一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统.pdf

本发明介绍了一种水泥窑处理城市生活垃圾工艺系统，包括人工分拣、、预脱水、破碎处理、使用辅助焚烧炉，对经过破碎处理的生活垃圾进行烘干及焚烧，垃圾焚烧产生的废气和释放出的热量进入水泥窑预热分解系统中，再完成水泥生料的烘干、预热及部分焚烧功能，焚烧灰渣通过水泥分解炉进入水泥窑作为原料生产水泥熟料。本发明充分利用现有水泥厂设施和场地，投资省；有害气体得到处理；垃圾中有机物热值高，不需要增加燃料消耗，处理成本低，处理量大；解决了二次污染问题，节省了自然资源和不可再生能源；垃圾对烧成系统的影响降到最低。

1、  一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统，其特征在于：水泥窑处理城市生活垃圾工艺系统包括下列过程：
——人工分拣，对城市生活垃圾进行人工分拣，分离出不适合燃烧和残渣不适合用于生产水泥熟料的物品；
——预脱水，对城市生活垃圾进行脱水，达到降低垃圾水分，增加垃圾热值的目的；
——破碎处理，对脱水后的城市生活垃圾进行破碎处理，减小垃圾粒径，增大比表面积；
——辅助焚烧炉(14)焚烧，对经过脱水、破碎处理的城市生活垃圾(20)进行烘干及焚烧，垃圾焚烧灰渣通过分解炉(18)进入水泥窑系统作为原料生产水泥熟料，垃圾焚烧产生的废气和释放出的热量可以进入水泥窑窑尾的预热分解系统(26)，完成水泥生料的烘干、预热和部分焚烧。

2、  根据权利要求1所述一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述的破碎处理方法是使用往复式剪切破碎机(7)对脱水后的垃圾进行剪切破碎。

一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统
技术领域
本发明涉及一种城市垃圾处理技术，特别是涉及一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统。
背景技术
如何处理日益增多的城市生活垃圾已经成为当今世界的一项重大研究课题。中国处理城市生活垃圾的传统方式是填埋法，这种方法比较适合小城市少量的生活垃圾。填埋的不利之处在于占用大量宝贵的土地资源，垃圾处理周期长，容易导致垃圾渗滤液和挥发气体污染地下水、空气和土壤等。比较新型的处理方式是焚烧发电法，具有占用土地少、处理周期短、可实现大幅度的减容、可回收能量等优点。但是垃圾焚烧发电法处理垃圾成本高，容易产生有毒气体，而且焚烧后产生的垃圾灰的处置也是一个十分麻烦的问题。目前国外比较普遍的是在水泥工业中处置城市生活垃圾，垃圾中的无机成分作为生产水泥的原料，有机成分可以作为二次燃料。这样既保护了环境，又节约了资源，具有很多优点。利用城市生活垃圾生产水泥，也应该成为我们未来主要的发展方向。
但是中国的垃圾与国外的垃圾在成分和收集方式上有很大区别，完全照搬国外的方法不可行。国内城市生活垃圾由于水分高、热值低，不能为燃烧过程提供持续稳定的能量，需要消耗大量的辅助燃料，而且这些水分随焚烧烟气进入水泥窑预热分解系统，容易造成系统堵塞；生活垃圾成分复杂、波动幅度大，造成烧成系统的不稳定，部分有害物质焚烧后混杂在焚烧灰渣中，给焚烧灰渣的处理也带来困难，并且焚烧中会产生有害有毒气体；垃圾的尺寸大小不一，给焚烧带来不利影响，容易出现烧不透现象，而且焚烧灰渣中也会含有尺寸很大的颗粒，进入水泥窑系统后会影响水泥熟料的生产。因此，迫切需要研究出适合一种中国国情的垃圾处理方法，达到有效处理垃圾的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统，解决城市生活垃圾处理过程中面临的技术问题，特别是采用一些预处理工艺和辅助焚烧的方式，减少垃圾投入水泥窑后对对水泥熟料产量和质量的影响。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种水泥窑处理城市生活垃圾工艺系统，包括：
——人工分拣，将城市生活垃圾进行人工分拣分离不适合燃烧和残渣不适合用于水泥的物品；可以在转运站经过人工分拣，拣出其中的大件的废旧家电、家具、混凝土、铁及其他金属和含氯的PVC塑料、废电缆等物质，将分拣后的垃圾用垃圾运输车运送到水泥厂，也可以在水泥厂进行分拣；
——预脱水，对城市生活垃圾进行脱水，达到降低垃圾水分，增加垃圾热值的目的；脱水方法可以用压缩式脱水机对城市生活垃圾进行压缩脱水，也可以用其他有效方法，例如离心脱水、破碎后渗漏脱水等工艺进行脱水；
——破碎处理，对脱水后的城市生活垃圾进行破碎处理，减小垃圾粒径，增大比表面积，便于烧尽；破碎方法可以是使用往复式剪切破碎机对脱水后的垃圾进行剪切破碎，也可以使用其他的破碎或者粉碎方法；
——辅助焚烧炉焚烧，对经过脱水、破碎处理的城市生活垃圾进行烘干及焚烧，垃圾焚烧灰渣通过分解炉进入水泥窑系统作为原料生产水泥熟料，垃圾焚烧产生的废气和释放出的热量可以进入水泥窑窑尾的预热系统，完成水泥生料的烘干、预热和部分焚烧。
水泥生产线中添加焚烧炉的是可行的。首先，一般水泥烧成系统中的设备在设计中均有15～20％的放大系数，以便于提高生产线产量。以5000t/d生产线为例，三次风总风量为45万m3/h(850℃)其中有7万m3/h的热风富裕量，要预热、烘干处理10t/h的城市生活垃圾，大概需要5.7万立方米每小时的风量，因此原系统能满足此系统要求；其次，在水泥预分解系统中，三次风管中的负压为-900Pa，而在三级、四级废气管中其压力在-3500Pa，最大可达-5000～-6000Pa，能保证烟气的流动通畅。
根据需要处理的城市生活垃圾量和所需要的烟气量，设计各种设备的相应参数。例如，可以设计选型辅助焚烧炉的外形尺寸为Φ4×16m，进/出水管为Φ2m，进出物料灰渣的管径为Φ800m。
本发明的有益效果是：本发明将经过预处理的垃圾送入到新设计的垃圾辅助焚烧炉进行焚烧，然后再投入水泥窑生产水泥熟料，从而使生活垃圾得到很好的处理；充分利用现有水泥厂设施和场地，投资省；垃圾焚烧产生的废气进入水泥预热器系统，有害气体得到处理，不需要新建废气处理装置；垃圾中有机物含有较高热值，焚烧不需要增加燃料消耗，处理成本低，处理量大；垃圾焚烧灰最后进入水泥窑作为原料生产水泥，解决了二次污染问题；节省了自然资源和不可再生能源；垃圾经过预处理和辅助焚烧后，对烧成系统的影响降到最低，降低对水泥熟料产量和质量的影响；最大程度地实现了城市生活垃圾的“无害化，减量化，资源化”。
附图说明
图1是本发明实施例的城市生活垃圾预处理工艺流程图。
其中：1.垃圾运输车，2.垃圾堆场，3.抓斗，4.垃圾压缩脱水机，5.皮带运输机，6.三通卸料阀，7.往复式剪切破碎机，8.大倾角皮带机，9.渗滤液收集池，10.污水泵，20.预处理后的垃圾。
图2是本发明实施例的城市生活垃圾的辅助焚烧工艺流程图。
其中：11.大倾角皮带机，12.缓冲仓，13.双层翻板锁风喂料阀，14.垃圾辅助焚烧炉，15.锁风喂料阀，16.斗提机，17.分解炉废气管道，18.分解炉，19.三次风，20.预处理后的垃圾。
图3是本发明设计的窑尾辅助焚烧系统在水泥生产线中的结构布置图。
其中：21.布料篦板，22.空气炮，23.下料管道，24.进风管，25.控制闸阀，31.一级旋风筒，32.二级旋风筒，33.三级旋风筒，34.四级旋风筒，35.五级旋风筒。
图4是本发明设计的窑尾辅助焚烧系统的剖面图。
其中：26.预热分解系统，27.辅助焚烧系统，28.下料管道，29.废气管道，30.焚烧废气管道，33.三级旋风筒，34.四级旋风筒，35.五级旋风筒。
具体实施方式
下面结合附图来具体说明本发明的具体实施方式，但是不限于实施方式中列举的内容。
本发明的一种水泥回转窑处理城市生活垃圾的工艺系统，人工分拣过程首先将分散收集的生活垃圾运送到转运站，垃圾在转运站经过人工分拣，拣出其中的大件的废旧家电、家具、混凝土、铁及其他金属和含氯的PVC塑料、废电缆等物质，将分拣后的垃圾用垃圾运输车运送到水泥厂。
分拣后的垃圾在水泥厂首先要进行脱水和破碎等预处理。如图1所示，垃圾运输车辆进厂后，先经过水泥厂地磅进行称量，称量过后垃圾运输车1驶入垃圾卸料平台，将垃圾卸入垃圾堆场2。由抓斗控制室操控抓斗3将垃圾放入垃圾压缩机4，垃圾在压缩机内进行压缩脱水。生活垃圾经过压缩脱水后，含水率一般能从50％降低到20％左右，发热量大大提高。脱水后的垃圾经皮带运输机5输送，通过三通卸料阀6进入往复式剪切破碎机7，进行剪切破碎工作，减小垃圾的粒径。剪切式破碎机利用机械的剪切力把粗大的垃圾劈裂和剪断，增加垃圾比表面积，减小粒径，提高焚烧、热分解等作业的稳定性和效率。垃圾压缩出来的水分和垃圾堆场的渗滤液一起排入渗滤液收集池9，收集池的容量达到一定程度后，通过污水泵10将渗滤液打入专门污水运输车送到污水处理厂进行处理。
垃圾经过脱水和破碎等预处理后，进入辅助焚烧系统27进行焚烧处理，垃圾进行辅助焚烧的工艺流程如图2所示。经过预处理的城市生活垃圾20由大倾角皮带机11送到高约50米的缓冲仓12中，垃圾20再经过双层翻板锁风喂料阀13均匀进入城市生活垃圾辅助焚烧炉14中。生活垃圾20与三次风管的三次风19在垃圾辅助焚烧炉14进行充分的热交换，垃圾首先被热风烘干，垃圾中的有机物燃烧分解，释放出热量。生活垃圾在焚烧炉内经过充分燃烧后，其中不可燃物质形成焚烧灰渣，通过锁风卸料阀15排出焚烧炉。来自三次风管中的三次风19经控制闸阀25分两路进入辅助焚烧炉14中，在与物料进行热交换，完成生活垃圾的烘干、预热及部分焚烧，经排气管道送入窑尾预热系统的分解炉废气管道17中，再完成水泥生料的烘干、预热及部分焚烧功能。在进出风管道上也设有控制闸阀25，必要时可以将辅助焚烧系统单独解裂开，而不影响整个水泥预热分解系统的正常运行。图3显示了辅助焚烧系统在水泥生产线的结构布置。图4显示了辅助焚烧系统27在水泥窑的预热分解系统26中的剖面布置图。
经过辅助焚烧系统处理后城市生活垃圾成为焚烧灰渣，焚烧灰渣通过图2中输送设备即斗提机16送入水泥预分解系统中的分解炉18中，进行再次燃烧和分解，最后与原料一起进入水泥窑。由于垃圾焚烧灰的成分与粘土的成分很相近，因此作为水泥原料的一部分参与水泥熟料的烧制。在本发明设计的整个系统中，城市生活垃圾最终基本上实现了“无害化，减量化，资源化”的处理目标。
为使物料在炉内与热风进行充分地热交换，炉内设计有几层布料篦板21。根据来料粒度及水分情况，布料篦板21的篦孔尺寸大小不同。布料篦板21设计为不同角度的正锥和倒锥，以扩大热交换面积和延长物料在炉内的停留时间。为使设备能够适应800℃～900℃的热风通过，篦板材质要用耐热钢，且炉子筒体内部还要砌筑有一定厚度的耐火材料进行保护。另外，为防止物料在通过时将篦孔堵塞，在炉体的不同部位设置有若干个空气炮22，定时或不定时进行适当清理。
下料管道23中设置一个锁风喂料阀15，在保证严密锁风的条件下，使物料流畅均匀地喂入炉中，排出灰渣的过程亦如此。为保证此系统能够相对独立而不影响水泥的烧成系统的正常工作，进风管24中均设控制闸阀25，可控制调节进风和随时断开进风。
图4显示了辅助焚烧系统27在水泥窑的预热分解系统26中的剖面布置图。焚烧炉所排出的废气有两个方案布置：其一，废气送到高度相近分解炉废气管道17内，废气中有害物质可以继续在分解炉18内高温分解，废气中的飞灰可经旋风筒31～35进一步回收。不足之处在于，废气中所蒸发汽化的水分也进入到预热分解系统26，可能会对生料的热交换产生影响或因水分的增加使生料粉末附着在管壁上，造成系统下料管道28堵塞；其二，加长焚烧废气管道30，将废气直接引到一级旋风筒31出口的废气管道29中，由高温风机排出到预热分解系统27中，消除垃圾水分对预分解系统的不利影响；不足之处在于，废气中的飞灰和有害成分回收由原生产线的废气处理系统来完成，会造成灰量增加、废气成分复杂。可以根据具体情况采用比较适合的方案。