浅谈水泥窑协同处置生活垃圾经济实践

李志浩

摘要：随着我国现代城市的不断扩张，城市每天产生的生活垃圾总量不断增加，如何更加高效、环保、经济的处理生活垃圾成为了研究的一个热点。水泥窑协同处置生活垃圾技术应用于生活来及处理中，符合当前我国社会倡导的经济减量化与资源无害化发展理念，不但实现对生活垃圾的高效处理，同时还达到了资源充分利用的目的。基于此，文章对水泥窑协同处置生活垃圾展开了分析，并探讨了其经济性，旨在进一步推动水泥窑协同处置生活垃圾技术的发展和推广应用。

关键词：循环经济;水泥窑;协同处置;生活垃圾;效益

绿色化、环保化发展是我国社会和经济的长期发展战略，推动资源的循环化、集约化利用对于现代社会发展具有中意义。当前我国城市生活垃圾的主要处置方法为填埋法与焚烧法，利用焚烧炉通过焚烧的方式来处理城市生活垃圾，能够有效缩减垃圾容量，然而与此同时在垃圾燃烧过程中也会产生很多具有危险性质的废弃物，必须要对其进行二次处理之后才能够排放，另外垃圾燃烧过程中产生的二噁英很难进行彻底清除，所以虽然焚烧法在生活垃圾处理方面有着较大的优势，但同时也存在一定缺陷。近些年，在国内外行业专家和技术人员的攻关下，水泥窑协同处置生活垃圾技术不断成熟，该技术的优势也逐渐体现出来。

1 水泥窑协同处置生活垃圾技术的特征分析

目前，水泥窑协同处置生活垃圾技术可以主要划分成“水泥窑+机械炉排炉”、“水泥窑+回转窑炉”、“水泥窑+阶梯外挂炉”、“水泥窑+气化焚烧炉”、“RDF技术”等几种技术形式。各种技术形式的优缺点如下所示：

1.1 “水泥窑+机械炉排炉”技术形式的优点与缺点

利用该技术进行生活垃圾的处理过程中，其关键装置为机械炉排炉，生活垃圾在堆放一周左右时间的发酵预处理并脱除大多数的水分之后，会被送进机械炉排炉进行焚烧，焚烧产生的烟气会被管道通入水泥窑分解炉中通过燃烧将其中的有害气体进行去除。

优点：不用对生活垃圾实施进一步的筛选与粉碎，垃圾处理效果几乎不会被垃圾的种类所影响。

缺点：对排炉的材料有着一定的要求，对于含水率高的污泥类垃圾以及大件的生活垃圾处理较为困难。

1.2 “水泥窑+回转窑炉” 技术形式的优点与缺点

采用这一技术进行生活垃圾的处理，其关键装置为垃圾焚烧炉，在焚烧炉完成垃圾的焚烧过程后，废气会被通进水泥窑分解炉中通过燃烧将其中的有害气体进行去除。

优点：不用对生活垃圾实施进一步的筛选与粉碎，生活垃圾能够被充分进行燃烧，热效率非常高。

缺点：单位时间内垃圾处理量相对较少，并且受到垃圾种类的影响较为严重。

1.3 “水泥窑+阶梯外挂炉” 技术形式的优点与缺点

该技术在处理生活垃圾时，垃圾会先在外挂炉内进行焚烧，这就使得在水泥窑分解炉中进行处理的垃圾废弃物总量大幅度降低，提升处理效率。

优点：该技术利用空气炮进行送风，扰动物料增加炉内气体湍流度，提高燃烧效率，帮助废弃物快速燃尽，废弃物中的热值获得更高利用率。

缺点：需要对处理的垃圾进行较为详细的分类，前处理投入会比较大。

1.4 “水泥窑+气化焚烧炉” 技术形式的优点与缺点

这种技术形式在处理生活垃圾时其关键装置为气化焚烧炉，燃烧原理和循环流化床锅炉比较相近，垃圾焚烧完成后的气体被通进水泥窑实施深度燃烧处理。

优点：能够将生活垃圾进行彻底焚烧，并且焚烧过程几乎不会被垃圾种类所影响，垃圾处理速度比较快。

缺点：在焚烧之前需要对垃圾进行破碎处理，并且还需要提供燃料进行预热，会增加额外投入。

1.5 RDF技术形式的优点与缺点

使用RDF技术对生活垃圾处理时，需要提前对垃圾实施破碎以及发酵干化预处理，同时还需要对能够燃烧的部分实施二次破碎处理，并向其中加入适量的添加剂，并经由成型以及筛分工序将其制成垃圾衍生燃料，最终将这部分垃圾衍生燃料送入多通道燃烧器，并喷到水泥窑的窑头进行燃烧处理。

優点：

垃圾衍生燃料含水量较低，热值非常高。

缺点：

要投入资金和场地构建专门的垃圾预处理厂，预处理工序和操作较为复杂，时间较久。

在当前我国生活垃圾焚烧行业，“水泥窑+机械炉排炉”、“水泥窑+气化焚烧炉”技术凭借着单位时间垃圾处理量更高而得到了更加普遍的使用。

2 水泥窑协同处置生活垃圾的循环经济效益分析

从某种程度上来讲，水泥窑协同处置生活垃圾技术的应用是符合当前社会发展所倡导的循环经济理念的。所谓循环经济指的就是“资源→产品→再生资源”和“生产→消费→再循环”闭环型物质流动模式。这种经济模型的最显著特点就是能够实现资源的综合化使用，能够将原本废弃的物质转化为可以再次利用的资源，比如垃圾能够提供热能;工业废弃的硫酸渣、粉煤渣能够作为水泥生产材料;同时再次过程中还能够缩减废弃物的排放总量，生活垃圾经过焚烧和水泥窑深度处理之后，大大降低了二噁英等有害物质的排放量，这样就有效的保护了环境。具体来讲，这种循环经济模式可以分为区域间经济大循环以及企业内部的小循环两种类型。

2.1 区域大循环经济效益分析

水泥窑协同处置生活垃圾技术的应用，有助于完成城市生活有效利用垃圾的无害化转变，尽可能的降低垃圾直接填埋对周围地表环境与水环境造成的影响。同时，水泥产业还能够粉煤灰、石膏、硫酸渣等固体废弃物，达到垃圾资源化使用的目的。

另外，水泥窑分解炉的温度能够高达900℃，垃圾焚烧完成后产生的废气能够在分解炉中完成进一步燃烧，有效降低烟气中二噁英等有害气体的含量。和传统的垃圾焚烧法比较，水泥窑协同处置生活垃圾技术能够有效降低二噁英等有害物质的含量，降低对大气环境的污染。同时，废气中的酸性污染物还会与氧化钙等物质在高温下发生反应，降低二氧化硫等酸性气体的排放量。

2.2 企业内部小循环经效益分析

众所周知，垃圾堆放过程中会产生一些渗滤液，不但会散发难闻的气味，同时还会污染场地和周围环境。而通过水泥窑协同处置生活垃圾技术的使用，能够将渗滤液通入生料立磨替代磨内喷水，在处理渗滤液的同时实现提升磨机台产的效果。

另外，垃圾焚烧之后会产生大量的热量，这些热能能够为燃烧炉提供蓄热介质，同时还能够为水泥窑的燃烧热量进行使用。企业可以在水泥窑的窑头与窑尾设置余热发电设备，利用余热进行发电;还能够利用余热来进行生料以及煤磨的烘干热源。虽然这种处理方案在当前的工艺水平下无法有效降低企业生产成本，但是却是整个社会所倡导的一种绿色、环保生产方式，可以进一步提升社会效益与环保效益。

3 水泥窑协同处置生活垃圾技术的应用实例分析

3.1 项目概况

某水泥生产企业对水泥生产线进行了改造，向其中增加了两条300t/d的生活垃圾处理系统，年处理城市生活垃圾总量为20万t，选择使用干法窑外分解生产工艺，建设1条日产12000t熟料新型干法水泥熟料生产线，处理130万t/a工业废渣，年产水泥440万t;同步配套18MW纯低温余热发电系统。建设的工程内衣主要涵盖垃圾处理系统，涉及到生活垃圾的储存、破损、焚烧、烟气管道等部分;工业废渣综合利用系统，涉及到粉煤灰粉煤灰、脱硫石膏、煤渣、矸石等;18MW纯低温余热发电系统。

3.2 生产工艺

该水泥厂生产线经过改造之后，生活垃圾通过破碎工序之后会经过密闭的喂料装置将生活垃圾送进气化焚烧炉，在气化焚烧炉内，生活垃圾与蓄热介质进行接触之后，部分易燃垃圾燃烧气化，燃烧产生的热量来维持汽化炉内蓄热介质的温度，从而使进入汽化炉的垃圾能够持续进行气化;另一部分垃圾气化之后产生的可燃性气体被融进水泥窑分解炉，在分解炉内燃烧后通过尾气处理系统排放到外环境中。气化焚烧炉的启动、燃烧和普通的流化床锅炉非常相近，在启动时需要使用外部的热量对汽化炉的流化介质进行加热，加热到设定的温度之后，才能够向其中投加生活垃圾进行处理。如果所处理的生活垃圾热值非常低，那么还需要投入适量的助燃燃料来保障蓄热介质的温度。

3.4 水泥窑协同处置生活垃圾技术应用的综合效益

3.4.1 环境效益

（1）实现垃圾处理废气减量化。水泥窑协同处置生活垃圾技术在该水泥生产企业中的应用，有效借助的水泥窑来对垃圾焚烧其它进行深度处理，这一技术模式有效运用了水泥窑本身的技术优点，弥补了传统垃圾焚烧方式存在的缺陷。水泥在实际生产中期原料氧化钙是非常优质的固硫、固氮原料，因此在高温条件下，垃圾焚烧气体通入到水泥窑之后，在燃烧提供热量的同时，焚烧气体中的酸性成分与二噁英成分也会发生反应，最终实现这些有害成分的总体降低。另外，最终的尾气要经过水泥窑尾气净化系统进行处理之后才能够进行排放，这就更好的保障垃圾处理废气的无害化排放，在保护大气环境方面具有着非常高的价值。

（2）废水减量化。我们都知道，垃圾的存放经常会出现渗滤液，这些渗滤液如果不能够进行妥善处理，就会对周围环境造成较为严重的污染。而采用该技术之后，垃圾渗滤液经过过滤之后直接被喷射到焚化炉之内，渗滤液在高温环境下直接发生了气化和氧化反应，最终被分解为有机成分。据测算，该水泥厂能够实现废水减量化1.98万t/年。

（3）实现工业废渣的资源化利用。该项目的建设不但能够实现对生活垃圾的处理，同时还能够实现对工业废渣的资源化利用，据测算，该水泥生产线每年能够利用工业废渣约130万t，工业固废占生料配料的2.6%，占水泥配料的26%。生活垃圾在焚烧处理之后的灰渣在经由除铁、除铝工序之后，可以当成生料或水泥原料进行使用。这些废物资源化处置方案的实现，充分契合了當前我国政府倡导的循环经济发展理念，不但有效降低了水泥生产企业的成本，同时还有效降低了污染物的排放量。

3.4.2 能源利用效益

通过生产线的改造，该水泥厂对余热的利用能力进一步提升，有效节约了能源。通过利用窑尾余热发电系统PH炉的废气作为烘干生料热源，利用烧成窑头废气作为煤磨烘干热源，余热发电除自耗外，年可向水泥厂供电9509×104kWh。如按供电煤耗360g标煤/kwh计算，相当于年节约电煤34232t。

3.4.3 社会效益

把水泥生产和城市生活垃圾处理进行有效结合，不但解决了城市生活垃圾处理的难题，同时有效保护了城市环境，对于城市的可持续发展具有重要意义。另外，水泥厂生产线的改造还提供了新的工作岗位，对于相关产业的联动发展也具有积极作用。

4 结语

综上所述，在生活垃圾处理中，通过合理利用水泥窑协同处置生活垃圾技术，不但能够有效降低垃圾对环境的污染，同时还有助于实现垃圾的资源化转变，提升垃圾处理的经济效益。因此，在未来政府相关管理部门和行业企业应该进一步增加投入，不断提升水泥窑协同处置生活垃圾技术水平，使垃圾处理无害化的同时还能够给企业带来更高的经济效益。

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