水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術工程應用

張邦松

(安徽海螺建材設計研究院， 安徽 蕪湖 241000)

0 前言

近些年來，隨著我國的不斷發展，垃圾焚燒處理技術得到了非常廣泛的應用，垃圾在焚燒中會促使很多飛灰產生，因為垃圾焚燒飛灰會產生具備很高濃度的二惡英和重金屬，那么氣就是危險廢棄物，采用直接填埋的方式會對四周環境造成嚴重污染，而水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術可以對這一現象進行有效緩解，因此得到了應用。

1 利用水泥窯系統處置飛灰歷程

從目前的現狀來看，在國外和國內，采用水泥窯協同處置垃圾以城市廢棄物、污染土壤以及含有機物的一般工業固體廢物為主，對于焚燒飛灰水泥窯協同處置技術的研究大多是針對生活垃圾焚燒殘余物。同時焚燒飛灰水泥窯協同處置就是以利用焚燒飛灰燒制生態水泥、硅酸鹽水泥和一些其他種類的水泥為主，其中生態水泥是一種高氯水泥，是生活垃圾焚燒飛灰和污泥一共燒成制作的，由日本研發應用在我國。此外，我目前嚴重領域，飛灰燒制硅酸鹽水泥是重點研究范圍，也是唯一一項能夠很好發揮水泥窯優勢特征的技術，根據相關資料證實飛灰應用于硅酸鹽水泥生產中具有非常大的前景。而飛灰燒制特種水泥的運用仍處于機理性研究階段。在國際上，日本以生活垃圾焚燒飛灰和下水道污泥等為主要原料生產出了高強度水泥，并建成了世界上第一座生態水泥廠，但是其未真正解決垃圾焚燒飛灰特征污染物重金屬和二惡英問題，其通過水洗預處理后將飛灰中的可溶性鹽分充分溶出，洗灰廢水經過了簡單處理后直排大海，污染了海洋生態環境。中國特色的生活垃圾焚燒飛灰毒性危害更大。這是因為：①中國的垃圾在源頭上不分類；②中國飛灰最大特點是氯含量高；③重金屬及二噁英極有可能隨垃圾滲濾液進入地下水。針對中國特色的生活垃圾焚燒飛灰，某環保科技有限公司歷時多年，榮辱艱辛都嘗盡，將建材、環保、鹽化工、精細化工、無機高鹽廢水處理等領域的技術完美結合，徹底實現了飛灰的“無害化、減量化和資源化”，已經通過了環境保護部對外合作中心與中國環境學會聯合組織的第三方技術性能評價，處于世界領先水平。

2 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術和工藝內容

2.1 飛灰水洗部分

在對垃圾進行處理中，通過七里輸送管道把用專業運輸車輛送來的飛灰進入到飛灰儲倉中，并且飛灰從儲倉中通過計算之后，將其輸送到攪拌罐中與計量好的水進行混合洗滌，材料漿經過固液分離設備后，進入氣流烘干機，烘干機采用來自于熟料篦冷機的低品位熱風作為熱源，在烘干機內，飛灰通過與熱風直接接觸的方式，并且采用烘干方式進行處理，最后促使預處理之后的飛灰形成；隨后進入材料倉，將其作為水泥原材料備用；最后濾液進入飛灰水洗液處理單位對其進行處理。

2.2 污水處理部分

飛灰在洗滌的過程中會產生濾液，也就是飛灰水洗液，其中不僅含有氯、鉀、鈉以及重金屬，還含有很少的懸浮物質，在采用物理方式進行沉淀之后加入適量的化學試劑，能夠對重金屬和鈣鎂離子沉淀，隨后將含有中重金屬和鈣鎂的一部分污泥與返回飛灰水洗部分繼續進行固液分離。此外，飛灰水洗液經過物理沉淀、化學沉淀、多級過濾等多道水處理流程后使用MVR蒸發結晶工藝設備對鹽和水進行分離，并且把蒸汽冷凝水用來作為清水回用水洗飛灰部分。

2.3 水泥窯協同處置部分

經過水洗預處理后的飛灰，去除了95%以上的氯離子和70%以上的鉀鈉離子等影響水泥窯工況的有害元素。預處理后的飛灰通過密封管道氣力輸送到比較溫度高的水泥窯尾中，隨后進入到溫度比較高的熔融中進行處置。同時在熟料熔融煅燒的時候，二惡英會被完全的分解，重金屬也會被有效固定在水泥熟料晶格中，從而就確保了飛灰無害化、資源化的實現。水泥窯的窯尾煙氣在堿性氛圍中經過五級旋風收塵吸附、余熱發電收塵吸附、增濕塔收塵吸附、生料磨收塵吸附、布袋收塵器過濾吸附等9道收塵系統，有效抑制二惡英前體物生成，避免了二噁英的再次合成，是世界最優的解決含二噁英廢氣排放的工業化系統裝置。

3 主要工藝設計參數及實際運行效果

3.1 主要工藝設計參數

水處理中間過程硬度：＜1 000 mg/L；MVR進水硬度：＜500 mg/L；MVR進水波美：（10±2）波美；鹽分浸提反應釜的含渣量：（25±5）%；固體液態分離設備的出液含渣量在1%以下；預處理之后的窯飛灰氯離子去除率在95%以上。此外要將熟料中氯含量進行嚴格控制，不可以超過0.04%。

3.2 實際運行效果

（1）水洗前后飛灰成分

表1 水洗前后飛灰成分分析（%）

（2）目前飛灰的處理量 5-6 t/h，約占生料的比例為3%-4%。

（3）處理飛灰對水泥窯煅燒及產量的影響

①影響煙氣脫硝系統的噴氨效果；

②導致熟料提前結粒，產生包心料，影響熟料強度。經過水洗預處理后的飛灰，就科學有效的對鉀鈉氯進行了去除，這對水泥窯煅燒沒有任何不好的影響。

③泥窯協同處置固廢對窯況要求高，所以一定要確保其得到連續和穩定的運行，對熟料產量沒有任何不好的影響，但是不建議超出產量的運行。

4 水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰技術工程應用情況

在2012年，某公司有關飛灰工業化處置的示范線路竣工完成，開始投入運行中，投資的總資金為8000萬元，運行到現在為止工藝流程非常順暢，實現了設計產量，設備運行具有連續性和穩定性特征，從而促使我國《危險廢物名錄》在修訂的規程中，豁免環節，對國際中出現的空白進行了填充和補充，在世界范圍內處于領先水平。同時飛灰烘干、飛灰料倉廢氣排放方面都與北京市《大氣污染物綜合排放標準》相符合，水泥窯煙氣也與相關標準對應的允許排放濃度限值相符合。

5 結束語

綜上所述，要加強對該技術的深入研究和應用，主要是從焚燒飛灰綜合處置方面入手進行考慮，將水洗飛灰處置作為技術的重點，對MVR結晶系統進行進一步和完善和優化，就能促使技術得到進一步完善，保證工業得到健康穩定的發展。