水泥窑协同处置生活垃圾实现新突破
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图为工作人员在热盘炉前监控设备运行。
■中外合作助力央企华丽转身
2016年6月28日，广西华润红水河水泥有限公司利用水泥窑协同处置300吨/天城乡生活垃圾项目正式竣工验收。该项目由华润环保工程（宾阳）有限公司投资，由中建材（北京）环保工程发展有限公司（以下简称“中建材环保”）总包建设。
华润水泥和中建材环保共同携手，依托广西华润红水河水泥有限公司3200t/d的水泥窑，从丹麦史密斯公司引进热盘炉设备，采用机械生物法加热盘炉在线焚烧的工艺路线，协同处置宾阳县城乡生活垃圾（300t/d）。项目的建成投产不但保证了宾阳县生活垃圾“日产日消”，而且启动了库存垃圾的处置工作，真正实现了当地生活垃圾的全面减量化、有效资源化和彻底无害化处置。
该项目于2015年1月开工建设，2015年12月8日开始调试运行，仅经过一个月的调试，即于2016年1月投产运行。截至2016年6月28日，项目已实现进场垃圾近六万吨，入窑协同处置垃圾超过五万吨，渗滤液处置超过四千吨的成绩。在此期间，垃圾预处理系统工艺顺畅，窑系统持续正常运转，通过第三方环境监测，所有环保排放指标均满足项目设计之初设定的最严格的欧盟、日本及国家现行的同行业环保排放标准。
相比于传统的填埋、焚烧等垃圾处理方式，利用水泥窑协同处置生活垃圾具有“集约、经济、安全、可靠、节能、环保”等独特优势。该技术充分利用了现有的水泥生产系统，只需建设生活垃圾预处理系统，体现了集约化的经济投资和生产运行优势；水泥窑系统高温可达1400℃，煅烧时间长达20至30，甚至40分钟，燃烧充分、彻底，且窑内部为碱性环境，更易处理危废和生活垃圾，因此在充分消化废弃物的同时，无二次污染产生；焚烧产生的残渣和热量直接回用于生产，使垃圾兼用作部分水泥替代燃料和原料，实现了资源的合理搭配和有效利用；协同处置技术解决了其他技术的遗留、连带问题，充分发挥了经济环保优势；“一举多得”的技术特征，为其在全国的广泛应用和推广提供了条件。
■“第四条技术路线”优势明显
而相比于一般水泥窑协同处置项目，红水河项目开辟了“机械生物法预处理+热盘炉焚烧”的全新技术路线。该路线由华润水泥和中建材环保公司联合自主研发，已成功申请相关技术专利，并被誉为“行业内第四条技术路线”，最终将红水河项目打造成中国水泥窑协同处置固废行业的时代典范。该技术包括以下系统：
1、生活垃圾预处理系统。生活垃圾经汽车运送至预处理车间的原生垃圾储坑，再由行车抓斗运至粗破碎机上方的下料斗，经破碎后由皮带机送至储料地坑。在储料坑内，垃圾经历行车抓斗翻垛、强制通风，生物发酵速度提升，游离水含量增加。一段时间后，垃圾由行车抓斗送至脱水机进行挤压脱水。经挡边胶带输送机和管式皮带机输送至热盘炉协同处置系统进行处理。机械破碎、微生物好氧发酵和挤压过程，构成了机械生物法预处理的核心。
生活垃圾的破碎过程采用原装进口的生活垃圾破碎机。该破碎机采用双转轴慢速回转式剪切破碎方式，液压驱动，是目前破碎复杂物料的优选解决方案。
垃圾的储存、运输环节全程密闭，无废气、废水泄露。储存环节中，预处理车间采用全密封结构，并保持微负压状态，卸料区采用双电动门并配备气流密封装置，同时设有抽风装置，保持卸料区内微负压，防止臭气外泄。物料输送环节采用管式输送机，可在水平平面和竖直平面拐弯，适应性强，检修相对容易，维修成本低；同时，管式输送机可密闭输送散体物料，实现运输过程中物料不洒落、不泄露，不对环境造成污染，同时防止管外物料混入。
垃圾的脱水采用2台机械挤压式液压脱水机，压缩量为0.8m3～1.0m3/min，在保证供料充足的情况下，每小时可实现垃圾出料20m3～30m3，最高工作压力21Mpa，脱水后垃圾含水率低于40%。
2、生活垃圾焚烧系统。经过预处理的生活垃圾进入成品储坑，然后由行车抓斗送至称重喂料仓，计量后运输至水泥窑塔架，通过三道锁风阀送入热盘炉，在高温三次风（900℃）中完成干燥和点火燃烧，焚烧温度可达1050℃。焚烧后残渣进入水泥窑，形成水泥熟料；焚烧产生的气体经碱性环境下的高温燃烧使有害成分彻底分解后，经水泥窑尾特定的快速换热工艺冷却后排入大气。
红水河项目中，热盘炉是对生活垃圾进行干燥、焚烧的核心设备，该项目也是史密斯热盘炉技术在中国的首次应用。热盘炉具有以下几项技术优势：第一，物料接纳能力强，原生垃圾无须分选。“热盘炉+分解炉”处理工艺几乎可以适用于各类废物的处置，原生垃圾无须分选，可以全部进入焚烧处置系统，大大提高了系统对物料的接纳能力，是处理粗加工废料的最好装置，即使是整个轮胎都可以置于炉内处理；第二，系统热效率高。相对于离线型的垃圾气化燃烧炉，在线型热盘炉技术产生的高温气体、废料的燃烧灰分、生料和小颗粒的烧结渣等均进入分解炉，少量的大颗粒的烧结渣则由窑尾上升烟道中落下进入回转窑。在线型的焚烧炉充分利用了垃圾中的热能，物料和气体全部取自于又返回到原系统中，极大提高了系统的热效率，避免排出废渣的热量损失和再利用的工艺环节；第三，相对于将生活垃圾直接投入窑系统处理，热盘炉起到缓冲作用，最大程度减少了处理固废对窑系统的影响。
3、生活垃圾渗滤液处理系统。原生垃圾经好氧发酵和脱水产生的渗滤液，一般都是高浓度的有机废水。红水河项目的渗滤液处理系统主要由预处理、厌氧单元、MBR单元（硝化+反硝化+超滤）、深度处理单元（纳滤+反渗透）、配套污泥脱水系统构成，该系统吸收德国先进的渗滤液处理技术，并结合国内的实际情况进行创新，具有抗冲击负荷能力大、处理效果好、出水稳定、产清液率高、管理维护方便、自动化程度高等特点。过程中产生的污泥和浓缩液直接运至水泥窑内焚烧处置，有效降低了二次废物的处置成本；处理之后的水回用于工艺系统，实现了废水零排放。经处理后的渗滤液，出水水质执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中表2限值，可直接流入自然水体。本项目中，经处置的生活垃圾渗率液清液被回用于水泥厂的生产循环用水，使资源得到有效的循环再利用。
4、臭气处理系统。水泥窑正常运转时，来自预处理车间和协同处置车间的臭气通过引风机引向水泥窑篦冷机，当作冷却风使用，臭气中的挥发性有机物在与高温熟料接触的过程中燃烧，燃烧后的空气作为二次风，经回转窑内1400℃以上、分解炉内900℃以上的高温处置，确保臭气因子——挥发性有机物彻底分解。
水泥窑停窑时，引风机将车间内气体引至应急生物除臭系统，处理至达标后排放。生物除臭系统采用生物滤池除臭+活性炭吸附+植物液喷淋工艺，作为备用系统，可以间歇式地提供臭气进行生物培养，能够满足任何条件下停窑对臭气的处理。排出的恶臭污染物浓度满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中厂界一级标准值；参观通道内恶臭污染物浓度满足日本标准。
5、旁路放风系统。水泥窑协同处置生活垃圾后，在没有旁路放风的情况下，熟料中碱和硫的含量均在控制范围内，分别为0.468%和0.368%；氯含量为0.014%。但是，考虑到RDF成分的波动比较大，会对水泥熟料的稳定性造成不可预见的影响，且氯离子浓度富集会造成结皮堵塞，因此，本项目设置了旁路放风系统，放风量按5%进行设计和建设，仅在需要放风的时候进行合理作业，避免垃圾成分的变化对水泥熟料质量造成影响。
■综合效益突出，发展前景看好
红水河项目的成功、持续的投产运行，具有良好的环境效益、节能效益与社会效益。
在环境效益方面，项目的成功投运，彻底解决了宾阳当地生活垃圾填埋占地、焚烧二次污染和残渣处理等问题。实现灰渣资源化利用、渗滤液处理达标回用、臭气不扩散的设计目标，达到了“预处理车间喝咖啡”的环保高标准，项目投产后没有影响周边居民的生活。
同时相较于原本的卫生填埋方式，每年利用该项目协同处置11万吨城乡生活垃圾，可节约土地10亩，减少甲烷气排放876万m3（相当于13.1万吨CO2气体），且可有效防止渗滤液对土壤和水体的污染。
在节能方面，通过该协同处置项目的运行，可降低水泥窑系统用煤、增加余热发电系统发电量，同时窑尾脱硝氨水用量有所降低。
在社会效益方面，热盘炉技术在生活垃圾处置领域的首次“亮相”，极大简化了垃圾预处理工艺，减少了项目整体投资，在一定程度上降低了项目的运行成本，使水泥窑协同处置生活垃圾项目具有了更有效的持续性和可操作性，为协同技术的全面推广提供了条件。
同时，红水河水泥窑协同处置项目成功投产运行，帮助当地水泥企业实现环保转型，变身为“城市共生体”，创造了企业、社会、政府多赢的美好局面。
华润集团董事长傅育宁对项目的成功验收十分满意，他表示将以此为起点，全面推进华润水泥板块的绿色转型和发展。中建材环保公司董事长泥卫东则表示，目前中建材环保作为国内外环保技术开发、设备供货和环保工程承包领域知名的项目服务商和项目管理商，已与华润集团正式签订战略合作协议，共同探索、推广水泥窑协同处置生活垃圾的合作模式和技术路线，强强联合，共谱环保事业的新篇章。
同时，为加速推进水泥窑协同处置的行业发展，中建材（北京）环保工程发展有限公司已联合清华大学创新产业研究与发展中心与环保部固废管理中心共同在全国范围内展开危险废弃物处置的市场调研，开始与多个大型水泥企业合作，致力于研究并推广水泥窑协同处置城乡生活垃圾、城市污泥、工业危废等固废的工程解决方案。开展该类工程的总包建设、项目投资和运营服务，从而帮助更多水泥企业实现环保转型，变身为“城市共生体”，助力水泥企业生存与发展。
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