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我国水泥窑协同处理生态城市生活垃圾的十种

文章来源：晶状体溶解性青光眼发布时间:2021-5-3 6:45:43 点击数：次

接上期《我国水泥协同处置生态城市生活垃圾的十种模式》

6.洛矿LK模式[14][4]

洛阳黄河同力水泥有限责任公司水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统，是洛阳矿山机器厂设计院在国内较早研发设计并投入运行的。这套利用“L型回转式垃圾焚烧炉”在外部单独焚烧处理，后与水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统，经过改进后整个系统运行稳定，取得了较好效果。因此，将这套系统称为“L型回转式垃圾焚烧炉水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统”。洛阳矿山机器厂习称“洛矿”,汉语拼音为"LuoKuang",缩写为"LK"。现在，虽然洛阳矿山机器厂已改名为“中信重工工程技术有限责任公司”[25]，可是大家仍然习惯称为“洛矿”。因此，将洛阳矿山机器厂设计院研发的这套水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统，简称为“洛矿LK模式”。

（1）协同处置垃圾的组成及其渗滤液的成分分析

洛阳市年生活垃圾的平均组成及渗滤液的成分，见表19和表20。可以看出，原生态城市生活垃圾主要是由食物残渣、煤灰、破布、皮纸、塑料、皮革、金属、玻璃、废家具和包装材料等组成，其中有机物占约58%，无机物约占30%，含水率约为45%～55%之间。

表19城市生活垃圾的组成

分类

有机物

无机物

可回收物

项目

动物

植物

其他

合计

灰土

其他

合计

纸类

塑料橡胶

织物

金属

其他

合计

数据（%）

9.09

38.80

10.11

58.00

26.8

3.2

30.0

2.30

2.72

0.75

1.22

0.48

8.00

表20城市生活垃圾渗滤液成分分析

项目

CoDcr

BODs

色度

电导率

溶解性

总固体

氨氮

氯化物

钠

钾

砷

汞

镉

铬

铅

单位

mg/L

—

mS/cm

mg/L

数值

7.0

9.74

72.6

48.7

（2）黄河同力水泥窑炉协同处置城市生活垃圾系统工艺流程

洛阳黄河同力水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统，见图13所示。生活垃圾由市政垃圾中转站汽车密封运输进厂，计量后进入垃圾卸料平台，密封门自动开启将垃圾卸入垃圾储坑内。用抓斗起重机搅拌均化，然后抓起喂入粗破碎机1，粗破后卸入筛分机2进行筛分，粗料喂入剪切式破碎机3，破碎后经移动式胶带输送机4再输入垃圾储坑中；筛分机筛下的细料经移动式胶带机5也卸入垃圾储坑中。垃圾储坑中的较细垃圾再由抓斗起重机抓起喂入板喂机6，将垃圾卸入喂料胶带输送机7上，通过稳流仓8、水平和立式螺旋输送机9和10将垃圾喂入L型垃圾焚烧炉11内进行燃烧处置。引部分三次热风12作为焚烧炉内垃圾的燃烧空气，燃烧产生的℃的热烟气通过风管13送入分解炉14中为生料分解提供部分热量，然后由窑尾废气处理系统净化后排出。焚烧炉排出的灰渣由水冷冷却器15冷却后通过水冷螺旋输送机和阻燃胶带输送机除铁后送入生料辊式磨同原料一起粉磨，节省了部分原料。

图13黄河同力水泥窑炉协同处置城市生活垃圾系统工艺流程图

为了更清楚起见，现将这套水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统以框图绘出，见图14。

图14洛阳黄河同力水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾系统流程框图

（3）运行效果

这条线日处置城市生活垃圾t/d，年处理量达10万吨/年。经过改进后，整个系统运行稳定，达到了“无害化、减量化、资源化”的三大目标。

7.中材国际SINOMA模式[15][16]

中材国际从基础研究、装备开发、工业实验到示范化生产线建设和运行管理全部过程，形成了完全自主的成套处置技术及经验成果，历时15年。这套示范线率先应用在江苏溧阳天山水泥有限公司一条设计能力为t/d熟料的水泥生产线上，协同处置原生态城市生活垃圾设计能力为t/d，生产实际运行表明十分成功，达到了溧阳市生活垃圾的日产日清目标。这条我国水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾工程项目由中材国际独立完成，所以将这种先分选脱水、后水泥窑炉协同处置的工艺系统，简称为“中材国际SINOMA模式"。

（1）溧阳市原生态生活垃圾的组成

经分析，现将溧阳市原生态生活垃圾的组成示于表21中。

表21溧阳市生活垃圾的组成

成分

不可燃垃圾

可燃垃圾

渣土

合计

含量（%）

66.0

21.0

13.0

含水量（%）

70.48

38.33

45.74

——

（2）中材国际水泥窑炉协同处置溧阳市原生态生活垃圾示范系统的工艺流程

中材国际水泥窑炉协同处置溧阳市生活垃圾示范系统分两部分两地建设，预处理系统建在溧阳市垃圾填埋场，水泥窑炉接纳部分建在江苏溧阳天山水泥有限公司厂区内。水泥生产线设计能力t/d熟料，水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾设计能力t/d，其整条系统的工艺流程框图如15所示。

图15中材国际溧阳天山水泥窑炉协同处置生活垃圾工艺系统框图

由图15可见，中材国际研发的溧阳天山水泥有限公司项目“利用预分解窑炉协同处置原生态城市生活垃圾技术”，包含预处理系统和水泥窑炉接纳系统两个部分。利用专门建设的预处理系统，将溧阳市原生态城市生活垃圾分选成轻质可燃物和含有无机物的厨余物等不可燃物两部分，分别运送至水泥厂内各自的堆棚。可燃物经过输送和计量后送入分解炉内燃烧，为生料分解提供部分热量。因可燃物中氯含量较高，所以在窑尾上升烟道增设旁路放风口。放风比例为1％～3％，最大为5％，放风量为/h，见图16a所示。经与石灰石输送皮带混合后进入石灰石调配库，经过计量和质量控制系统以后，进入生料立磨粉磨系统粉磨，可节省部分水泥原料，见图16b所示。可燃物和不可燃物分别作为燃料和原料，喂入分解炉和生料磨中，进行燃烧和烘干粉磨处理，达到彻底消解的效果，并且可以节省一部分燃煤和一部分水泥生产用原料。

a.可燃物流程处置的喂入及旁路放风示意b.不可燃物处置示意系统

图16中材国际可燃物和不可燃物处置系统简图

（3）协同处置城市生活垃圾工艺系统的运行情况

中材国际建在溧阳天山水泥有限公司这条水泥窑炉协同处置溧阳市原生态生活垃圾示范生产线于年3月18日建成投产，于5月～7月进行了连续三个月的严格考核，表明这一技术是“一投多赢”的垃圾处置方式，改善城市环境、节能减排等效果十分明显：

1）大大改善了城市环境：年处置溧阳市生活垃圾最大可达15万吨，达到日产日清的目标；

2）节能效果显著：按日处置垃圾量为t/d计算时，每年可节省标准煤1.6万吨/年，节电.6万度；

3）减排力度大：因节煤而减少水泥厂CO2的年排放量为t/a，NOx排放量.7t/a；将节省的电能折算成火电，则因节电带来的每年间接减排：CO.9t/a、SO.4t/a、NOx90.7t/a、碳粉尘.5t/a；因不可燃厨余物加入原料磨，生产系统的总有机碳TOC不但没有增加反而还降低了约40%。现将该项目影响环境诸多因素的检测或监测结果列在表22中，可以看出完全能够满足或优于现行各项有关标准的要求。

表22主要环保指标的检测结果

类别

序号

内容

检测值

标准限值

单位

参考标准及备注

类别

检测点及样品

固

态

固体

熟料重金属

合格

—

mg/kg

《水泥工厂设计规范》

（GB-）

放射性

各种物料

0.12～0.21

—

物料检测值与环境本底值比对，处于同一水平。

环境本底

0.15～0.2

二噁英

烧垃圾窑尾电收尘

0.1

ng-TEQ/Nm3

《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB-）

气

态

气体中重金属

窑尾电收尘

1.03E-0.5

0.05

mg/Nm3

GB-

/76/EC

未检出

Ti+Cd＜0.05

异味

气体

预处理厂除臭系统

合格

—

GB-93

替代原料堆棚

合格

TOC

窑尾电收尘

-11.5

mg/Nm3

GB-

HCl

窑尾电收尘

未检出

窑尾电收尘

未检出

粉尘

未烧垃圾窑尾电收尘

mg/Nm3

《水泥工业大气污染物排放标准》（GB-）：重点地区的粉尘、SO2和NOx排放要求分别为20mg/Nm3、mg/Nm3和mg/Nm3；粉尘在年6月30日前仍然执行（GB-2）中的规定的50mg/Nm3。

烧垃圾窑尾电收尘

36.3

SO2

窑尾电收尘

mg/Nm3

NOx

窑尾电收尘

mg/Nm3

4）省料节水：不可燃物可以代替部分原料喂入生料辊式磨进行粉磨，每年大约可节省6万吨水泥生料；因不可燃物含水量约为70%，喂入生料磨后每小时可减少喷水量3～4t/h。

5）可以间接节约用地50亩/年。

综上所述，该项目的社会效益和环保效益明显。

8.北京金隅BJF模式

中国建筑材料科学研究总院利用立式旋转气化炉为主要设备的水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾技术，在北京金隅集团的北京太行前景水泥有限公司一条设计能力0t/d熟料水泥生产线上建设了设计处置垃圾能力t/d的示范线，于年7月建成投运。预处理系统和水泥窑炉的协同处置都很成功，系统运行良好，能够达到设计目标。原生态城市生活垃圾通过预处理后，获得具有高低热值的两部分可燃物，送入不同的可燃物储存库。高热值的可燃物由水泥厂原有的上料系统直接输送到分解炉内燃烧，低热值的可燃物输送到立式旋转气化炉中热解气化，生成的可燃高温烟气也送入分解炉中燃烧，为生料的预热和分解提供部分热量，可节省部分燃煤。中国水泥协会高级技术顾问高长明教授级高工将这套预处理系统称为“分质处理技术”。因为北京太行前景水泥有限公司是北京金隅集团下的一个单位，故在论述我国水泥窑炉协同处置可燃废弃物的模式时，经常将北京太行这套处置技术简写为“金隅（分质—Fenzhi处理）项目”。北京金隅（BeijingJinyu)集团股份有限公司旗下的北京太行前景水泥有限责任公司这套处置技术，为交流方便，将其简称为“北京金隅BJF模式”。

由于诸多原因，北京太行前景水泥有限责任公司于年关停，这套原生态城市生活垃圾预处理系统随之停运。详细情况与现在石家庄赞皇金隅水泥有限责任公司所用的处置技术雷同，只是规模有所不同，故在此别不赘述。

9.鹏飞集团PFG模式[17][18]

江苏鹏飞集团股份有限公司是一家生产窑磨等水泥设备的公司，在年承担了中华人民共和国工业和信息化部（发改投资[]号）大型回转窑资源化固体废弃物成套技术装备技术改造项目——YRL垃圾热解回转炉的研发任务。这是油页岩热解窑YRY50的直接继承和发展（相应专利号：17763.1）。利用水泥窑炉协同热解垃圾是我国垃圾资源化、减量化、无害化处置城市生活垃圾的新方法，与海螺集团引进的立式气化炉技术相比，在垃圾中热能的利用方面具有明显优势。另外，在投资上比进口要少很多。

热解不是燃烧，二者的本质区别在于前者是将有机物在无氧或缺氧条件下加热，使高分子碳氢链裂解为低分子碳氢化合物为主的燃气、中等分子的燃油以及炭黑混合物的化学分解过程；后者是碳氢化合物在有氧或富氧条件下的氧化放热反应，生成CO2和H2O。燃烧的氧化反应和塑料制品中的氯是有毒二噁英生成的环境条件。垃圾热解是在无氧或缺氧的垃圾回转热解炉内对垃圾进行高温加热使其热裂解的过程，因而不仅杜绝了氧化反应，而且减少了二噁英前体物的生成，从根本上抑制了二噁英的产生。同时由于垃圾中的重金属铜和铁没有高温氧化的条件，不易成为促进二噁英生成的催化剂，因而可以说从源头上就杜绝了二噁英的生成。江苏鹏飞集团股份有限公司简称为“鹏飞集团”PFG(PengFeiGroup)，简缩为“PFG“。其开发的利用回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置生活垃圾的技术系统，则简称为“鹏飞集团PFG模式”。

（1）回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置城市生活垃圾技术系统的工艺流程

江苏鹏飞集团股份有限公司利用回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置城市生活垃圾技术系统的工艺流程，如图17所示。将需要处置的生活垃圾由专用的垃圾运输车运输到水泥厂，卸入到垃圾储坑6内储存，存放一段时间后会析出一部分渗滤液，既可以输送到分解炉16内燃烧，也可排入污水处理系统净化处理。垃圾储坑及其厂房完全密闭呈微负压，以防臭气外逸。用行车抓斗7将垃圾抓入破碎机喂料斗8中，喂入专用破碎机9进行破碎。破碎后的垃圾堆放在垃圾储坑内的另一处，再用行车抓斗抓入烘干板喂机5中，然后喂入回转烘干机2中烘干。烘干用的热风由熟料篦冷机18抽取通过管路20供给，烘干后排出的尾气由风机1排出，同垃圾储坑的臭气一起由管路4和输送总管路21经篦冷机风机19送到篦冷机中作为冷却风使用。经烘干后的垃圾由螺旋输送机3送入干垃圾库中储存。利用行车抓斗将存储在垃圾储坑中的干垃圾再抓起送入热解板喂机喂料斗10中，经热解板喂机11和螺旋输送机12喂入回转式热解炉14内进行热解。热解的热源主要来自热解炉内返加载的热载体砂，其次由炉内垃圾与少量氧气的氧化燃烧放热提供，这些氧气由热解风机27从垃圾储坑厂房6内抽取。遥控风机风量便能控制供氧量，进而控制热解供热量，热解后的复合燃气通过管路13送入分解炉16内燃烧。热解产生的热残渣与从冷却器31来的固体冷载体细砂，混合送入振动筛26，粗渣经拉链机25送入除铁器22分选，废铁送入废铁库23，废渣送到废渣库24，进而送入水泥生料磨粉磨；筛出的细砂，经提升机29送入冷却器31冷却，冷却后的细砂经螺旋输送机32和提升机33提升至出渣罩与热残渣混合循环利用。当砂量太多超过冷却器31溢流口30时，多出的细砂便会从冷却器的溢流口流入到粗残渣拉链机25上，再输送到除铁器22中。

回转式热解炉从外观看很像是回转窑，因为都有一个倾斜2°～5°置放并回转的圆形筒体、支承的托轮组和传动大小齿轮传动装置，所以有人将其称为“垃圾热解回转窑”。实际上二者是不同的，“窑”是热加工物料的，“炉”是提供热量的装置，所以将这种设备不应称为“垃圾热解回转窑”而应称为“垃圾热解回转炉”或者“回转式垃圾热解炉”。回转式热解炉内部设有砂循环机构，炉内细渣和热残渣由回转筛分离开，热残渣排出热解炉，热细渣作为热载体返送到热解炉的高端即进料端与新垃圾混合重新回炉继续使用。

图17回转式热解炉与水泥窑炉协同处置城市生活垃圾系统工艺流程图

（2）回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置生活垃圾技术系统的优势

回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置生活垃圾的技术系统比立式气化炉系统具有更大的优势：

1）回转式垃圾热解炉内筛分垃圾细渣作为热载体内循环进入热解炉，比立式气化炉的部分燃烧方式显热利用系数高，化学需氧量少，能够加快热解垃圾的产率和速度；热解气的热值更高，产生二噁英的概率更小，环保更有保证。

2）根据了解热解前必先脱水的规律，增加烘干脱水工艺，利用水泥生产篦冷机末级废气作为烘干热源将垃圾烘干脱水，不仅比立式气化炉热解供热量大大减少，而且热解气中的H2O、CO2比例减少，而使热值更高；同时，助燃空气中的4倍需氧量的N2量随之减少，即减少NOx的生成概率。

3）垃圾热解的复合燃气热值较高，直接为水泥窑炉供热，节煤更显著。

4）垃圾热解的灰分随热解气流全部进入水泥生产系统，成为水泥熟料的组成。

5）垃圾热解中的无机渣经分选后，细颗粒返回作为热解垃圾之热载体循环使用，粗颗粒作为原料进入生料粉磨系统，可节省一部分水泥生产原料。

6）垃圾热解全部排出的气体、液体和烟尘等全部进入水泥窑尾废气处理系统净化，节省净化投资。

7）垃圾中的重金属进入水泥窑煅烧系统，被固化在熟料中，最终固化在混凝土制品中，不会析出。

江苏鹏飞集团股份有限公司这套回转式垃圾热解炉与水泥窑炉协同处置生活垃圾的技术系统，到目前为止还没有协同处置城市生活垃圾的工程实例。

从目前笔者所得到的资料来看，我国水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的技术模式共有以上十二种，其中前四种的预处理系统都是在引进技术的基础上建设的，或者说是利用中外结合的技术建设的。后八种中的合肥院HFI模式、洛矿LK模式和鹏飞集团PFJ模式大同小异。严格地说，应该是共有十种模式。在这十种模式中除华润MBH和成都院CDI模式是在线式的处置技术之外，其余都是离线式的，其垃圾中的热能有效利用率比在线式的低很多。因此，应该大力发展MBH和CDI的在线处置模式，以节省更多燃煤资源。由上述这十二种处置模式中还可以看出，在我国水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的技术模式中，其预处理系统的原生态城市生活垃圾运输进厂、计量、卸料、垃圾储坑及其厂房都基本相同，只在后段有所不同。

10.成都院CDI模式[19][20]

清华大学、成都建筑材料工业设计研究院有限公司（CDI）和武安新峰水泥有限责任公司于年5月合作，承担了由我国科学技术部组织的“十二五”国家科技支撑计划“50万吨/年跨行业废弃物水泥窑炉协同利用及示范”研发课题，课题任务书编号为BAC06B10。课题示范线由新峰公司承建，称为“武安市清峰再生资源有限公司市政污泥及生活垃圾水泥窑协同处置工程项目”。成都院有限公司以EPC方式完成了该示范线的工程设计、建设和试运行的生产调试，取得了良好效果。水泥窑炉协同处置固体废弃物工程也称为“水泥环保一体化工程”或简称“CEE（CementEnvironmentalEngineering）工程”，即“水泥环境工程”。成都院有限公司承担的示范线子课题“水泥窑协同处置多相态废弃物技术与装备研发”其技术成果全部应用于该项目示范线中，子课题任务书编号为BAC06B10—2。该示范线工程包括两大系统：一是城市生活垃圾预处理系统，采用多级分选、破碎工艺，获得粒度小于25mm的筛上物、筛下物和重质物三部分物料，为后续的水泥窑炉协同处置创造了良好条件；二是预分解水泥窑协同集约化处置多相态废弃物系统，窑尾采用一套多相态废弃物高温焚烧与物料分解一体化装置，窑头采用一套城市生活垃圾筛上物的计量装置。成都院研发的多相态废弃物高温焚烧与物料分解一体化装置，实际上就是在窑尾分解炉旁安装一套“多相态废弃物预燃炉”，后根据其结构特点又改称为“推动式阶梯预燃炉装置”，简称为“SPF炉”。成都建筑材料工业设计研究院有限公司简称成都院CDI(ChengDouInstitute)，将其研发在窑尾采用相当于国外高效的热盘炉和KHD型预燃炉的SPF炉，可将任何形态的可燃废弃物吃干榨净；窑头采用复合式燃烧器、经预处理获得的“初级RDF”与煤粉一起喷入窑内燃烧的这套水泥窑炉协同处置多相态可燃废弃物工艺技术，简称为“成都院CDI模式”。这是我国到现在为止一套独一无二的水泥窑炉协同处置可燃废弃物的技术系统，可以大大提高热量替代率TSR，增大节能减排的力度。

（1）成都院CDI模式处置生活垃圾和污泥的分析数据

武安市的生活垃圾是进入填埋场约半年的陈化垃圾，经取样测定的组成、粒度分析、干基低位热值和垃圾灰的化学分析见表23～表26。城市污泥的工业分析和化学分析值见表27和表28。

表23武安市城市生活垃圾的成分构成

项目

分析总量

垃圾成分及所占比例

橡塑

纺织物

木竹

灰土

砖瓦、陶瓷、玻璃

金属

其他

重量（kg）

17.90

1.50

0.25

0.15

15.00

0.85

0.10

0.05

所占比例（%）

.00

8.38

1.40

0.84

83.80

4.75

0.55

0.28

表24陈化垃圾的粒度分析

筛孔尺寸（mm）

＜10

合计

筛上物累计重量（kg）

4.30

5.95

11.85

9.35

31.45

所占比例（%）

13.67

18.92

37.68

29.73

.00

表25陈化垃圾干基低位热值核算

项目

橡塑

灰土

纺织物

木竹

金属

砖瓦、陶瓷、玻璃

合计

重量（kg）

1.50

15.00

0.25

0.15

0.10

0.85

17.85

单位热（kJ/kg）

加权平均为

总热值（kJ）

104.0

70.0

表26陈化垃圾灰的化学分析

陈化垃圾化学分析（%）

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

SO3

Cl-1

1.56

44.88

14.84

5.97

21.77

4.50

2.38

1.30

1.99

表27污泥工业分析

水分

（%）

挥发分

（%）

灰分

（%）

固定碳

（%）

全硫

（%）

热值

备注

（kJ/kg）

(kCal/kg)

1.91

42.99

52.49

2.32

0.60

空气干燥基数值

表28污泥化学成分

项目

LOI

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

SO3

Cl-1

数值（%）

47.84

24.50

6.67

5.41

8.28

1.61

0.90

0.61

0.09

0.15

（2）城乡生活垃圾多级破碎和梯级分选预处理系统

成都院CDI模式所处置的是武安市和附近城镇以及乡村的生活垃圾，因此，其组分差异较大。乡村生活垃圾中厨余垃圾含量较高，在采暖季节灰渣含量增大。因此，生活垃圾预处理系统必须适应这些垃圾成分的复杂性和多样性，故采用多级破碎和梯级分选的预处理系统。将城乡生活垃圾分为三部分：一是有机可燃物；二是腐殖物渣土；三是包括灰渣、砖瓦、玻璃和石块等的无机重质物，主要工艺流程如图18框图所示。

图18城乡垃圾预处理工艺流程框图

由图18可见，这套预处理系统具有以下特点：

1）城乡生活垃圾经预处理后将其分选为三部分：一是有机可燃物，即初级垃圾衍生燃料RDF、二是腐殖物渣土、三是包括灰渣、砖瓦、玻璃和石块等的无机重质物。无机重质物经破碎处理后与腐殖物渣土一起输送至水泥窑尾SPF炉等焚烧系统，实现了生活垃圾“零填埋”。

2）风选出的轻质物即有机可燃物经过二级破碎和细破碎后，粒度≤25mm。在处理过程中未加入石灰粉、煤粉等任何添加剂，也未经过烘干和成型等传统工艺处理，将其称为“初级RDF”，简化了处置方法。

3）将有机可燃物经过两级破碎后形成≤25mm的“初级RDF”，为窑头能够进行处置创造了条件。

（3）SPF型预燃炉的构造、安装位置及工作原理

现在重点介绍SPF型预燃炉的构造、安装位置及工作原理，详见图19所示。SPF炉的构造，主要由一个近于方形的壳体1和二级推料装置2和3组成。在壳体1的顶部焊有一个方形的三次风进口4，在正侧面焊有一个废弃物进料口5、壳体1顶上还有冷生料入口6和一个安装煤粉燃烧器的开孔7。在预燃炉壳体1的侧面安装二个观察孔8和9，以观察堆料台的堆料情况和废弃物的焚烧状况。壳体1内制有两个堆料台，上堆料台10和下堆料台11，每个堆料台上都设有一个推料装置2和3，将上堆料台10上堆积的废弃物推到下堆料台11上继续燃烧，基本燃烧殆尽。剩余的灰烬和残渣由下推料装置将其由壳体1的下出口12推出，通过斜溜子13进入分解炉14内，未燃尽的废弃物在分解炉内继续燃尽。已燃尽的残渣和灰烬通过分解炉和窑尾烟室进入窑内，通过煅烧形成水泥熟料的一部分。为延长焚烧炉或预燃炉的使用寿命，其内壁都打有耐火浇注料保护层。处于同一种考虑，推料板上也打有耐火浇注料保护层。

预燃炉的工作原理与热盘炉基本相同，只是在壳体1上少了一个换热载体的热生料进口，在此别不赘述。

a.预燃炉的构造b.多相态预燃炉与窑尾分解炉的组合

c.推料装置照片d.现场安装照片

图19水泥窑炉协同处置固体废弃物多相态预燃炉的构造

1.壳体；2.一级推料装置；3.二级推料装置；4.三次风进口；5.废弃物进料口；

6.冷生料入口；7.煤粉燃烧器的开孔；8.观察孔；9.观察孔；10.上堆料台；

11.下堆料台；12.下出口；13.斜溜子；14.分解炉

由图19可见，成都院研发的多相态预燃炉与艾法史密斯公司的热盘炉虽然构造不同，但二者的工作原理基本相同，只是热盘炉更细密一些，如前者没有热生料喂入预燃炉中。

（4）SPF预燃炉的工艺系统流程

水泥窑炉采用多相态焚烧SPF型预燃炉的工艺系统，如图20所示。废弃物由运输车1运到水泥厂后卸入废弃物储坑2中，通过卸料斗3和卸料阀4计量后喂到圆管带式输送机5上进行输送，喂入提升机6中进行提升，然后卸入喂料小仓7中。由喂料小仓7卸出喂入螺旋输送机8中，螺旋输送机8通过管道9喂入废弃物预燃炉10中进行焚烧。为了防止臭气逸出扩散，在固体废弃物储坑2中安装一台催化除臭装置11。在螺旋输送机8与预燃炉10之间的喂料管道上安装一台回转锁风阀12，以防止预燃炉10中的烟气上窜锁风。在预燃炉10中的废弃物经过两级燃烧后的飞灰和灰渣通过推料装置进入窑尾分解炉13内继续燃烧燃尽，灰渣通过回转窑尾上升烟道进入回转窑内。废弃物在预燃炉10内燃烧所需的氧气由三次风通过三次风管14供给。当废弃物的热值过低时，通过安装在预燃炉上的煤粉燃烧器15喷入适量的煤粉进行补充。为了调节和控制预燃炉内的温度，设置一个生料小仓16，通过卸料阀17控制喂入预燃炉10中的生料量。

如果可燃废弃物是膏状，由膏状废弃物运输车18运输进厂，然后卸入膏状废弃物储坑19中。为了防止臭气散逸，在储仓19的侧壁上安装一台催化除臭装置20。废弃物储坑中的渗滤液通过柱塞泵21计量并泵送至预燃炉10中焚烧，达到彻底的无害化处置。为了控制进入分解炉13和预燃炉10的三次风量，三次风管22分成两路：一路进入分解炉13，另一路进入预燃炉10，分别以风量调节阀23和24控制。

图20可燃固体废弃物采用SPF型预燃炉处置的系统流程图

1.运输车；2.固体废弃物储仓；3.卸料斗；4.卸料阀计量；5.圆管带式输送机；6.提升机；7.喂料小仓；

8.螺旋输送机；9.管道；10.废弃物预燃炉；11.催化除臭装置；12.回转锁风阀；13.分解炉；14.三次风支管；

15.煤粉燃烧器；16.生料小仓；17.卸料阀；18.膏状废弃物运输车；19.膏状废弃物储仓；20.除臭装置；

21.柱塞泵；22.三次风管；23.风量调节阀；24.风量调节阀

（5）初级RDF水泥窑头处置系统工艺技术及装备

通过预处理制成的初级RDF输送至水泥窑头处置系统，由带有RDF通道的多风道复合燃烧器将其与煤粉一起喷入窑内燃烧，实现了可燃废弃物的资源化利用和无害化的处置。主要生产工艺流程如图21所示。

图21初级RDF的窑头处置系统工艺流程

由图46可以看出，初级RDF水泥窑头焚烧系统包括RDF的储存、输送、计重和喷射入窑等几部分。在储存中采取了多种可燃废弃物集中储存的方式，并保持厂房内微负压状态，抽取的异味气体进入异味气体集中处置系统，采用TiO2催化除臭、活性炭吸附的组合处置技术，达标后排放。初级RDF计量与输送装置针对其水分较高易粘堵的特点，开发了主要包括计量缓冲仓、仓底卸料器、定量供给机和输送锁风阀的计量系统。当RDF送入计量系统的缓冲仓后，通过仓底卸料器的强制卸料进入定量供给机，采用失重计量与强制卸料方式，经计量后的RDF通过管道输送至窑头复合燃烧器与煤粉一起喷射入窑。在定量供给机与输送管道之间安装有输送锁风阀，以防输送气体返风上窜阻碍正常卸料。

（6）示范线的运行及其效果

示范线建在武安新峰水泥有限责任公司设计能力为t/d熟料第二条实际能力已达到t/d熟料?4.8×72m预分解窑水泥生产线上，设计处置能力t/d，年处理能力11万吨/年。这个处置能力是根据武安市城区生活垃圾产生量t/d、生活污泥处理厂外排水分约80%的脱水污泥约33t/d、新峰公司每年报废的汽车轮胎若干而确定的。

这条示范线于年12月底建成，开始试生产。到年2月初，垃圾预处理生产线和水泥窑炉协同处置生产线基本都达到了设计工艺技术指标，水泥熟料的产质量也没有明显的变化，主要运行的数据列在表29中。

表29t/d水泥窑协同处置可燃废弃物示范线的运行数据

生产线

废弃物品类

处理量

（t/h）

每天运行时间

（h/d）

每天平均处理量

（t/d）

备注

预处理生产线

陈化垃圾

35～40

筛上物

8～10

供窑头燃烧器使用

筛上物覆盖物

8～10

筛下物

18～22

水泥窑炉协同处置生产线

筛上物

3.0～3.5

在窑头燃烧器处置

筛下物处置量

5.0～8.0

在窑尾SPF炉处置

污泥处理量

1.5～2.5

在窑尾SPF炉处置

熟料产量

由表29可见，预处理生产线筛上覆盖物大于设计值，这是因为调试期间所用的是陈化表面层垃圾，覆盖土量远大于前期取样的量。窑头处置筛上物的量还有较大空间，这与垃圾组成中可制备筛上物的量有关。窑尾SPF炉的处置能力与水泥窑炉系统运行状态有关，当窑况稳定时可处置8t/h，每天为t/d，不稳定时只能处置5t/h，每天可处置t/d。在同时处置城市污泥和生活垃圾时，污泥的量可达1.5～2.5t/h，即每天处置36～60t/d，这时对垃圾的处置和对水泥窑炉系统的正常运行没有任何影响。

在处置城市生活垃圾和污泥过程中，对所排污染物进行了检测和监测，详见表30。结果表明，所有污染物不但没有增加，反而还有所降低。

表30处理生活垃圾和污泥时大气污染物的监测数据

序号

污染物名称及代号

单位

国标

限值

不处置废弃物

窑头

处置筛上物

窑尾处置筛

下物

窑头窑尾同时处置

同时处置RDF、筛下物、污泥

氟化氢

mg/m3(标态)

1.00

0.98

0.79

0.83

0.86

0.98

氯化氢

HCl

mg/m3(标态)

10.00

9.4

8.4

9.1

7.6

3.3

汞

mg/m3(标态)

0.05

0.9

二氧化硫

SO2

mg/m3(标态)

.00

3.9

3.6

5.4

2.1

0.6

氮氧化物

NOX

mg/m3(标态)

氨

NH3

mg/m3(标态)

10.00

9.6

5.5

3.7

8.4

4.1

二噁英类

Dioxin

ngTEQ/m3(标态)

为了进一步明确建设这套水泥窑炉协同处置城乡生活垃圾工艺系统所需要的投资和效益，现举一个估算实例。现以一条设计能力t/d熟料水泥生产线为例，增设一套成都院CDI模式的协同处置多相态可燃废弃物工艺系统及其设备，具体数据如下：

1）熟料实际生产能力：t/d；

2）熟料单位热耗：q＝kJ/kg·cl＝kCal/kg·cl；

3）煤粉空气干燥基低位热值：Qnet·ad＝27kJ/kg·co＝5kCal/kg·co；

4）煤粉价格：元/t；

5）湿基水分为50%的可燃废弃物热值：kJ/kg＝1kCal/kg；

6）整个系统可燃废弃物燃煤替代率：15%

7）年运行时间：d/a；

8）设计处置能力：t/d；

9）垃圾处置补贴，按垃圾发电估计为：元/t；

10）生产运行费用：元/t；

11）建设时间：1年；

12）整套所需投资约：万元；

13）贷款利率：5.5%。

根据上述条件估算，该水泥生产线每年可处置可燃废弃物12.6万吨，可节省燃煤约3万吨，节省约万元，政府补贴费用合计为万元，生产运行费用约万元，合计一年可收益万元，则收回投资时间约为4年。

成都院承担的“水泥窑协同处置多相态废弃物技术与装备研发”子项课题，已于年6月17日通过了科学技术部组织的专家组验收审查，完成了结题验收工作。这条示范线的研发成功，为我国水泥窑炉集约化协同处置多品种、多相态可燃废弃物，尤其是SPF型预燃炉的研发成功，填补了我国的技术空白，为我国用国产设备采用在线式处置原生态城市生活垃圾等可燃废弃物技术创造了条件。

11.凯盛开能KKK模式[21]

南京凯盛开能环保能源有限公司，自主研发了以机械炉排炉为核心的水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾的工艺技术，简称为“KKK系统”，安装在黔西西南水泥有限公司一条设计能力0t/d熟料的水泥生产线上，设计处理黔西县原生态生活垃圾能力t/d。该项目由南京凯盛开能环保能源有限公司总承包建设，于年5月20日开始设计施工，年7月开始试生产，整体技术指标达到了国内领先水平。该公司将这套水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾的工艺系统简称为“KesenKenenKiln"技术，简缩成“KKK"处置技术。因而，为简洁将这类处置系统简称为"凯盛开能KKK模式"。

（1）凯盛开能KKK技术工艺系统流程

南京凯盛开能环保能源有限公司根据国内城市生活垃圾成分复杂、不同地域差异大等特点，提出了机械炉排炉与水泥窑炉联合处置原生态城市生活垃圾的KKK技术系统，如图22所示。

图22机械炉排炉与水泥窑炉联合处置生活垃圾KKK技术工艺流程图

由图22可见，该系统可分为五个单元：一是垃圾储存发酵单元；二是机械炉排炉单元；三是渗滤液处理单元；四是臭气处理单元；五是灰渣处理单元。下面分别进行简述：

1）垃圾储存发酵单元

KKK技术的主要特点就是以机械炉排炉为处置垃圾的核心装备，它的最大特点就是能够吃“粗粮”，不需对垃圾进行分选、破碎等处理，因此作为预处理系统的垃圾储存发酵单元，其工艺流程比较简洁。垃圾由汽车运到厂后进入卸料大厅将其卸入垃圾储坑内，再由行车抓斗分区堆放，经5～7天的发酵，除去部分水分后便可喂入机械炉排炉内焚烧。

2）机械炉排炉单元

垃圾在机械炉排炉内燃烧产生约℃的热烟气通过高温风管送入分解炉，该温度与分解炉内的温度相当，进入分解炉后对其温度场影响较小，还可代替部分燃料。另外，可利用水泥熟料烧成系统的高温碱性环境，将二噁英等有害气体彻底处置分解干净。机械炉排炉的特点就是对生活垃圾的适应性强，对处置我国复杂的城市生活垃圾十分有利。

3）渗滤液处理单元

KKK技术对渗滤液的处理方式与传统垃圾发电行业不同，主要是利用分解炉热惯性对其进行高温处理。由渗滤液储槽将废液收集后送至过滤单元过滤，用废液泵将浓缩液送至废液箱，再通过废液雾化泵和喷枪喷入分解炉内进行高温处理。当渗滤液过多时还可将少部分喷入机械炉排炉中处置，渗滤液处理系统详见图23所示。

图23渗滤液处理单元工艺流程图

4）臭气处理单元

将垃圾储坑及其厂房整体密封，并使其处于微负压状态。厂房内的臭气设有三路处置措施：一是将臭气抽出作为冷却风送入篦冷机前部高温段处理；二是将臭气抽出作为一次风送入炉排炉内燃烧处理；三是停窑时设置应急除臭设施，即采用洗涤塔＋活性炭吸附装置。

5）灰渣处理单元

垃圾在炉排炉中焚烧后产生的灰渣由除渣机收集，经除铁和筛分后作为部分水泥原料送入生料磨与原料一起粉磨成水泥生料，经烧成系统煅烧成熟料，其中的重金属便固化于熟料里，避免了再度扩散，污染环境。

（2）西南水泥有限公司KKK技术系统的运行情况

自年7月该项目开始处置黔西县生活垃圾，经相关检测单位的检测结果表明，各项指标都达到了设计预期和相关要求，详见表31。

表31黔西项目主要技术指标

序号

项目

单位

协同处置前后

变化

备注

前

后

数值

水泥熟料产量

t/d

-4.3

产量降低4.3%

单位熟料烧成热耗

kJ/kg·cl

-42

-1.25

降低了1.25%

单位熟料标煤耗

kg/t·cl

.71

.30

-1.41

-1.23

降低了1.23%

高温风机耗电量

kWh/kg·cl

12.27

15.37

+3.1

+25.27

增加了25.27％

尾排风机耗电量

kWh/kg·cl

4.52

4.99

+0.47

+10.40

单位熟料总电耗

kWh/kg·cl

81.48

88.16

+6.68

+8.20

增加了8.2%

单位熟料余热发电量

kWh/kg·cl

31.17

40.42~46.23

+12.16

+39.00

平均提高了39%

C1筒出口废气量

Nm3/h

193

+11

+5.44

C1筒出口废气温度

℃

+38.00

+11.11

温度升高太多

C1筒出口废气氧含量

3.8

3.5

-0.30

-7.90

预热器阻力

+11.18

增加了11.18%

窑尾废气粉尘

mg/Nm3

─

4.6

标

准

要

求

限

值

合格

窑尾废气SO2

mg/Nm3

─

合格

窑尾废气NOx

mg/Nm3

─

合格

窑尾废气二噁英

ngTEQ/Nm3

─

0.~0.

0.1

合格

旁路放风二噁英

ngTEQ/Nm3

─

0.~0.09

0.1

合格

水

泥

熟

料

中

重

金

属

铅Pb

mg/kg·cl

─

合格

铬Cr

mg/kg·cl

─

合格

镉Cd

mg/kg·cl

─

0.8

1.5

合格

铜Cu

mg/kg·cl

─

合格

镍Ni

mg/kg·cl

─

合格

锌Zn

mg/kg·cl

─

合格

锰Mn

mg/kg·cl

─

合格

砷As

mg/kg·cl

─

1.4

合格

3天抗压强度

MPa

─

28.3

—

P?O42.5

28天抗压强度

MPa

─

52.5

—

P?O42.5

由表31可以看出：南京凯盛开能环保能源有限公司针对国内城市生活垃圾水分大、热值低、成分复杂、不同地域差异大等特点，创新性地研发出了机械炉排炉与水泥窑炉联合处置原生态城市生活垃圾的新技术系统。这种系统不需对垃圾进行预处理，工艺流程简洁，可充分利用垃圾焚烧的全部热能和燃尽后的全部炉渣，没有二次污染物排放，实现了“灰渣资源化利用、渗滤液零排放、臭气不扩散”的良好目标。

（3）对水泥生产线的生产、产品质量和周边环境没有不利影响

南京凯盛开能环保能源有限公司研发的这种机械炉排炉与水泥窑炉联合处置城市生活垃圾的新技术，对水泥生产线的生产、产品质量和周边环境没有不利影响，KKK处置生活垃圾技术为水泥窑炉协同处置又提供了一种新的模式，该技术整体达到了国内领先水平。

（4）示范项目建设的有关问题

南京凯盛开能环保能源有限公司研发这套水泥窑炉协同处置原生态城乡生活垃圾技术，通过在黔西西南水泥有限公司一条设计能力0t/d熟料线上的示范，获得以下主要技术经济指标：

1）总投资：.72万元；

2）厂区占地面积：.2m2；

3）绿化占地面积：m2，占厂区面积的16.84%；

4）单位设计日处置能力投资：20～30万元/t.d；

5）单位运行维护费用：40～50元/t·R（R＝Refuse垃圾）；

6）单位经营成本：39.4元/t·R；

7）建设工期：10个月。

12.赞皇金隅ZJQ模式[22]

河北省石家庄市赞皇县赞皇金隅水泥有限责任公司，在一条设计能力0t/d熟料水泥生产线上建设了一条设计能力t/d、年设计能力10.17t/a，水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾技术系统，于2年5月建成运行，取得了很好的效果。这套水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾技术系统的特点，是采用了立式旋转热解气化炉为核心装备的工艺。“赞皇金隅”的汉语拼音为“ZanhuangJinyu"，气化炉的汉语拼音为"Qihualu"。因此，将“赞皇金隅气化炉”三个词的汉语拼音大写字头字母简缩为“ZJQ”。为简单方便，将这套处置系统简称为“赞皇金隅ZJQ模式”。

（1）立式旋转气化炉的构成

赞皇金隅水泥有限责任公司的这套水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾技术系统，其核心设备是立式旋转热解气化炉，其构造如图24所示。

图24立式旋转热解气化炉

由图可见，立式旋转热解气化炉主要由底座、回转轴承、锥形渣斗、安装有旋转炉排的炉座、安装有旋转炉排的炉体、固定炉盖、一次风入口和热烟气出口等组成。与海螺“CKK"技术系统的立式气化炉相比，能够适应各类品质的垃圾。立式旋转热解气化炉的性能可参考“立式旋转热解气化技术”。

（2）赞皇金隅ZJQ模式的工艺流程

赞皇金隅水泥有限责任公司，采用立式旋转热解气化炉为核心技术的水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾的工艺系统流程，见框图25所示。

图25赞皇金隅ZJQ模式的工艺系统流程框图

由图25可见,原生态城市生活垃圾由市政垃圾专用汽车运输进厂，经卸料大厅计量后卸入垃圾储坑中。垃圾储坑密闭的厂房上方设有抓斗行车，对储坑内的垃圾可以进行搅拌均化。根据需要也可将储坑内经搅拌均化后的垃圾抓入到破碎机的给料机中,通过给料机将垃圾喂入到破碎机中破碎至mm以下。破碎后的垃圾喂入到滚筒筛中进行筛分，筛上物送入脱水机中脱水，脱水后水分﹤40％的垃圾送入筛上物储库内，再由抓斗通过给料机最后送入立式旋转热解气化炉内热解。经热解出的约。的可燃烟气，通过管路输送到窑尾分解炉中燃烧，可以节省一部分燃煤。立式旋转热解气化炉排除的无机灰渣，通过出渣机输送到灰渣堆棚内，除铁后喂入到生料磨中，与其中的原料一起粉磨成水泥生料，可以节省一部分天然原料。滚筒筛的渣土等筛下物输送到渣土缓冲仓内，然后通过胶带输送机输送到污泥储坑中进行处置。

原生态城市生活垃圾卸入垃圾储坑内后，会渗出一部分水分。这部分水分是有机水，也称为“渗滤液”，既可以输送到分解炉中燃烧处理掉，也可以输送到回转窑的窑头罩中处理掉。滚筒筛筛分后的筛上物喂入脱水机中脱水，脱出的渗滤液输送到渗滤液罐内暂存，同样既可以直接泵入分解炉内处理，也可以通过窑头罩送入窑内处理。垃圾储坑密闭厂房内的臭气既可以输送到篦冷机中作为冷却风使用，也可以送到气化炉中作为垃圾热解的一次风。经脱水后送入筛上物储库内的垃圾，仍会产生一定的臭气。同样，既可以送入篦冷机中处理，也可以送入立式旋转热解气化炉中处理。

（3）赞皇金隅ZJQ模式的优势

在文献[21]中，将赞皇金隅ZJQ模式称为“替代燃料＋气化炉技术（金隅）处置技术”，与华新豪瑞HXH、中材国际SINOMA、海螺川崎CKK和华润史密斯HRS等几种协同处置模式进行了技术经济对比和适用性分析，分别详见表32和表33。

表32不同协同处置生活垃圾工艺的技术经济对比

序号

内容

替代燃料技术

（华新）

替代燃料技术

（中材国际）

替代燃料+气化炉技术（金隅）

CKK技术

（海螺）

机械生物法预处理

+热盘炉技术（华润）

破碎

经粗破、脱水、除铁处理后，进行二破至80mm。

经粗破、筛分处理后，进行二破至80mm。

经一级破碎至mm。

脱水

经挤压脱水后再进行好氧发酵脱水，含水率＜30%。

经破碎、分选处理后挤压脱水，筛上物含水率＜45%。

简单发酵脱水+挤压脱水，含水率＜40%。

简单发酵脱水，含水率＜50%。

发酵脱水后再进行机械挤压脱水，含水率＜40%。

分选

筛分、风选、磁选相结合，将物料分成筛上物、筛下物、铁三大类。

简单筛分，筛分出渣土。

无

处置

筛上物入分解炉，筛下物入配料系统，铁外售。

筛上物入分解炉，筛下物入生料磨，铁外售。

筛上物入气化炉气化后引入分解炉，炉渣入生料磨配料，筛下物随污泥干化后入窑尾焚烧。

物料全部进入热解炉处理。

物料全部进入热盘炉处理。

废气处理

常规入篦冷机，配置生物除臭系统。

预处理配置湿式填料净化塔处理废气。

常规废气部分引入篦冷机，部分引入气化炉作为一次风。另配置等离子除臭。

常规入篦冷机，配置等离子除臭系统。

常规入篦冷机，配置生物除臭系统。

废水处理

生化+膜处理，浓缩液入窑。

生化+膜处理，浓缩液和泥入窑。

全部入窑焚烧，后期根据运行情况考虑采用膜技术处理。

渗滤液直接入热解炉、水泥窑。

生化+膜处理，浓缩液和泥入窑。

投资

高

较高

高

运行成本

高

较高

高

较高

由表32可以看出，在投资上看，华新豪瑞HXH、中材国际SINOMA、海螺川崎CKK和华润史密斯HRS等模式投资都很高，协同处置原生态城乡生活垃圾设计能力在t/d左右项目投资一般都需1亿元～1.5亿元，赞皇金隅ZJQ模式最低。在运行成本方面看，上述五种模式单位垃圾运行成本都在～元/t。相比较而言，只有赞皇金隅ZJQ和华润史密斯HRS两种模式较低，单位垃圾运行成本分别为～元/t和～元/t。

表33不同协同处置生活垃圾技术的适用性分析

序号

技术方案

适用性分析

HXH技术

（华新）

1.高效的脱水预处理工艺，适用于含水率高的生活垃圾项目；

2.协同处置与垃圾填埋场联合运营，必须配套有垃圾填埋场用于填埋筛下物；

3.预处理场占地大，需要的场地面积较大，在厂外建预处理厂会增加转运成本。

SINOMA技术

（中材国际）

1.针对高品质生活垃圾，推荐使用。有利因素：高品质生活垃圾预处理效果好，可减少窑尾投加量，降低对窑系统的影响，提高燃料替代效果；

2.不适用于低品质生化垃圾。不利因素：（1）脱水工艺相对简单，不适合高含水率的生活垃圾；（2）替代燃料直接入窑，要求替代燃料品质高，品质差的生活垃圾预处理效果差（邯郸项目运行中筛下物与筛上物的比例为3:7，与设计值相反），入窑尾量大，对窑系统影响大；

3.筛下物入原料配料系统，存在争议。建议寻求垃圾填埋场，回填处理。

预处理+气化炉

技术（金隅）

1.预处理+气化炉工艺适用于各种品质的生活垃圾；

2.窑外气化炉，热效率低，降低了垃圾热值使用效率。

CKK技术

（海螺）

1.对垃圾品质适应性强，适用于各种品质垃圾；

2.对窑系统的影响大，处置垃圾量受限，并且对熟料产能影响大，因此不适用于处置量大的项目；

3.预处理简单，以处置为主，资源利用（替代燃料）方面欠缺。

机械生物法预处理

+热盘炉（华润）

适用于各种品质的生活垃圾。机械生物脱水预处理技术路线尤其适用于高含水率生活垃圾，热盘炉适用于高热值易燃类废物，更适用于品质较好的生活垃圾。

由表33可以看出，上述五种协同处置模式均具适用性，并且都被工程示范线所证实。但除了华润史密斯HRS模式是在线式的协同处置模式外，其它四种都是離线式的处置模式，其垃圾中热能有效利用率都不会很高，一般能达到30%～35%就是相当不错的。可窑尾采用在线式的预燃炉就不相同了，德国有两水泥厂的预分解窑，窑尾均采用KHD型预燃炉的在线式的协同处置模式，诚然可燃废弃物中热能有效利用率很高，窑尾的热量替代率TSR分别达到了90%和97%，两条生产线的热量替代率TSR分别达到了60%和70%，参见表22。华润史密斯HRS模式的运行费用最低，与窑尾采用在线式的预燃炉——热盘炉协同处置有关。由此可以看出，利用水泥窑炉协同处置可燃废弃物应大力推广在线式的处置技术。

四.结束语

1.必须尽快补上我国水泥工业发展中存在的这块大短板

没有比较就没有鉴别。由前述可以看出，国外发达国家的水泥工业在利用水泥窑炉协同处置可燃废弃物技术方面，早已拼弃了一家一户、自制自用、小打小闹效率很低的初级阶段，基本都步入使用由那些专业环保公司制成替代燃料社会化的高级阶段。每一个水泥公司都有几个生产制造替代燃料的专业环保技术公司供给替代燃料使用。因而可以消纳更大量的可燃废弃物，其热量替代率TSR已达到了30%～90%，有不少水泥公司都达到了%。据统计，年除中国大陆外，全世界水泥工业应用可燃废弃物和替代燃料平均的热量替代率TSR都已达到了7.6%。可到年底的现在，我国水泥行业协同处置城市污泥、生活垃圾及工业危险废弃物等才有余条水泥生产线[]。根据推算，其热量替代率TSR最高也就在3.6%左右，与发达国家相比的差距特别悬殊。很显然，这是我国水泥工业发展中存在的一块大“短板”。只有尽快补上这块短板，我国的水泥工业才能荣登世界水泥强国之列。

2.我国政府领导部门必须提高对我国水泥窑炉协同处置技术水平的认知

有什么认识就会产生什么样的指导思想，有什么样的指导思想就会制订出什么样的方针政策，我国在这方面的经验教训可是不少。对于我国当前水泥窑炉协同处置可燃废弃物的技术绝不能认为“已经全面成熟，……已经在‘两个二代’研发中得到‘突破’。”相反，倒是应该清醒地认识到，在这方面与世界发达国家的差距不是一星半点，而是相当悬殊；与我国提出“十三五”应达到10%～15%水泥窑条数和替代燃料率达到20％的目标已经存在较大差距；与“两个二代”中提出的替代燃料率≥40%的目标更是相差甚远。从我国现有的十几种处置模式中，严格地说还没有一种应用真正达到欧洲标准的由可燃废弃物制成的“替代燃料”。因为目前国外使用的“替代燃料”只有三种：一种是最先出现的由原生态城市生活垃圾制成的“垃圾衍生燃料RDF”；另一种是由“城市固体废弃物MSW”制成的“固体回收燃料SRF”；最后一种是品质已接近次煤由质量更好的“城市固体废弃物MSW”制成的替代燃料“次煤Subcoal”。我国有不少人将经过预处理后得到的固体可燃物称为“垃圾衍生燃料RDF”，实际上入窑基的水分都很大，约在25%～50%左右，达不到欧洲标准。因此成都院将其称为“初级RDF”[19]。准确地说，应称为可燃废弃物的“可燃物”。这就是说，我国水泥窑炉协同处置可燃废弃物的技术水平还处在发达国家30多年前一家一户、自制自用、小打小闹的初级阶段。有了这种认识，才会急追猛赶，像当时推广水泥窑炉烟气脱硝一样制订出带有强制性的措施，大力发展“替代燃料”产业，相信会产生后来居上的良好效果。

3.我国应大力发展水泥窑炉所用“替代燃料”产业

利用水泥窑炉协同处置可燃废弃物具有得天独厚的优势[9]，应该充分发挥其潜力，尽可能增大可燃废弃物的处置量。不仅可以减少对水泥产质量的负面影响，而且还会增大节能减排的力度。这就必须向应用社会化生产替代燃料的高级阶段发展。应用替代燃料具有以下益处：

3.1可以更大幅度地改善城市环境和节能减排

替代燃料基本上都是由城市生活垃圾、工业垃圾和商业垃圾等可燃废弃物通过搜集加工制成，所以其中所含的热能比可燃废弃物大得多。水泥窑炉应用替代燃料可以消纳更多的城市生活垃圾、污泥和危废等的可燃废弃物，对解决“垃圾围城”、改善城市环境定会发挥更大的作用。水泥窑炉应用含热能很高的替代燃料，必然会提高水泥生产线热量替代率TSR，节能减排效果显著。芬兰专门生产固体回收燃料SRF替代燃料的BMH技术公司说：“SRF已不是垃圾，而是清洁、均质、高质量的燃料，可用于水泥生产线的分解炉或回转窑中替代传统的化石燃料，如煤等。同时，SRF还是一种非常环保的燃料，其二氧化碳的排放量仅为煤的四分之一，NOx的排放量也显著降低。”温室气体CO2虽然无毒，但使全球气候变热对人类生存的威胁已不亚于毒气。为此，联合国于年9月又召开了全球气候变化对策高峰大会，要求各国的温室气体排放量到年时比年的削减45%，到年达到二氧化碳CO2零排放，即碳中和。水泥工业是CO2排放大户，在全球气候变暖变热的危机下，世界和我国水泥工业低碳转型已刻不容缓，水泥窑炉大量使用替代燃料是减碳的重要途径之一。BMH公司为用户提供“垃圾变火焰”整个系统的性能保证和可用性保证，水泥厂的热量替代率TSR可高达90%。很显然，只有将可燃废弃物通过那些专业的回收技术公司加工制成替代燃料才能取得如此巨大改善城市环境和节能减排的良好效果。

3.2水泥生产企业与替代燃料制造企业双赢，必然加快推广步伐。

替代燃料由可燃废弃物或者垃圾制成，所以比煤便宜，同时既可远距离运输，又方便于存储，水泥厂可以像买煤一样购买使用，还省去了自建可燃废弃物预处理系统的麻烦、时间和投资，特别是更方便于使用，用户不存在任何风险，对水泥熟料的产质量、热耗和操作等的负面影响基本消除。由于使用替代燃料可以免税或获得政府补贴，水泥厂的燃料费用不仅可以降低到零，有时还可获得一定的经济收益。德国有些水泥厂在1～2年之间和5年以后就是如此，其燃料费用不但降为零，而且还有一定的经济收益，如图51所示。这就大大促进了水泥厂使用替代燃料的积极性，使其热量替代率TSR快速提高。

图51德国水泥工业使用替代燃料后历年燃料费用的降低情况

据报道，年以后德国水泥厂普遍都采用固体回收燃料SRF的替代燃料，每个厂都有几个专业生产替代燃料的技术公司为其提供由MSW制成的RDF和SRF替代燃料。年，该利废产业的营业收入已达亿欧元，相当于其水泥混凝土产业的4～5倍，并呈继续上升趋势。

由上述可以看出，生产制造替代燃料的企业和使用替代燃料的水泥厂可取得双赢的良好经济效果，肯定会提高供用双方的积极性，必然会加快燃料应用的步伐。

3.3替代燃料可以扩大应用工业部门，能够更大幅度地增大可燃废弃物的消纳量

将可燃废弃物制成替代燃料后，不仅水泥工业应用的优势突出，是其转型的最佳途径，而且在钢铁、化工、火电厂及垃圾发电、石灰等行业也可应用。毫无疑问，能够更大幅度地增大可燃废弃物的消纳量，对改善我国的环境发挥更大的作用。

3.4必须尽快建设替代燃料的专业生产企业

为尽快补上我国水泥工业发展中水泥窑炉协同处置可燃废弃物或者应用替代燃料这块大“短板”，建设替代燃料的专业生产企业是唯一有效的途径。中国水泥协会高级顾问、世界有名和我国水泥行业资深专家高长明教授级高工曾不止一次地疾呼：“将城市生活垃圾和各种工农业可燃废弃物经适当预处理制成垃圾衍生燃料RDF和固体回收燃料SRF的替代燃料，这项技术和装备在欧美发达国家已有30年以上成功应用的历史经验，是十分成熟可靠的最佳技术（BAT），能够最充分地发挥水泥窑炉特有的优势。”

当前，对我国大力发展替代燃料的专业生产企业更为有利：一是年国家发改委公布了《产业结构调整指导目录（本）》，共涉及48个行业，总计个条目，分为鼓励、限制、淘汰三大类，依次分别为、、个条目。在鼓励大类中特别提出了重点的鼓励条目有：“水泥窑协同处置”、“特种水泥研发与应用”、“水泥熟料煅烧研发与应用”、“替代燃料技术”……共八大条目内容，为水泥行业科技创新和结构调整明确了发展方向，并规定自年1月1日起施行。在这个指导目录中，我国首次将“水泥窑协同处置”与“替代燃料技术”分开，作为两项不同的创新技术提出，表明我国政府对替代燃料的发展提出了更高的要求。另外，我国已开始重视垃圾的分类，如上海已作为一项规定明确下来。这些都为替代燃料技术的快速发展创造了良好条件。现在的问题是急需主管部门具体落实，作为科研项目下达给某个科研院所或者有实力的水泥公司。

笔者相信，届时我国水泥工业应用替代燃料的技术定会像烟气脱硝一样后来居上，步入了高级阶段。补上了我国水泥工业发展中的这块大“短板”，届时才可以理直气壮地说，我国水泥工业真正具备了“超越和引领”世界水泥工业的实际能力！

参考文献

[1]乔龙德：中国建筑材料联合会五届九次理事会（会长扩大会）工作报告，《中国水泥》，

年01期。

[2]陈有德编译自年第2期《CementInternativnal》：德国水泥工业使用替代燃料概况，《水

泥技术》，年第1期。

[3]轩红钟、张长乐、汪克春、盛赵宝、邵明军：利用新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾系

统介绍，《水泥实用技术参考手册》，《水泥》杂志社，年。

[4]曹宗平：国内外水泥窑协同处置生活垃圾概况，《水泥节能环保创新技术参考手册》，《水

泥》杂志社。

[5]刘楷、唐盛伟、薛朝辉、张小军、蒋文伟：水泥窑协同处置生活垃圾高效分级燃烧技术的工

程应用。《中国水泥》，年№8。