摘要：結合中材環境設計并建設的若干個利用水泥窯協同處置固體廢物項目實際的運行情況，分析了不同因素對設計的影響，結論表明，針對不同的固廢物料需匹配選擇合適的協同處置工藝，嚴格掌握入窯物料的物理化學性質，如此才能達到協同處置系統及水泥窯系統的穩定運行。

關鍵詞：水泥窯；協同處置固體廢物；穩定運行

前言

近幾年來我國社會經濟快速發展，產業化進程加快，隨之而來各種固體廢物包括生活垃圾、工業固廢、污泥、危廢等產生量也迅速增加，但相應的處置設施的處置規模卻未有同步提高，處置能力與產生量的不匹配嚴重影響了城鄉居民的生產、生活和可持續發展。環保部的統計數據顯示，每年全國城市生活垃圾清運量近兩億噸，工業固廢、污泥及危廢等產生量同樣也規模巨大，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達國家公認的處置固廢廢物的重要途徑，在國外得到廣泛應用。“十二五”期間，我國利用水泥窯協同處置固體廢物的技術裝備開始廣泛應用，協同處置生活垃圾、城市污泥、危險廢物和其他固體廢物的水泥熟料生產線已經有100多條，技術日趨成熟。

目前由中材國際環境工程（北京）有限公司針對國內固體廢棄物的特性，開發出了多條協同處置技術路線，并投運了多條生活垃圾、污泥、危廢處置生產線，根據投運工廠運行的具體情況，積累了豐富的經驗，并以此來反饋設計，本文根據系統實際運行過程中遇到的一些問題，分析利用水泥窯協同處置固體廢物技術設計過程中需要注意的一些關鍵因素。

1.物料性質的影響

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

其中容重關系到設計料倉容積以及各種預處理及輸送設備的能力，通常碰到的問題是設計容重與實際容重偏差較大，造成料倉容積以及各種預處理及輸送設備的能力偏小或偏大，引起能力不足或投資浪費。

物料含水率變化在生活垃圾及污泥處置中影響較大，較大的含水率同時也伴隨黏性的增加，以污泥為例，含水率60%是個分水嶺，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，設計時就要按照類似粘土的性質來考慮預處理及輸送機械。對于生活垃圾而言，含水率不僅影響容重，同時會影響在預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的規模，另外南北方、季節性及區域性差異同樣會影響含水率的大小，因此在設計時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備最大角度設計，在倉板及溜槽設計過程中，要充分考慮休止角的影響，防止物料結拱造成堵料，同時在設計輸送設備尤其是皮帶輸送機時要考慮最大輸送角度，對于優化設備布局較為有益，粒徑影響預處理設備的選型，合適的選型能避免出現卡料及通過率不佳的問題。

最后物理組分的準確分析對整套預處理及輸送系統存在重要的影響，對于生活垃圾，準確的物料組分分析影響垃圾分選后的不同組分的輸送設備及倉儲能力的設計，對于危廢而言，物料中鐵質組分的含量影響破碎機的工作效率，以及后續SMP系統的運行穩定性。

因此在設計過程中充分考慮及調研擬處置固廢的物理性質，能有效避免設計參數與實際運行工況的不匹配，增加運行設備的穩定性。

2.投料口設置的影響

投料口的設置要考慮的因素主要有物料的理化性質、輸送量，同時結合水泥窯燒成系統的參數，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的穩定性。

喂料點在選擇過程中，主要考慮在保證物料在分解爐內有足夠停留時間的同時盡可能的減少塌料影響，因此喂料點的選擇比較依賴于經驗，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，曾經分別設計過以下3種喂料裝置，在喂料量較少及物料性質較為穩定的時候，使用重錘鎖風閥+撒料箱的方式，當物料黏度較大，容易結拱的情況下，采用螺旋鎖風強制喂料器，當物料粒度及喂料量較大的情況下，采用預燃外掛爐的方式喂料。上述喂料方式中，預燃外掛爐的適應性最好，撒料箱適應性最差，螺旋鎖風喂料器適中，從現場的運行情況看，預燃外掛爐能適應各種固體廢物，包括RDF、固態/半固態危廢、污泥及其他工業固態廢棄物，得到越來越多的應用。

我司與德國thyssenkrupp公司合作引進的PrepolSC外掛預燃爐，能夠適用于多種物料，該設備如圖1所示，能達到1000s的停留時間，彌補了喂料波動，從而更適合熱值低的物料入爐焚燒，整個送料裝置無機械結構，僅通過空氣炮逐級助流，增加了高溫高塵環境下整套設備的穩定性，同時所有的維護設備都位于外部，檢修方便?？梢灶A見，未來水泥窯協同處置固體廢物系統中外掛預燃爐將是不可或缺的重要設備。



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域的固廢組成，其理化性質差異較大，如果在預處理及輸送系統設計中未考慮周全，容易造成匹配問題，影響系統處置量及運行穩定性。

從生活垃圾來說，不同區域的生活垃圾，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生活垃圾，實施垃圾分類地區的可燃物組分含量也明顯優于未實施垃圾分類地區的垃圾，同樣陳腐垃圾與新鮮垃圾也存在很大差異，因此在設計垃圾預處理工藝時必須要考慮擬處置區域的垃圾狀況。

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

針對目前的熱門危廢協同處置，市場調研更是重要，目標市場的危廢種類及價格直接決定了申領危廢許可證的危廢種類，以及預處理設施的配置（固態/半固態/液態的處置量），如果兩者出現很大差異，最終造成的結果就是產能浪費，產值降低。從我司的實際系統匹配來看，將目標市場的危廢種類進行分類，能夠最大限度的提高處置能力，如設計專門的SMP系統輸送漿狀物料，SCC系統輸送固態物料，SMC系統輸送工業污泥，LMP系統輸送廢液，能夠根據物料特性，合理分配輸送系統，使之不互相干擾，更好的適應目標市場及水泥窯工況的需求。

因此固廢來源市場的調查非常重要，甚至關乎項目成敗。

4.結語

針對水泥窯協同處置固體廢物系統的設計，物料性質調研、投料方式匹配及固廢來源市場調研非常重要，這也是體現設計單位設計實力的重要參考，如此才能夠最大限度的發揮水泥窯協同處置技術的優勢，而且對于協同處置系統的穩定運行及效益發揮至關重要。