摘要：结合中材环境设计并建设的若干个利用水泥窑协同处置固体废物项目实际的运行情况，分析了不同因素对设计的影响，结论表明，针对不同的固废物料需匹配选择合适的协同处置工艺，严格掌握入窑物料的物理化学性质，如此才能达到协同处置系统及水泥窑系统的稳定运行。
关键词：水泥窑；协同处置固体废物；稳定运行
近几年来我国社会经济快速发展，产业化进程加快，随之而来各种固体废物包括生活垃圾、工业固废、污泥、危废等产生量也迅速增加，但相应的处置设施的处置规模却未有同步提高，处置能力与产生量的不匹配严重影响了城乡居民的生产、生活和可持续发展。环保部的统计数据显示，每年全国城市生活垃圾清运量近两亿吨，工业固废、污泥及危废等产生量同样也规模巨大，越来越多的废弃物凸显出无处可去的窘境。水泥窑处置固废废物是发达国家公认的处置固废废物的重要途径，在国外得到广泛应用。“十二五”期间，我国利用水泥窑协同处置固体废物的技术装备开始广泛应用，协同处置生活垃圾、城市污泥、危险废物和其他固体废物的水泥熟料生产线已经有100多条，技术日趋成熟。目前由中材国际环境工程（北京）有限公司针对国内固体废弃物的特性，开发出了多条协同处置技术路线，并投运了多条生活垃圾、污泥、危废处置生产线，根据投运工厂运行的具体情况，积累了丰富的经验，并以此来反馈设计，本文根据系统实际运行过程中遇到的一些问题，分析利用水泥窑协同处置固体废物技术设计过程中需要注意的一些关键因素。
不同固体废物物料的性质对所选取的预处理及输送工艺影响巨大，在预处理及输送设计过程中，主要考虑物料的物理性质，包括：容重、含水率、黏性、粒径、休止角、物理组分等。
其中容重关系到设计料仓容积以及各种预处理及输送设备的能力，通常碰到的问题是设计容重与实际容重偏差较大，造成料仓容积以及各种预处理及输送设备的能力偏小或偏大，引起能力不足或投资浪费。物料含水率变化在生活垃圾及污泥处置中影响较大，较大的含水率同时也伴随黏性的增加，以污泥为例，含水率60%是个分水岭，低于60%，污泥黏性降低，低于50%可基本视为干燥无黏性料，含水率超过60%，物料黏性增加，设计时就要按照类似粘土的性质来考虑预处理及输送机械。对于生活垃圾而言，含水率不仅影响容重，同时会影响在预处理过程中挤出水分量的大小，从而影响匹配的渗滤液处置系统的规模，另外南北方、季节性及区域性差异同样会影响含水率的大小，因此在设计时需充分考虑上述的影响因素。另外黏性、粒径、休止角影响料仓以及输送设备最大角度设计，在仓板及溜槽设计过程中，要充分考虑休止角的影响，防止物料结拱造成堵料，同时在设计输送设备尤其是皮带输送机时要考虑最大输送角度，对于优化设备布局较为有益，粒径影响预处理设备的选型，合适的选型能避免出现卡料及通过率不佳的问题。最后物理组分的准确分析对整套预处理及输送系统存在重要的影响，对于生活垃圾，准确的物料组分分析影响垃圾分选后的不同组分的输送设备及仓储能力的设计，对于危废而言，物料中铁质组分的含量影响破碎机的工作效率，以及后续SMP系统的运行稳定性。因此在设计过程中充分考虑及调研拟处置固废的物理性质，能有效避免设计参数与实际运行工况的不匹配，增加运行设备的稳定性。
投料口的设置要考虑的因素主要有物料的理化性质、输送量，同时结合水泥窑烧成系统的参数，选择合适的位置以及合适的喂料装置，才能保证最大限度的喂料以及保持烧成系统的稳定性。
喂料点在选择过程中，主要考虑在保证物料在分解炉内有足够停留时间的同时尽可能的减少塌料影响，因此喂料点的选择比较依赖于经验，太高或者太低均不太合适。另外喂料装置的选择也很重要，我司在具体工程中，曾经分别设计过以下3种喂料装置，在喂料量较少及物料性质较为稳定的时候，使用重锤锁风阀+撒料箱的方式，当物料黏度较大，容易结拱的情况下，采用螺旋锁风强制喂料器，当物料粒度及喂料量较大的情况下，采用预燃外挂炉的方式喂料。上述喂料方式中，预燃外挂炉的适应性最好，撒料箱适应性最差，螺旋锁风喂料器适中，从现场的运行情况看，预燃外挂炉能适应各种固体废物，包括RDF、固态/半固态危废、污泥及其他工业固态废弃物，得到越来越多的应用。我司与德国thyssenkrupp公司合作引进的PrepolSC外挂预燃炉，能够适用于多种物料，该设备如图1所示，能达到1000s的停留时间，弥补了喂料波动，从而更适合热值低的物料入炉焚烧，整个送料装置无机械结构，仅通过空气炮逐级助流，增加了高温高尘环境下整套设备的稳定性，同时所有的维护设备都位于外部，检修方便。可以预见，未来水泥窑协同处置固体废物系统中外挂预燃炉将是不可或缺的重要设备。
图1Prepol-SC 外挂预燃炉
固废来源市场的影响更多的是不同区域的固废组成，其理化性质差异较大，如果在预处理及输送系统设计中未考虑周全，容易造成匹配问题，影响系统处置量及运行稳定性。
从生活垃圾来说，不同区域的生活垃圾，其组分及含水量变化差异很大，城市生活垃圾中可燃物比例就显著多于村镇生活垃圾，实施垃圾分类地区的可燃物组分含量也明显优于未实施垃圾分类地区的垃圾，同样陈腐垃圾与新鲜垃圾也存在很大差异，因此在设计垃圾预处理工艺时必须要考虑拟处置区域的垃圾状况。生活污泥同样如此，不同含水率的污泥需匹配不同的预处理及输送方式，如果考虑后续扩展处置其他物料，就需要额外采用适用性更强的设备，如齿辊破适合污泥破碎，但是不适合RDF破碎，如果想同时处置两种物料，就需要选择更合适的破碎机。同时要考虑市场未来的变化，随着国家政策的调整，市面上可能越来越少见80%的污泥，60%以下的会逐渐增多，这种发展趋势必须要考虑。针对目前的热门危废协同处置，市场调研更是重要，目标市场的危废种类及价格直接决定了申领危废许可证的危废种类，以及预处理设施的配置（固态/半固态/液态的处置量），如果两者出现很大差异，最终造成的结果就是产能浪费，产值降低。从我司的实际系统匹配来看，将目标市场的危废种类进行分类，能够最大限度的提高处置能力，如设计专门的SMP系统输送浆状物料，SCC系统输送固态物料，SMC系统输送工业污泥，LMP系统输送废液，能够根据物料特性，合理分配输送系统，使之不互相干扰，更好的适应目标市场及水泥窑工况的需求。因此固废来源市场的调查非常重要，甚至关乎项目成败。
针对水泥窑协同处置固体废物系统的设计，物料性质调研、投料方式匹配及固废来源市场调研非常重要，这也是体现设计单位设计实力的重要参考，如此才能够最大限度的发挥水泥窑协同处置技术的优势，而且对于协同处置系统的稳定运行及效益发挥至关重要。来源：水泥技术
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