1 城市垃圾的組成及性質(zhì)
城市垃圾主要來(lái)源于廚房的生活垃圾、街道垃圾、小型企業(yè)的垃圾、建筑垃圾、下水道污泥以及污水處理廠污泥。城市垃圾的組成較為復(fù)雜，隨著季節(jié)和城市的發(fā)展程度不同面有所變化。表1 是德國(guó)城市垃圾的組成及熱值，表2是南京水泥院研究報(bào)告中的數(shù)據(jù)。
表1 德國(guó)城市生活垃圾的組成及熱值
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物質(zhì) |
紙類(lèi) |
塑料 |
玻陶石 |
金屬 |
織物 |
有機(jī)物 |
木頭 |
其它 |
大塊廢物 |
企業(yè)垃圾 |
總熱值MJ/kg |
|
熱值MJ/kg |
15 |
40 |
0 |
0 |
12 |
5 |
13 |
4 |
10 |
5 |
? |
|
含量①% |
17.3 |
10.2 |
6.0 |
2.7 |
0.8 |
27.8 |
? |
9.0 |
11.1 |
13.5 |
10.32 |
|
含量②% |
19 |
13 |
12 |
5 |
5 |
22 |
6 |
18 |
? |
? |
11.25 |
注：①為1989年平均值；②為2002年平均值
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表2 南京生活垃圾的組成及熱值
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采樣點(diǎn) |
金屬 |
玻璃 |
塑料 |
紙類(lèi) |
織物 |
木竹 |
植物 |
動(dòng)物 |
灰渣 |
磚瓦陶 |
其它 |
總熱值MJ/kg |
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轉(zhuǎn)運(yùn)站 |
0.28 |
2.17 |
8.0 |
4.0 |
0.8 |
2.1 |
19.6 |
8.1 |
30.7 |
5.2 |
18.5 |
6.29 |
|
垃圾場(chǎng) |
0 |
0.52 |
13.0 |
4.5 |
0.14 |
3.2 |
14.4 |
3.0 |
58.5 |
2.6 |
0 |
7.18 |
|
機(jī)場(chǎng) |
2.0 |
23 |
9.4 |
13.0 |
1.3 |
1.4 |
19.0 |
0 |
0 |
2.7 |
28.2 |
8.13 |
|
火車(chē)站 |
10.4 |
2.0 |
10.8 |
13.8 |
1.1 |
3.2 |
19.4 |
3.2 |
48.3 |
4.9 |
0 |
8.07 |
|
港口 |
0.83 |
0 |
6.2 |
3.7 |
2.3 |
2.6 |
43.3 |
7.4 |
33.6 |
0 |
0 |
6.18 |
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??? 從表中可以看出，南京的城市垃圾中可燃物的比例較德國(guó)的低。在一般情況下，發(fā)展水平較高地區(qū)的城市垃圾中高熱值組分如塑料、紙、木頭和紡織物的比例要高于發(fā)展水平較低地區(qū)的城市垃圾中相應(yīng)高熱值組分比例。
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??? 2 城市垃圾的預(yù)處理
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??? 根據(jù)垃圾中不同組分的性質(zhì)，可將垃圾分選為用作原料和燃料兩部分。熱值較低且其中有機(jī)物含量較低的垃圾可作為原料，熱值較高的垃圾可將其粒徑處理變小后，作為回轉(zhuǎn)窯的部分替代燃料，直接喂入分解爐內(nèi)或垂直煙道內(nèi)進(jìn)行燃燒。圖1是城市垃圾預(yù)處理的流程圖。有機(jī)物含量較高的物質(zhì)在燃燒溫度低于1200℃和貧氧條件下燃燒會(huì)產(chǎn)生二惡英和呋喃，所以不能在低溫區(qū)加入，只能從窯分解區(qū)或窯頭加入，窯內(nèi)超過(guò)1700℃的高溫和足夠的停留時(shí)間能使有機(jī)物完全分解。
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??? 3 水泥廠利用垃圾的方式
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??? 3．1 用作原料
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??? 城市垃圾經(jīng)焚燒后的灰渣成分與粘土質(zhì)原料很相似，主要成分與煤矸石、粉煤灰相同，其中的鉀鈉含量也與粘土相近。典型的城市生活垃圾焚燒后的灰渣成分如表3。因此垃圾焚燒灰渣可用作粘土質(zhì)原料加入生料中，也可部分混合材使用直接與熟料、石膏配料磨制成水泥。
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表3 城市生活垃圾焚燒后的灰渣成分
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名稱(chēng) |
Loss |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
|
灰渣 |
1.29 |
56.96 |
13.77 |
6.06 |
9.69 |
2.90 |
2.56 |
1.93 |
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??? 運(yùn)送到水泥廠的城市垃圾經(jīng)分選后的熱值較低的且有機(jī)物含量極低的部分，經(jīng)過(guò)磁選、破碎后，可直接作為原料使用。但應(yīng)注意，新型干法窯對(duì)硫、氯、鉀、鈉含量極為敏感，垃圾和垃圾焚燒灰渣中SO3含量據(jù)國(guó)外報(bào)道在2%左右，堿金屬的含量也與天然粘土質(zhì)原料差不多，但氯含量變化較大，如太高，會(huì)造成窯尾系統(tǒng)結(jié)皮、堵塞，應(yīng)該嚴(yán)格控制，垃圾摻入量要隨著氯含量的升高而調(diào)低。
污水處理廠的污泥在水泥廠應(yīng)用處理要困難一些，主要是含水較大，但其化學(xué)成分和粘土質(zhì)原料相類(lèi)似，仍可用作水泥原料。污泥一般需要先焚燒后再投入使用。在污水處理廠較為有效的脫水方法是用機(jī)械壓濾設(shè)備，有條件的話直接用污泥堆場(chǎng)通過(guò)陽(yáng)光和風(fēng)的作用進(jìn)行干燥。如直接運(yùn)到水泥廠進(jìn)行焚燒處理，工藝流程簡(jiǎn)單，沒(méi)有二次污染，但由于水分太高，所需燃料量大，成本遠(yuǎn)高于先烘干再用于水泥生產(chǎn)；可用回轉(zhuǎn)窯尾廢氣進(jìn)行烘干，也可用其它烘干機(jī)烘干。污泥水分較低，可直接作為一組分與其它原料一起配制生料。天津水泥設(shè)計(jì)院進(jìn)行污泥在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的處理半工業(yè)化試驗(yàn)中，將污泥加入流態(tài)化焚燒分解爐，其干燥、焚燒、分解全部在密閉的分解爐內(nèi)進(jìn)行，完全消除了二次污染，真正做到了污泥處理“減量化、無(wú)害化、資源化”。
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??? 3．2 用作燃料
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??? 對(duì)于城市垃圾經(jīng)分選后其中熱值較高的部分，可用作水泥煅燒的部分代用燃料。經(jīng)處理后，可從窯尾分解爐或窯尾上升煙道加入。德國(guó)呂德斯多夫水泥廠利用熟料燒成車(chē)間的循環(huán)流化床對(duì)舊木材、紙張、塑料、橡膠等有機(jī)可熘物、部分生活垃圾等進(jìn)行氣控?zé)岱纸庑纬煽扇細(xì)怏w，可燃?xì)怏w從窯頭噴入，分解后的廢渣用作水泥原料，目前該廠在燃料上的費(fèi)用已下降了40%以上。
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??? 4 結(jié)語(yǔ)
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??? 隨著水泥技術(shù)的不斷進(jìn)步和廣大水泥從業(yè)人員的思想不斷更新，水泥廠利用城市垃圾替代部分原燃料已沒(méi)有多少技術(shù)障礙。隨著水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入和我國(guó)環(huán)境保護(hù)法規(guī)的不斷完善，水泥廠作為利用處理城市垃圾的優(yōu)勢(shì)地位必將越來(lái)越體現(xiàn)出來(lái)。一方面是出于企業(yè)自身降低對(duì)不可再生的礦石性原料的信賴(lài)的要求，另一方面也減少污染氣體的排放，消除傳統(tǒng)垃圾處理方法帶來(lái)的二次污染的要求，使水泥企業(yè)摘掉污染大戶(hù)的帽子，水泥產(chǎn)業(yè)真正成為環(huán)保產(chǎn)業(yè)，具有極高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
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【作者:王劍弘】