利用水泥窯協(xié)同處置廢棄物是我國(guó)水泥行業(yè)近年來(lái)及未來(lái)一段時(shí)間發(fā)展的重要方向。目前，我國(guó)已建成水泥窯處置廢棄物生產(chǎn)線約160余條，其中生活垃圾處置生產(chǎn)線約60條，年處置能力約700萬(wàn)噸；污泥協(xié)同處置生產(chǎn)線約40余條；危險(xiǎn)廢棄物約60余條。如何辨識(shí)并減少協(xié)同處置廢棄物對(duì)水泥窯的影響，優(yōu)化并提高水泥窯處置廢棄物的能力，是諸多水泥企業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。本公眾號(hào)擬推出水泥窯協(xié)同處置廢棄物的系列文章，闡述水泥窯協(xié)同處置廢棄物的相關(guān)問(wèn)題。
水泥窯協(xié)同處置廢棄物系列之一：廢棄物喂入水泥窯的方式及影響
簡(jiǎn)單來(lái)講，所有廢棄物進(jìn)入水泥窯都可以分為氣體進(jìn)入（如生活垃圾氣化爐）、液體噴入（生活垃圾滲濾液噴入等）和固體加入（幾乎所有）三類(lèi)。本文分別闡述三類(lèi)廢棄物加入窯爐方式，并重點(diǎn)從工藝角度出發(fā)談下其對(duì)窯爐運(yùn)行的影響。
1、氣體進(jìn)入
廢棄物產(chǎn)生的氣體主要包括采用氣化爐處理生活垃圾時(shí)產(chǎn)生的氣體、生活垃圾預(yù)處理過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣、污泥干化時(shí)產(chǎn)生的氣體、污染土脫附時(shí)產(chǎn)生的氣體等。
上述氣體通常都需要送入分解爐中進(jìn)行進(jìn)一步的焚燒處理。其對(duì)于系統(tǒng)的影響包括如下幾點(diǎn)：
（1）氣化爐及管道系統(tǒng)阻力與窯系統(tǒng)阻力的平衡問(wèn)題（2）氣體入爐溫度、流量及成分波動(dòng)對(duì)分解爐穩(wěn)定運(yùn)行的影響（通用）（3）氣體燃燒產(chǎn)生煙氣對(duì)于預(yù)熱器系統(tǒng)阻力及高溫風(fēng)機(jī)的影響（通用）（4）對(duì)于窯尾系統(tǒng)溫度分布的影響（通用）（5）氣體（可燃?xì)怏w）進(jìn)入分解爐后與三次風(fēng)的混合燃燒問(wèn)題，若不能燃燒完全必然會(huì)產(chǎn)生大量CO氣體（6）氣體攜帶的有害組分對(duì)于結(jié)皮堵塞的影響（通用）（7）其它問(wèn)題，比如污染物排放及對(duì)于脫硝系統(tǒng)的影響等
2、液體噴入
廢棄物處置中的液體主要包括生活垃圾滲濾液、一些廢液（如酸液、堿液）等。
這部分的液體通常會(huì)噴入窯爐高溫部分進(jìn)行處置。由于液體處置量一般不大，其影響也相對(duì)較小，主要包括如下幾點(diǎn)：
（1）液體中含有的部分組分對(duì)于SNCR脫硝系統(tǒng)的影響（如氨氮），對(duì)窯爐穩(wěn)定運(yùn)行的影響（如堿、氯等）（2）液體中含有的大量水分氣化所消耗的熱量，及因此產(chǎn)生的大量煙氣對(duì)窯尾系統(tǒng)壓力分布、溫度分布及高溫風(fēng)機(jī)等影響（3）液體流量、成分等波動(dòng)對(duì)窯爐影響（4）其它影響：如對(duì)設(shè)備的腐蝕等
3、固體加入
幾乎所有處置廢棄物的水泥企業(yè)都涉及到固體加入，包括生活垃圾、干燥后的污泥、固體危廢等等。對(duì)于固體廢物（部分或全部）入爐來(lái)講，其通常加入分解爐的某個(gè)部位。具體如下圖所示：
其中，1）加入分解爐后，較大重量的廢棄物因煙氣托不住而掉到煙室2）是部分較高熱值的廢棄物在窯頭主燃燒處置（目前國(guó)內(nèi)較少）3）加入分解爐后，較輕重量的廢棄物隨分解爐煙氣向上運(yùn)動(dòng)，部分在分解爐內(nèi)燃盡，部分可能會(huì)繼續(xù)隨生料入窯4）是部分較大尺寸的廢棄物直接喂入煙室處置（目前國(guó)內(nèi)很少）
因此1）和3）是討論的重點(diǎn)。對(duì)于1）來(lái)講，重點(diǎn)在于如何減少掉入煙室的顆粒量！較大重量的顆粒掉入煙室，其對(duì)窯爐的影響主要表現(xiàn)為：
廢棄物中的含碳組分在此燃燒，引起局部還原氣氛，導(dǎo)致硫酸鹽大量分解，硫循環(huán)加劇，影響窯爐正常運(yùn)行
大尺寸的廢棄物其灰分尺寸也較大，摻入熟料中可能會(huì)影響熟料質(zhì)量
廢棄物中可燃組分在此燃燒，形成的高溫使熟料液相提前出現(xiàn)，窯尾結(jié)圈
可能會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)
對(duì)于3）來(lái)講，重點(diǎn)在于提高分解爐出口處廢棄物的燃盡率！其對(duì)窯爐的影響主要有以下幾點(diǎn)：
如果部分廢棄物隨熱生料入窯，其影響如同1）所述
部分廢棄物在分解爐出口未燃盡，表明廢棄物的熱焓未得到有效利用，處置廢棄物所帶來(lái)的燃料替代價(jià)值就會(huì)降低
如果未燃盡，分解爐出口CO濃度將顯著升高，使得預(yù)熱器整體溫度升高，C1出口溫度增加更加顯著
如果未燃盡，煙氣中過(guò)高的CO濃度將會(huì)影響SNCR脫硝效率
如果未燃盡，可能會(huì)影響其它污染物排放
除此之外，固體廢棄物的加入同樣會(huì)產(chǎn)生一些通用問(wèn)題，包括：
入爐固體流量及成分波動(dòng)對(duì)分解爐穩(wěn)定運(yùn)行的影響（通用）
燃燒產(chǎn)生煙氣對(duì)于預(yù)熱器系統(tǒng)阻力及高溫風(fēng)機(jī)的影響（通用）
對(duì)于窯尾系統(tǒng)溫度分布的影響（通用）
攜帶的有害組分對(duì)于結(jié)皮堵塞的影響（通用）
總體而言，從工藝角度出發(fā)，無(wú)論廢棄物以何種形態(tài)加入窯爐，必然會(huì)對(duì)窯尾系統(tǒng)用風(fēng)、溫度分布、穩(wěn)定運(yùn)行等產(chǎn)生一定影響。但是對(duì)于氣體形態(tài)來(lái)講，關(guān)鍵在于平衡管道系統(tǒng)阻力及保證可燃?xì)怏w與三次風(fēng)的充分混合燃燒；對(duì)于液體形態(tài)來(lái)講，當(dāng)其處置量較大時(shí)需注意核算熱量收支及龐大的水蒸氣量；對(duì)于固體形態(tài)來(lái)講，盡量減少大尺寸的廢棄物直接落入煙室，以及提高廢棄物在分解爐內(nèi)的燃盡率則是關(guān)鍵！
參考資料：Cortada Mut, Maria del Mar. Sulfur Release during Alternative fuels Combustion in Cement Rotary Kilns[D]. Technical University of Denmark, 2017.
