水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术工程应用

张邦松

(安徽海螺建材设计研究院， 安徽 芜湖 241000)

0 前言

近些年来，随着我国的不断发展，垃圾焚烧处理技术得到了非常广泛的应用，垃圾在焚烧中会促使很多飞灰产生，因为垃圾焚烧飞灰会产生具备很高浓度的二恶英和重金属，那么气就是危险废弃物，采用直接填埋的方式会对四周环境造成严重污染，而水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术可以对这一现象进行有效缓解，因此得到了应用。

1 利用水泥窑系统处置飞灰历程

从目前的现状来看，在国外和国内，采用水泥窑协同处置垃圾以城市废弃物、污染土壤以及含有机物的一般工业固体废物为主，对于焚烧飞灰水泥窑协同处置技术的研究大多是针对生活垃圾焚烧残余物。同时焚烧飞灰水泥窑协同处置就是以利用焚烧飞灰烧制生态水泥、硅酸盐水泥和一些其他种类的水泥为主，其中生态水泥是一种高氯水泥，是生活垃圾焚烧飞灰和污泥一共烧成制作的，由日本研发应用在我国。此外，我目前严重领域，飞灰烧制硅酸盐水泥是重点研究范围，也是唯一一项能够很好发挥水泥窑优势特征的技术，根据相关资料证实飞灰应用于硅酸盐水泥生产中具有非常大的前景。而飞灰烧制特种水泥的运用仍处于机理性研究阶段。在国际上，日本以生活垃圾焚烧飞灰和下水道污泥等为主要原料生产出了高强度水泥，并建成了世界上第一座生态水泥厂，但是其未真正解决垃圾焚烧飞灰特征污染物重金属和二恶英问题，其通过水洗预处理后将飞灰中的可溶性盐分充分溶出，洗灰废水经过了简单处理后直排大海，污染了海洋生态环境。中国特色的生活垃圾焚烧飞灰毒性危害更大。这是因为：①中国的垃圾在源头上不分类；②中国飞灰最大特点是氯含量高；③重金属及二噁英极有可能随垃圾渗滤液进入地下水。针对中国特色的生活垃圾焚烧飞灰，某环保科技有限公司历时多年，荣辱艰辛都尝尽，将建材、环保、盐化工、精细化工、无机高盐废水处理等领域的技术完美结合，彻底实现了飞灰的“无害化、减量化和资源化”，已经通过了环境保护部对外合作中心与中国环境学会联合组织的第三方技术性能评价，处于世界领先水平。

2 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术和工艺内容

2.1 飞灰水洗部分

在对垃圾进行处理中，通过七里输送管道把用专业运输车辆送来的飞灰进入到飞灰储仓中，并且飞灰从储仓中通过计算之后，将其输送到搅拌罐中与计量好的水进行混合洗涤，材料浆经过固液分离设备后，进入气流烘干机，烘干机采用来自于熟料篦冷机的低品位热风作为热源，在烘干机内，飞灰通过与热风直接接触的方式，并且采用烘干方式进行处理，最后促使预处理之后的飞灰形成；随后进入材料仓，将其作为水泥原材料备用；最后滤液进入飞灰水洗液处理单位对其进行处理。

2.2 污水处理部分

飞灰在洗涤的过程中会产生滤液，也就是飞灰水洗液，其中不仅含有氯、钾、钠以及重金属，还含有很少的悬浮物质，在采用物理方式进行沉淀之后加入适量的化学试剂，能够对重金属和钙镁离子沉淀，随后将含有中重金属和钙镁的一部分污泥与返回飞灰水洗部分继续进行固液分离。此外，飞灰水洗液经过物理沉淀、化学沉淀、多级过滤等多道水处理流程后使用MVR蒸发结晶工艺设备对盐和水进行分离，并且把蒸汽冷凝水用来作为清水回用水洗飞灰部分。

2.3 水泥窑协同处置部分

经过水洗预处理后的飞灰，去除了95%以上的氯离子和70%以上的钾钠离子等影响水泥窑工况的有害元素。预处理后的飞灰通过密封管道气力输送到比较温度高的水泥窑尾中，随后进入到温度比较高的熔融中进行处置。同时在熟料熔融煅烧的时候，二恶英会被完全的分解，重金属也会被有效固定在水泥熟料晶格中，从而就确保了飞灰无害化、资源化的实现。水泥窑的窑尾烟气在碱性氛围中经过五级旋风收尘吸附、余热发电收尘吸附、增湿塔收尘吸附、生料磨收尘吸附、布袋收尘器过滤吸附等9道收尘系统，有效抑制二恶英前体物生成，避免了二噁英的再次合成，是世界最优的解决含二噁英废气排放的工业化系统装置。

3 主要工艺设计参数及实际运行效果

3.1 主要工艺设计参数

水处理中间过程硬度：＜1 000 mg/L；MVR进水硬度：＜500 mg/L；MVR进水波美：（10±2）波美；盐分浸提反应釜的含渣量：（25±5）%；固体液态分离设备的出液含渣量在1%以下；预处理之后的窑飞灰氯离子去除率在95%以上。此外要将熟料中氯含量进行严格控制，不可以超过0.04%。

3.2 实际运行效果

（1）水洗前后飞灰成分

表1 水洗前后飞灰成分分析（%）

（2）目前飞灰的处理量 5-6 t/h，约占生料的比例为3%-4%。

（3）处理飞灰对水泥窑煅烧及产量的影响

①影响烟气脱硝系统的喷氨效果；

②导致熟料提前结粒，产生包心料，影响熟料强度。经过水洗预处理后的飞灰，就科学有效的对钾钠氯进行了去除，这对水泥窑煅烧没有任何不好的影响。

③泥窑协同处置固废对窑况要求高，所以一定要确保其得到连续和稳定的运行，对熟料产量没有任何不好的影响，但是不建议超出产量的运行。

4 水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术工程应用情况

在2012年，某公司有关飞灰工业化处置的示范线路竣工完成，开始投入运行中，投资的总资金为8000万元，运行到现在为止工艺流程非常顺畅，实现了设计产量，设备运行具有连续性和稳定性特征，从而促使我国《危险废物名录》在修订的规程中，豁免环节，对国际中出现的空白进行了填充和补充，在世界范围内处于领先水平。同时飞灰烘干、飞灰料仓废气排放方面都与北京市《大气污染物综合排放标准》相符合，水泥窑烟气也与相关标准对应的允许排放浓度限值相符合。

5 结束语

综上所述，要加强对该技术的深入研究和应用，主要是从焚烧飞灰综合处置方面入手进行考虑，将水洗飞灰处置作为技术的重点，对MVR结晶系统进行进一步和完善和优化，就能促使技术得到进一步完善，保证工业得到健康稳定的发展。