摘要：結(jié)合中材環(huán)境設(shè)計(jì)并建設(shè)的若干個(gè)利用水泥窯協(xié)同處置固體廢物項(xiàng)目實(shí)際的運(yùn)行情況，分析了不同因素對設(shè)計(jì)的影響，結(jié)論表明，針對不同的固廢物料需匹配選擇合適的協(xié)同處置工藝，嚴(yán)格掌握入窯物料的物理化學(xué)性質(zhì)，如此才能達(dá)到協(xié)同處置系統(tǒng)及水泥窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水泥窯；協(xié)同處置固體廢物；穩(wěn)定運(yùn)行

前言

近幾年來我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，隨之而來各種固體廢物包括生活垃圾、工業(yè)固廢、污泥、危廢等產(chǎn)生量也迅速增加，但相應(yīng)的處置設(shè)施的處置規(guī)模卻未有同步提高，處置能力與產(chǎn)生量的不匹配嚴(yán)重影響了城鄉(xiāng)居民的生產(chǎn)、生活和可持續(xù)發(fā)展。環(huán)保部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每年全國城市生活垃圾清運(yùn)量近兩億噸，工業(yè)固廢、污泥及危廢等產(chǎn)生量同樣也規(guī)模巨大，越來越多的廢棄物凸顯出無處可去的窘境。

水泥窯處置固廢廢物是發(fā)達(dá)國家公認(rèn)的處置固廢廢物的重要途徑，在國外得到廣泛應(yīng)用?！笆濉逼陂g，我國利用水泥窯協(xié)同處置固體廢物的技術(shù)裝備開始廣泛應(yīng)用，協(xié)同處置生活垃圾、城市污泥、危險(xiǎn)廢物和其他固體廢物的水泥熟料生產(chǎn)線已經(jīng)有100多條，技術(shù)日趨成熟。

目前由中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司針對國內(nèi)固體廢棄物的特性，開發(fā)出了多條協(xié)同處置技術(shù)路線，并投運(yùn)了多條生活垃圾、污泥、危廢處置生產(chǎn)線，根據(jù)投運(yùn)工廠運(yùn)行的具體情況，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并以此來反饋設(shè)計(jì)，本文根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中遇到的一些問題，分析利用水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)設(shè)計(jì)過程中需要注意的一些關(guān)鍵因素。

1.物料性質(zhì)的影響

不同固體廢物物料的性質(zhì)對所選取的預(yù)處理及輸送工藝影響巨大，在預(yù)處理及輸送設(shè)計(jì)過程中，主要考慮物料的物理性質(zhì)，包括：容重、含水率、黏性、粒徑、休止角、物理組分等。

其中容重關(guān)系到設(shè)計(jì)料倉容積以及各種預(yù)處理及輸送設(shè)備的能力，通常碰到的問題是設(shè)計(jì)容重與實(shí)際容重偏差較大，造成料倉容積以及各種預(yù)處理及輸送設(shè)備的能力偏小或偏大，引起能力不足或投資浪費(fèi)。

物料含水率變化在生活垃圾及污泥處置中影響較大，較大的含水率同時(shí)也伴隨黏性的增加，以污泥為例，含水率60%是個(gè)分水嶺，低于60%，污泥黏性降低，低于50%可基本視為干燥無黏性料，含水率超過60%，物料黏性增加，設(shè)計(jì)時(shí)就要按照類似粘土的性質(zhì)來考慮預(yù)處理及輸送機(jī)械。對于生活垃圾而言，含水率不僅影響容重，同時(shí)會影響在預(yù)處理過程中擠出水分量的大小，從而影響匹配的滲濾液處置系統(tǒng)的規(guī)模，另外南北方、季節(jié)性及區(qū)域性差異同樣會影響含水率的大小，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮上述的影響因素。

另外黏性、粒徑、休止角影響料倉以及輸送設(shè)備最大角度設(shè)計(jì)，在倉板及溜槽設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮休止角的影響，防止物料結(jié)拱造成堵料，同時(shí)在設(shè)計(jì)輸送設(shè)備尤其是皮帶輸送機(jī)時(shí)要考慮最大輸送角度，對于優(yōu)化設(shè)備布局較為有益，粒徑影響預(yù)處理設(shè)備的選型，合適的選型能避免出現(xiàn)卡料及通過率不佳的問題。

最后物理組分的準(zhǔn)確分析對整套預(yù)處理及輸送系統(tǒng)存在重要的影響，對于生活垃圾，準(zhǔn)確的物料組分分析影響垃圾分選后的不同組分的輸送設(shè)備及倉儲能力的設(shè)計(jì)，對于危廢而言，物料中鐵質(zhì)組分的含量影響破碎機(jī)的工作效率，以及后續(xù)SMP系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

因此在設(shè)計(jì)過程中充分考慮及調(diào)研擬處置固廢的物理性質(zhì)，能有效避免設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行工況的不匹配，增加運(yùn)行設(shè)備的穩(wěn)定性。

2.投料口設(shè)置的影響

投料口的設(shè)置要考慮的因素主要有物料的理化性質(zhì)、輸送量，同時(shí)結(jié)合水泥窯燒成系統(tǒng)的參數(shù)，選擇合適的位置以及合適的喂料裝置，才能保證最大限度的喂料以及保持燒成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

喂料點(diǎn)在選擇過程中，主要考慮在保證物料在分解爐內(nèi)有足夠停留時(shí)間的同時(shí)盡可能的減少塌料影響，因此喂料點(diǎn)的選擇比較依賴于經(jīng)驗(yàn)，太高或者太低均不太合適。

另外喂料裝置的選擇也很重要，我司在具體工程中，曾經(jīng)分別設(shè)計(jì)過以下3種喂料裝置，在喂料量較少及物料性質(zhì)較為穩(wěn)定的時(shí)候，使用重錘鎖風(fēng)閥+撒料箱的方式，當(dāng)物料黏度較大，容易結(jié)拱的情況下，采用螺旋鎖風(fēng)強(qiáng)制喂料器，當(dāng)物料粒度及喂料量較大的情況下，采用預(yù)燃外掛爐的方式喂料。上述喂料方式中，預(yù)燃外掛爐的適應(yīng)性最好，撒料箱適應(yīng)性最差，螺旋鎖風(fēng)喂料器適中，從現(xiàn)場的運(yùn)行情況看，預(yù)燃外掛爐能適應(yīng)各種固體廢物，包括RDF、固態(tài)/半固態(tài)危廢、污泥及其他工業(yè)固態(tài)廢棄物，得到越來越多的應(yīng)用。

我司與德國thyssenkrupp公司合作引進(jìn)的PrepolSC外掛預(yù)燃爐，能夠適用于多種物料，該設(shè)備如圖1所示，能達(dá)到1000s的停留時(shí)間，彌補(bǔ)了喂料波動(dòng)，從而更適合熱值低的物料入爐焚燒，整個(gè)送料裝置無機(jī)械結(jié)構(gòu)，僅通過空氣炮逐級助流，增加了高溫高塵環(huán)境下整套設(shè)備的穩(wěn)定性，同時(shí)所有的維護(hù)設(shè)備都位于外部，檢修方便?？梢灶A(yù)見，未來水泥窯協(xié)同處置固體廢物系統(tǒng)中外掛預(yù)燃爐將是不可或缺的重要設(shè)備。

圖1Prepol-SC 外掛預(yù)燃爐

3.固廢來源市場的影響

固廢來源市場的影響更多的是不同區(qū)域的固廢組成，其理化性質(zhì)差異較大，如果在預(yù)處理及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未考慮周全，容易造成匹配問題，影響系統(tǒng)處置量及運(yùn)行穩(wěn)定性。

從生活垃圾來說，不同區(qū)域的生活垃圾，其組分及含水量變化差異很大，城市生活垃圾中可燃物比例就顯著多于村鎮(zhèn)生活垃圾，實(shí)施垃圾分類地區(qū)的可燃物組分含量也明顯優(yōu)于未實(shí)施垃圾分類地區(qū)的垃圾，同樣陳腐垃圾與新鮮垃圾也存在很大差異，因此在設(shè)計(jì)垃圾預(yù)處理工藝時(shí)必須要考慮擬處置區(qū)域的垃圾狀況。

生活污泥同樣如此，不同含水率的污泥需匹配不同的預(yù)處理及輸送方式，如果考慮后續(xù)擴(kuò)展處置其他物料，就需要額外采用適用性更強(qiáng)的設(shè)備，如齒輥破適合污泥破碎，但是不適合RDF破碎，如果想同時(shí)處置兩種物料，就需要選擇更合適的破碎機(jī)。同時(shí)要考慮市場未來的變化，隨著國家政策的調(diào)整，市面上可能越來越少見80%的污泥，60%以下的會逐漸增多，這種發(fā)展趨勢必須要考慮。

針對目前的熱門危廢協(xié)同處置，市場調(diào)研更是重要，目標(biāo)市場的危廢種類及價(jià)格直接決定了申領(lǐng)危廢許可證的危廢種類，以及預(yù)處理設(shè)施的配置（固態(tài)/半固態(tài)/液態(tài)的處置量），如果兩者出現(xiàn)很大差異，最終造成的結(jié)果就是產(chǎn)能浪費(fèi)，產(chǎn)值降低。從我司的實(shí)際系統(tǒng)匹配來看，將目標(biāo)市場的危廢種類進(jìn)行分類，能夠最大限度的提高處置能力，如設(shè)計(jì)專門的SMP系統(tǒng)輸送漿狀物料，SCC系統(tǒng)輸送固態(tài)物料，SMC系統(tǒng)輸送工業(yè)污泥，LMP系統(tǒng)輸送廢液，能夠根據(jù)物料特性，合理分配輸送系統(tǒng)，使之不互相干擾，更好的適應(yīng)目標(biāo)市場及水泥窯工況的需求。

因此固廢來源市場的調(diào)查非常重要，甚至關(guān)乎項(xiàng)目成敗。

4.結(jié)語

針對水泥窯協(xié)同處置固體廢物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，物料性質(zhì)調(diào)研、投料方式匹配及固廢來源市場調(diào)研非常重要，這也是體現(xiàn)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)實(shí)力的重要參考，如此才能夠最大限度的發(fā)揮水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的優(yōu)勢，而且對于協(xié)同處置系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及效益發(fā)揮至關(guān)重要。