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系统介绍水泥窑协同处置城市生活垃圾
发布日期:2012-12-01点击: 次

水泥窑协同处置城市生活垃圾

系 统 介 绍

一、项目背景
生活垃圾主要的处理方法是填埋法、堆肥法和热处理法以及分类回收、综合利用(RDF技术)。国内外目前研究的应用的重点是分类回收、收集,对收集的生活垃圾进行资源回收和综合利用,减少因传统处理方式而造成的资源浪费。热处理法根据所采用的工艺又分为:焚烧法、热解法和气化法,目前主要使用的是焚烧法。填埋法、堆肥法和焚烧法是随社会的发展和物质的进步,从小规模到大规模,从人工操作到机械化、自动化操作的转移,是垃圾处理的“无害化、减容化、资源化、集约化”的发展结果,但以上三种方法不能做到将垃圾完全减容处理的最终要求。
利用新型干法水泥窑处置城市生活垃圾技术,通过将生活垃圾转化为水泥生产的替代原料、替代燃料,可以减少对不可再生能源的开发,可以彻底解决占用土地、二次污染、二噁因排放,以及焚烧灰渣处理问题,真正实现完全“无害化、减量化、资源化”的要求。
第一套利用水泥窑处理垃圾系统2010年4月10日在铜陵海螺建成投产(水泥窑产能5000t/d,规格Φ4.5x74m),目前系统运行稳定,处理垃圾能力已达到300t/d设计指标,经权威机构检测各项环保指标完全合格。
二、主要技术方案
利用水泥窑和流化床式气化炉处理城市生活垃圾系统技术,即是在盛有呈沸腾流动状态石英砂气化炉内(温度保持在500℃左右),喂入经破碎后的垃圾,使之与高温石英砂充分接触混和,瞬时燃烧、气化。
垃圾中部分可燃物转化为可燃性气体送入水泥窑分解炉内进一步燃烧,彻底分解和固化烟气中有害物质。
垃圾中不可燃物成为炉渣送入水泥原料粉磨系统直接利用。
垃圾渗滤液经过收集和过滤后送入气化炉上部高温区,借助炉内高温焚烧和分解。
垃圾处理工艺流简图述如下:
三、主要技术特点
利用新型干法水泥窑处置城市生活垃圾,具有工艺布局简洁,垃圾适应性好,不用分选;垃圾前处理及焚烧过程中采用负压抽吸,全密封式操作无废气、废水泄漏;垃圾处理产物(气化气体、垃圾灰渣)全部投入水泥生产线,均得到资源化利用和无害化处理;利用水泥生产线的废气处理系统,节约了投资,具有一定的经济和社会优势。
垃圾处理厂房总貌(一)
垃圾处理厂房总貌(二)
垃圾处理厂房总貌(三)
1、垃圾适应性好,不用分选
系统设置一系列破碎、均化、计量、喂入设备,城市生活垃圾通过密闭垃圾车送入,不需分选,对生活垃圾的适应性很强。
原生垃圾照片
进处理场前垃圾
破碎后的垃圾
2、资源化程度高
垃圾焚烧产生的热量可替代部分水泥窑燃料,减少燃料燃烧产生的二氧化碳排放;相比填埋处理方式,避免了甲烷和二氧化碳排放问题;炉渣可替代部分水泥原料,游离态铁、铝等金属可分别回收,资源化程度高。
3、处理流程简洁
利用水泥窑烧成系统代替垃圾焚烧处理工艺的尾气净化系统,简化了处理流程,降低了相应投资。
4、采用气化技术,实现了与水泥工艺的有机结合
针对中国生活垃圾现状,采用气化炉技术,气化时空气消耗量小,产生废气量少,对水泥生产影响小,能源利用率高。
5、高效处理二恶英
CJJ90-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范6.2.2要求:二次燃烧室内的烟气在不低于850℃的条件下滞留时间不应小于2S。水泥窑系统的分解炉内温度高(近900℃),垃圾气体燃烧时间充足(7秒以上),气化炉中产生的二恶英在分解炉中能够完全分解,再与高温、高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的水泥碱性物料充分接触,有利于吸收氯离子,控制氯源,避免二恶英类物质的二次生成。
6、全密封式操作,无废气、废水泄漏
(1)垃圾恶臭的处理
垃圾坑和处理厂房采用全密封结构,且用通风机将垃圾坑内产生的臭气抽出送入气化炉内燃烧,使垃圾坑处于负压状态,避免了垃圾恶臭的扩散。另外,还配置了除臭机,当气化炉停机时,将垃圾坑内臭气抽出净化后排出,防止垃圾恶臭外逸。
垃圾储坑工作示意图
垃圾储坑工作实物照片
(2)垃圾渗滤液的处理
垃圾坑渗出的垃圾污水主要成份是有机物,具有不耐热的特性,经过过滤后送入贮存槽,采用专用泵喷射到气化炉内(夏天污水量大时,喷到分解炉),进行高温氧化处理,完全分解有机成分,实现无害化,实现生产污水为零排放。
(3)重金属得到固化
垃圾中的重金属焚烧后进入水泥熟料矿物中,以稳定的化合态形式与水泥熟料形成混和结晶体,实现安定化。
7垃圾全部得到无害化处理
水泥窑废物处置温度高,停留时间长;良好的湍流,燃烧过程充分,焚烧状态易于稳定;分解炉内碳酸盐分解反应对温度的要求较低,废物适应性强;气固混合充分,固相碱性的环境氛围抑制酸性物质排放,充分吸收废气中有害成分,“洗气”效率高,废气处理性能好;可固化废物中重金属离子,无废渣排放,在可控范围内,水泥产品质量和生产不受影响;废物适应性强。
8、对水泥生产正常运行无影响
根据铜陵海螺CKK项目的运行情况来看,由于水泥窑系统中引入了具有可燃性的垃圾气体,使得系统用风量增加了约3万Nm3/h,预热器C1出口温度上升约10~15℃,但对水泥窑系统正常运行无任何影响,但提升了余热发电系统的发电量。
9、经济和社会优势
充分利用了现有水泥生产设施,尾气处理利用水泥生产废气处理系统,节省了废气处理的巨大投资,建设投资小;减少了全社会的废气排放,有利于实现节能减排目标。
四、项目取得的主要技术经济和环境效益
(一)主要经济技术指标
项目利用安徽铜陵海螺水泥有限公司2条日产5000吨干法水泥熟料生产线,日处理垃圾能力600吨(2×300t/d系列),年处理生活垃圾总量达19.8万吨,生活垃圾处理工程建设总投资1.5亿元左右(即厂区内),总占地面积1.671公顷。
主要技术经济指标见下表:
1
城市生活垃圾处理规模
t/d
600
2
总装机容量
kW
2580
3
耗电量
万kWh/a
653.4
4
项目总资金(含全部流动资金)
万元
14712.65
不含厂区外内容
5
项目总投资(含铺底流动资金)
万元
14587.55
6
固定资产投资
万元
14533.94
7
流动资金
万元
178.71
8
铺底流动资金
万元
53.61
9
处理吨投资(固定资产)
万元/t.d
24.22
不含厂区外内容
10
处理综合电耗
kWh/t
33
11
生活垃圾处理平均经营成本
元/t
70
经营期平均
12
生活垃圾处理平均总成本
元/t
200
经营期平均
13
节约标煤
t/a
2×6500
在垃圾热值>800Kcal/kg时
14
节约垃圾填埋用地
亩/a
50
目前系统运行正常,经性能测试表明气化炉能力完全能够达到300t/d。自2010年4月10日试运行以来,系统运行正常,已具备了处理铜陵市日常生活垃圾的全部能力。
(二)环保指标
目前,项目各系统运行正常,截止到2012年12月底,垃圾处理量已达15万吨,经检测各项环保指标完全合格,物料和水泥产品重金属浸出法含量控制在国家相关标准范围内。
其中,经国家权威机构实地取样、该项目二噁英排放量为0.024~0.084纳克/立方米,其中德国Eurofins GfA GmbH实验室检测,二噁英排放量最高仅为0.0376ngTEQ/m3,优于国家规定的0.1ngTEQ/m3水泥窑排放控制标准。水泥产品重金属浸出法含量达到了国家土壤一级及生活饮用水控制标准,远远优于室内装修壁纸及室内装潢内墙涂料控制标准。
铜陵示范项目环保排放检测结果达标
检测项目
单位
检测位置
国家标准及规范
检测值(1)
检测值(2)
备注
二噁英类
ngTEQ/Nm3
SP烟囱出口
0.1
0.0376
0.00804
二噁英类
ngTEQ/Nm3
预热器出口
0.0340
0.00151
二噁英类
μgTEQ/kg
气化炉不燃物
3
0.0120
0.0253
参考日本标准
颗粒物
mg/m3
SP烟囱出口
50
35
18.6
二氧化硫
mg/m3
SP烟囱出口
200
32
10.1
氮氧化物
mg/m3
SP烟囱出口
800
207.4
198.9
氯化氢
mg/m3
SP烟囱出口
75
2.76
9
氟化氢
mg/m3
SP烟囱出口
5
0.07
0.13
注:示范项目稳定运行以后,在2010年5月16日和2010年7月7日分别进行了两次检测,对应的检测数值为上表的检测数值(1)检测数值(2)
环保排放数据委托国内权威机构进行检测,其中二噁英由具有CNAS国际互认资质的Eurofins GfA GmbH德国实验室分析水泥产品中重金属浸出法含量的检测结果:
2011年6月,通过了中国建材联合会组织的科技成果鉴定。
(二)取得的专利情况
项目在研发过程中申请了一系列国内、国际专利。2010年7月以来,共申报专利24项,其中发明13项(含3项拟申请国际专利PCT),实用新型10项,外观设计1项,计算机软件著作权1项。现10项实用新型已授权,计算机软件著作权已获得登记。
1、项目环境检测结果
铜陵海螺CKK项目环保监测数据统计表
监测
位置
监测项目
监测时间
运行前
系统试运行后
标准要求GB4915-2004
GB18458-2001
3月25日
4月 20日
5月 29 日
SP烟囱出口
SO2(mg/m3)
26
32
10.1
200
氮氧化物(mg/m3)
187.3
207.4
198.9
800
粉尘(mg/m3)
38
35
18.6
50
HCl(mg/m3)
2.76
75
HF(mg/m3)
0.07
5
二噁英(ngTED/m3
0.0376
0.1
预热器出口
二噁英(ngTED/m3
0.034
/
气化炉不燃物
二噁英(μgTED/kg)
0.012
3.0
水泥熟料重金属
镉(mg/kg)
<1
1.5
铅(mg/kg)
<2
100
锌(mg/kg)
48.4
500
汞(mg/kg)
转载:西部水泥网
汪克春 张长乐 轩红钟 杨长青
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