能有效克服垃圾焚燒產生的二英污染問題。

（2）通過對歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾同傳統垃圾焚燒爐工藝進行對比，利用歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾，具有二次污染小，無害化徹底，資源化利用程度高等優勢。

（3）通過歐冶爐配加污泥球工業試驗，其工藝流程能滿足熱解焚燒城市生活垃圾生產過程控制和生產組織需要，并且不需要增加新的工程基建投資，具有可處理多樣形態生活垃圾特點。

八鋼歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾，可實現環境及社會效益最大化，是在特定區域環境下處理城市生活垃圾的最有效手段。最終八鋼歐冶爐實現三大功能∶鋼鐵制造——鐵水生產；能源轉換——煤轉換成副產煤氣；城市生活垃圾消納——消納自身產生的粉塵，協同處置有機、含鐵、含碳、含油類等廢棄物。

圖4 鐵口結構對比

5 結束語

歐冶爐爐作為當今世界最先進的工業化生產的熔融還原技術，可彌補傳統的高爐煉鐵對原燃料的苛刻要求，實現綠色環保煉鐵，但在國內外同類型冶金爐生產過程中均出現了出鐵后期二次鐵流大，鐵口難維護的問題，甚至發生爐缸燒穿，是影響爐體安全長壽的限制性環節。

COREX氣化實踐生產表明，爐內較短的料柱、粒煤為主燃料的生產工藝，無法解決爐缸內透氣、透液性差的問題，是導致二次鐵流的根本原因。

八鋼歐冶爐通過優化燃料結構，加入適當比例的塊焦，改善氣化爐缸內透氣、透液性，改善炮泥質量、規范爐前作業及氣化爐鐵口，以及對爐缸設計的改進，明顯降低了二次鐵流量，可形成穩定的鐵口泥包，做到均衡出鐵。

[1]王筱留主編.鋼鐵冶金學.北京∶冶金工業出版社.

Discussion on the Technique of High-temperature Pyrolysis to Dispose the MSW by OY Furnace in Bayi Steel

LI Wei-hao
（Ironmaking Branch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group）

By comparing pyrolysis incineration MSW by OY furnace with traditional incinerator,it could be found that pyrolysis incineration MSW by OY furnace has several advantages∶low secondary pollution,complete innocuity disposal and high degree of resource utilization.Based on the results of industrial test that adding sludge balls into OY furnace can achieve the process control and production organization of MSW incineration.Also,it does not need to increase investment of capital construction,to handle various morphological MSW.

OY furnace；MSW；pyrolysis and incineration

X799.3

A

1672—4224（2015）01—0039—03

聯系人：李維浩，男，51歲，煉鐵主任工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司第一煉鐵分廠

E-mail:liwh@bygt.com.cn