利用水泥窯協同處置廢棄物是我國水泥行業近年來及未來一段時間發展的重要方向。目前，我國已建成水泥窯處置廢棄物生產線約160余條，其中生活垃圾處置生產線約60條，年處置能力約700萬噸；污泥協同處置生產線約40余條；危險廢棄物約60余條。如何辨識并減少協同處置廢棄物對水泥窯的影響，優化并提高水泥窯處置廢棄物的能力，是諸多水泥企業關心的問題。本公眾號擬推出水泥窯協同處置廢棄物的系列文章，闡述水泥窯協同處置廢棄物的相關問題。

水泥窯協同處置廢棄物系列之一：廢棄物喂入水泥窯的方式及影響

簡單來講，所有廢棄物進入水泥窯都可以分為氣體進入（如生活垃圾氣化爐）、液體噴入（生活垃圾滲濾液噴入等）和固體加入（幾乎所有）三類。本文分別闡述三類廢棄物加入窯爐方式，并重點從工藝角度出發談下其對窯爐運行的影響。

1、氣體進入

廢棄物產生的氣體主要包括采用氣化爐處理生活垃圾時產生的氣體、生活垃圾預處理過程中產生的臭氣、污泥干化時產生的氣體、污染土脫附時產生的氣體等。

上述氣體通常都需要送入分解爐中進行進一步的焚燒處理。其對于系統的影響包括如下幾點：

（1）氣化爐及管道系統阻力與窯系統阻力的平衡問題（2）氣體入爐溫度、流量及成分波動對分解爐穩定運行的影響（通用）（3）氣體燃燒產生煙氣對于預熱器系統阻力及高溫風機的影響（通用）（4）對于窯尾系統溫度分布的影響（通用）（5）氣體（可燃氣體）進入分解爐后與三次風的混合燃燒問題，若不能燃燒完全必然會產生大量CO氣體（6）氣體攜帶的有害組分對于結皮堵塞的影響（通用）（7）其它問題，比如污染物排放及對于脫硝系統的影響等

2、液體噴入

廢棄物處置中的液體主要包括生活垃圾滲濾液、一些廢液（如酸液、堿液）等。

這部分的液體通常會噴入窯爐高溫部分進行處置。由于液體處置量一般不大，其影響也相對較小，主要包括如下幾點：

（1）液體中含有的部分組分對于SNCR脫硝系統的影響（如氨氮），對窯爐穩定運行的影響（如堿、氯等）（2）液體中含有的大量水分氣化所消耗的熱量，及因此產生的大量煙氣對窯尾系統壓力分布、溫度分布及高溫風機等影響（3）液體流量、成分等波動對窯爐影響（4）其它影響：如對設備的腐蝕等

3、固體加入

幾乎所有處置廢棄物的水泥企業都涉及到固體加入，包括生活垃圾、干燥后的污泥、固體危廢等等。對于固體廢物（部分或全部）入爐來講，其通常加入分解爐的某個部位。具體如下圖所示：

其中，1）加入分解爐后，較大重量的廢棄物因煙氣托不住而掉到煙室2）是部分較高熱值的廢棄物在窯頭主燃燒處置（目前國內較少）3）加入分解爐后，較輕重量的廢棄物隨分解爐煙氣向上運動，部分在分解爐內燃盡，部分可能會繼續隨生料入窯4）是部分較大尺寸的廢棄物直接喂入煙室處置（目前國內很少）

因此1）和3）是討論的重點。對于1）來講，重點在于如何減少掉入煙室的顆粒量！較大重量的顆粒掉入煙室，其對窯爐的影響主要表現為：

廢棄物中的含碳組分在此燃燒，引起局部還原氣氛，導致硫酸鹽大量分解，硫循環加劇，影響窯爐正常運行

大尺寸的廢棄物其灰分尺寸也較大，摻入熟料中可能會影響熟料質量

廢棄物中可燃組分在此燃燒，形成的高溫使熟料液相提前出現，窯尾結圈

可能會影響窯內通風

對于3）來講，重點在于提高分解爐出口處廢棄物的燃盡率！其對窯爐的影響主要有以下幾點：

如果部分廢棄物隨熱生料入窯，其影響如同1）所述

部分廢棄物在分解爐出口未燃盡，表明廢棄物的熱焓未得到有效利用，處置廢棄物所帶來的燃料替代價值就會降低

如果未燃盡，分解爐出口CO濃度將顯著升高，使得預熱器整體溫度升高，C1出口溫度增加更加顯著

如果未燃盡，煙氣中過高的CO濃度將會影響SNCR脫硝效率

如果未燃盡，可能會影響其它污染物排放

除此之外，固體廢棄物的加入同樣會產生一些通用問題，包括：

入爐固體流量及成分波動對分解爐穩定運行的影響（通用）

燃燒產生煙氣對于預熱器系統阻力及高溫風機的影響（通用）

對于窯尾系統溫度分布的影響（通用）

攜帶的有害組分對于結皮堵塞的影響（通用）

總體而言，從工藝角度出發，無論廢棄物以何種形態加入窯爐，必然會對窯尾系統用風、溫度分布、穩定運行等產生一定影響。但是對于氣體形態來講，關鍵在于平衡管道系統阻力及保證可燃氣體與三次風的充分混合燃燒；對于液體形態來講，當其處置量較大時需注意核算熱量收支及龐大的水蒸氣量；對于固體形態來講，盡量減少大尺寸的廢棄物直接落入煙室，以及提高廢棄物在分解爐內的燃盡率則是關鍵！

參考資料：Cortada Mut, Maria del Mar. Sulfur Release during Alternative fuels Combustion in Cement Rotary Kilns[D]. Technical University of Denmark, 2017.