水泥窑协同处置生活垃圾工艺及控制检验方法介绍

固废网讯:1 协同处置工艺介绍

邯郸金隅太行水泥公司自2017年开始，利用公司4 500 t/d水泥熟料回转窑生产系统无害化协同处置生活垃圾，并在公司外围建有一座500 t/d生活垃圾预处理系统，以下称预处理中心，该项目由中材环境公司设计承建，预处理系统采用芬兰BMH公司的工艺和设备，技术领先，设备先进。预处理工艺如图1所示。

图1 生活垃圾处理工艺

城市生活垃圾由市政环卫部门利用现有垃圾运输车直接运送到综合预处理厂的厂区内，经地中衡称重后进卸料平台。由卸料平台翻入垃圾进厂储坑，进厂储坑上方设置抓斗，用于大件分拣、均匀布料；进厂储坑底部设置板喂机，生活垃圾经均匀布料后喂入预破碎机，对其进行破袋、破碎。预破碎后生活垃圾中大部分物料的粒度小于300 mm，再送至分选系统。经预破碎后的生活垃圾经三道筛分、两道破碎后，分为筛上的可燃物（主要为塑料、纸张、织物等）与筛下的不可燃物（主要为厨余物、渣土、玻璃等）。可燃物经挤压脱水后送至水泥厂作为替代燃料，不可燃物送至水泥厂作为替代原料。表1为邯郸市生活垃圾组成。

表1 邯郸市生活垃圾组成 %

筛下不可燃物料通过计量秤和生料用其他原材料一起经配料计算入生料磨进行粉磨，筛上可燃物一般就是按照给定的喂料量直接喂入分解炉内。生活垃圾组成复杂多变，通过一段时间的生产实践，只要加入生活垃圾筛上物进入系统，窑系统将会出现波动，虽然在加入之前，配料人员已经采取了一些稳定措施，熟料质量还是会出现波动，主要表现为熟料KH波动、熟料f-CaO合格率降低、熟料产量下降等问题。表2为生活垃圾筛下物成分分析。

表2 不同时期筛下物成分分析 %

2 生活垃圾控制检验方法

针对出现的以上情况，我们需要对生活垃圾筛上部分自身的特性和使用过程进行研究和评判。CJ/T 313—2009《生活垃圾采样和物理分析方法》标准中，关于生活垃圾筛上部分的检验比较详细，包括生活垃圾样品的采集、制备和测定。按照此标准对生活垃圾筛上物进行检验，确实对生产起到了指导作用，但也有些检验操作困难，数据滞后，不利于生产控制。根据我公司生活垃圾处置工艺特点，结合近一年时间的生产实践，在此探讨方便生活垃圾控制检验的方法。

2.1 取样及分拣环节

协同处置实际使用的是预处理后的垃圾，简单说筛上垃圾和筛下垃圾，一般直接从输送皮带或计量皮带上取样即可，按照规定的取样点数进行取样，标准中提出的水分检验方法值得商榷，实践中存在许多不好操作的地方。一般取回的物料呈细长条状掺杂在一起，许多未完全破碎的袋子边角还存有水滴，如果取来样品，按照规定简单缩分后直接检验水分，水分损失较大；按照标准CJ/T 313—2009要求，先分拣再分别检验，则基本上行不通，主要是物料杂乱地缠绕在一起，物料上黏着混泥水滴、各色汁液、各种碎屑、垂死蚊虫等，这种情况下，长期通过人工分拣分离出各组分，对分拣人员实在是种煎熬。同时，由于分离过程需要一定的时间，在分离过程中，水分损失不可避免。而且，由于水分的存在，各种物料上不同程度地黏附有其他物质，完全清理出来黏附物有困难。目前我公司采取的办法是，先把垃圾经过烘干后，测出水分；烘干后的物料进行分拣，先经过10mm的筛子筛选，去除渣土以后，筛上剩余物料蓬松，基本不存在黏附的现象，物料露出本来面目，容易分拣。通过分拣，就可以找出垃圾的主要成分，结合季节的变换，基本判断出垃圾的特性和热值。

2.2 灰分检验

在实际使用过程中，我们发现垃圾灰分检验比较重要，这部分物质喂入分解炉后，分解炉工作温度一般保持在900~1 050 ℃，在此高温条件下，筛上可燃物经过充分燃烧以后，可燃的部分最后转化成烟气，随气流在预热器内循环，最终排入大气，剩下的不可燃的灰分作为一种配料成分参与到熟料组分，导致熟料的率值发生变化。因此，可燃物的灰分高低会对熟料质量产生影响。生活垃圾的灰分对生产如此重要，但是按照CJ/T 313—2009标准规程检验一次，大概需要一天的时间，加上水分的检验时间，时间太长，对生产指导作用比较滞后。目前我公司经过反复地对比试验和实践尝试，最终采用了简单筛析法进行例行检验，就是将可燃物做水分测试后的物料，直接倒在10 mm的方孔筛上，然后进行振动分离，直到没有物料从筛子上落下来，从筛上物料可以看出，原来大块物料黏附的小颗粒从物料中被筛分到筛下，筛上是比较容易区分的可燃物，对筛上的物料进行称量，即为可燃物含量，筛下大部分都属于灰尘一类的小颗粒，可燃物较少。通过检验灰分和筛分结果对比（见表3），相对误差稳定在10%左右，完全可以作为例行的生产控制。这种方法简单易行，基本做到了间接判断可燃物中不可燃的含量，通过对筛上垃圾可燃物中不可燃物含量情况的跟踪检验，发现多次配料波动和检验数据具有较强的相关性。

表3 灰分和筛分数据对比 %

可燃物灰化后，按照煤灰分化学分析进行检验，其化学成分见表4。从其灰分化学成分检验可以看出，依照生料饱和比公式验算一下，其比生料饱和比偏低，且有害物质含量较高。针对以上情况，在实践操作过程中，中控操作人员应该和预处理中心加强联系，根据预处理中心每日可提供垃圾量，合理安排投料量，避免生活垃圾投入量的波动造成熟料质量的波动。

表4 灰分化学分析 %

2.3 热值检验

可燃垃圾热值检验参考CJ/T 313—2009标准，后来尝试采用取样完成直接粉碎后的物料和用烘干后的物料分别用氧弹仪检验热值，经过大量的数据积累，我们发现，影响热值检验的因素主要有当地的天气变化、生活水平、生活习惯和季节变化等因素带来的影响，同时不同区域的垃圾其组分也不尽相同，预处理中心使用陈腐垃圾和新鲜垃圾一起生产时，这两个热值数据变化规律也有变化。因此，找到一个一劳永逸的经验公式有一定的难度，随着数据量的增加和积累，在某一时期规律性较强，这需要各单位根据自身情况去摸索。必须强调的是，筛上可燃物水分必须进行控制和考核，对于垃圾的热值和生产过程的影响较大。

3 总结

利用水泥窑无害化协同处置生活垃圾具有“集约、经济、安全、可靠、稳定、合理、环保”等诸多突出特征和优势，其技术越来越得到社会的推崇，很多水泥企业陆续上马生活垃圾协同处置生产线，作为一个新兴的生产工艺，一些必要的检验手段必然会推出和改进，让我们共同探索来提高我们的管理控制水平。