环境工程 Environmental Engineering
城市生活垃圾的+种技术模式简介(二
江旭昌
(天津市博纳建材高科技研究所，天津300400 )
中图分类号：T Q 172.9
文献标识码：A 文章编号：1671 —8321 (2021) 04—0084—06
(接上期80页）
(2)华润史密斯HRS 模式水泥窑炉协同处置城乡生 活垃圾工艺系统
原生态城乡生活垃圾进厂，经破（剪）碎、储存、好 氧发酵、挤压脱水，然后再经计量调控由管型胶带输送 机喂人热盘炉内，在约900丈高温三次风环境中引燃，炉 内的焚烧温度可达1050^~1 100T 。整个垃圾预处理系 统完全封闭在微负压的密闭厂房内，臭气引人窑头篦冷 机作为二次风使用，经燃烧后除臭。为了应对突然停窑问 题，还另外设置了应急活性炭除臭系统，以备万一之需， 届时仍能满足同样的除臭标准要求。原生态垃圾产生的渗 滤液是高浓度的有机废水，该项目专门配置了渗滤液的收 集、净化系统，吸收德国先进技术，集成创新了一套预处 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）以及污泥脱水装备系统。经处理 的这些净化水均循环用于水泥生产中，实现了废水零排 放。渗滤液净化过程产生很少量的残渣和浓缩液，直接 喷人窑头焚烧处理。广西华润红水河水泥厂水泥窑炉协
同处置原生态城乡生活垃圾的工艺系统，见图5所示。
图5华润史密斯HRS 模式水泥窑炉协同处置 城乡生活垃圾工艺系统框图
(3)红水河水泥有限公司用热盘炉的型号规格及其 窑尾主要运行参数
热盘炉的构造和安装在窑尾塔架内的位置以及工艺 流程等可参见文献[9]，主要的技术特点在文中已经详述， 在此不再赘言。热盘炉安装在分解炉旁，与分解炉以排料 溜管相接，相当于预分解窑增加了一个半离线的分解炉。 广西华润红水河水泥有限公司用热盘炉的型号规格等主 要性能及其投运后窑尾系统的主要运行参数，详见表7。
表7
红水河水泥厂应用热盘炉的技术性能及其窑尾系统的主要运行参数
序号项目
数值
备注
1热盘炉的主要
技术性能
型号H D R 63-315
根据处置300丨/d 垃圾能力选型2规格（D H )/m
中 6.3x 3.15炉盘直径中6.3m ，炉高3.15m 3处置垃圾能力M t /d )
0-28812t /h ，垃圾水分在 .
炉盘转数M r /h )
1-22.5转数可调，控制盘上料层厚度=
5炉盘驱动 电机2台
功率/k W 2x 7.5 = 15用于炉盘转动扭矩/(N .m )
10 000正常600 ~ 1 0006垃圾在炉盘上停留时间/m in 2~45根据现场需要调整1
热盘炉置入后窑 尾系统主要 运行参数
垃圾实际喂人量/(t /h )10-18整个系统核心指标
2食用菌生产与加工技术
热盘炉入口三次风温/t
>750用于垃圾&干，为燃烧提供氧气。
3热盘炉刮板出口处温度/t 950-1 050反映垃圾燃烧温度4热盘炉内气体温度/t ：<1 125反映垃圾燃烧后的气体温度5分解炉出口温度/t 850 〜900反映分解炉内燃料的燃烧情况6
(：腐出门温度八:
+10 〜15
反映预热器运行的风料比和换热效率
原生态生活垃圾缓存处
(4)广西华润红水河水泥厂2号窑的实际运行效果
广西华润红水河水泥厂2号窑采用引进热盘炉预燃 装置协同处置水分为45%~55%、低位热值为4 600k J/k g ~5 000k J/k g(I 100k f a l/k g~ 1 200k c a l/k g)的原生态城乡 生活垃圾300t/d项目，利用丹麦史密斯公司的热盘炉处置 生活垃圾。在华润水泥控股有限公司广西华润红河水泥厂 2号窑上的具体应用照片，见图6所示。
图6热盘炉在华润水泥红水河项目中的应用照片在广西华润红河水泥厂2号窑协同处置原生态城乡 生活垃圾前后主要生产运行指标，详见表8。
在广西华润红河水泥厂2号窑协同处置城乡生活垃 圾300t/山于2015年12月8日建成，开始调试运行，2016年1月中旬进人正常生产。生产实践表明非常成功，该项目的 预处理、热盘炉与窑炉系统工艺顺畅，运行稳定，取得了 显著的社会效益和环保效益：
1)大大改善了城市环境。每年可处置原生态城乡生 活垃圾11万t/a，减排(：02约1.2万t/a，年减排甲烷气体870 万m3。甲烷也是一种温室气体，而且温室效应更高，约为C02的21倍，折算成(：02年排放约13万t/a；因为垃圾含 有氨，对N O x的排放具有一定的脱硝作用，使其排放在 250m g/N m3以下，
年减排约 1680t/a;S O^f^<180m g/N m3；二噁英排放在0.001 n g TEQ/N m3~ 0.037 6n g TE9/N m3，确保没 有二次污染，更不会扰民。协同处置城乡生活垃圾后大气 污染物排放的检测结果见表9，协同处置城乡生活垃圾前 后水泥熟料中重金属全消解浓度的对比见表10。
表8红河水泥厂窑协同处置原生态城乡生活垃圾前后
主要生产运行指标
序
号
对比项目
时间变化
2015.01.
-11.
2016.01.
漂浮大陆
-11.
数值%
1垃圾处置量/(t/h)013.30+13.30+100.00 2窑标煤耗/(t/h)105.1104.70-0.40-0.04 3
熟料烧成工序电耗
/(k W h/k g)
28.030.20+2.20+7.86
4
吨熟料发电量台卡制作
/(k W h/t.c l)
32.839.40+6.60+20.12
5吨熟料氨水消耗/(t/h) 2.79 2.12-0.67-24.01
6f-C a O合格率/%86.1284.78-1.34-1.56 7
出窑熟料3d虚拟架子鼓
抗压强度/M P a
29.429.20-0.20-0.07
8
出窑熟料28d
抗压强度/M P a
60.658.70-1.90-3.14
协同处置城乡生活垃圾后大气污染物排放值
序号污染物名称排放值标准限值引用标准1S02/ (g/m3)63200
G B4915
-
2013 2N O x/(g/m3)320400
3P M(颗粒物）/(g/m3)20.130
4H C l/(g/m3)0.7210
G B30485
-2013 5H F/(g/m3)0.15 1.0
6T O C/(g/m3) 1.7410
7H g/(g/m3)<0.0020.05
8T l+C d+P h+ A s/(g/m3)<0.011 1.0
9
B e+
C r+S n+S b+C u+C o
+M n+N i+V/(g/m3)
<0.0390.5
10二口惡英/ (n g"^/N m3)0.0220.1
协同处置城乡生活垃圾前后水泥熟料中重金属全消解浓度的对比 mg/kg 项目A s P h C d C r C u N i Z n M n
不处置生活垃圾人窑生料 5.20<1.0<1.0<1.09.410.2214.5584.98
煤灰 1.06 6.11<1.08.15 6.64 4.7013.5818.65 c5热生料 3.04<1.0<1.0<1.0 6.99 4.9215.15108.84水泥熟料17.84<1.0<1.0<1.057.0816.01133.49170.95
处置
生活垃圾生活垃圾 6.4918.370.5614.9529.27 6.56186.56185.56入窑生料24.977.18<1.015.27 4.40 6.9217.0817.08煤灰 1.10 6.01<1.0 4.418.08 5.7213.7413.74 C5热生料9.33 4.52<1.0 6.06 6.48 4.6414.9114.91水泥熟料16.4422.66<1.021.4552.3713.7291.4891.48
G B 30760-2014水泥熟料40.00100.00 1.50150.00100.00100.00500.00600.00
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2>节煤：按水泥窑炉协同处置原生态城乡生活 垃圾300t/d、年运行330d计，这条线每年节煤13 200t/a ~16500t/a，节煤量还有提升空间。
3) 每年节省土地约10亩。
4) 年节水约4500t/a。
这套水泥窑炉协同处置原生态城乡生活垃圾系统，完美地实现了华润水泥当初提出的“环境安全、生产可 靠、技术先进”的三大目标
2.4金隅芬兰JY F模式110'111
北京金隅集团邯郸太行水泥有限责任公司拥有=.条预分解窑水泥生产线，年水泥产能400万t、商品混凝土 S O O R n V1、超细微矿粉200万t：于2016年8月，该公司投资 1.5亿元，在一条设计能力4 500t/d熟料的水泥生产线上 开始建设设计能力为5 0 01/<1的水泥窑炉协同处置原生 态城乡生活垃圾系统，每年可处置原生态城乡生活垃 圾15.5万t预处理系统建在公司外围，引进芬兰B M H 技术公司“垃圾变火燃”的工艺和装备整个项目由中材国际（S I N O M A)环境T.程有限公司设计承建，于2017 年6月建成投产，实践证明卜分成功将这类协同处置工 艺技术称为“金隅（J i n Y u)芬兰（F e n l a n d)水
泥窗炉协同 处置原生态城乡生活垃圾系统”：为简单，简称为“金隅 芬兰J Y F模式”。
(1)邯郸市原生态城乡生活垃圾的组成
该项目所处置邯郸市原生态城乡生活垃圾的含水率 在60%左右，随当地气候变化有较大波动。垃圾分类后可 燃物热值一般在10 500k j/kg(2 510b.al/kg)，但根据垃圾 成分的不同波动较大，可燃物含量越高热值越大所处 置的垃圾成分主要是塑料、纸张、织物、金属、玻璃、渣 土、石块等，塑料和织物等高热值可燃废弃物的成分越多 热值越高，对水泥窑炉的协同处置越有利，反之亦然垃圾中的重金属等应控制在痕量范围内，以保证产品质量 满足标准要求=邯郸市原生态城乡生活垃圾的组成及其 含水率，见表11所列
邯郸市原生态城乡生活垃圾的组成及其含水率
垃圾组成
可燃物不可燃物
总计塑料纸张织物木竹合计厨余类渣土砖石合计
成分比例/%14.3511.99 1.960.9429.2459.24 3.408.1270.76100含水率/%19.8233.0820.4918.8225.2
770.0133.818.0061.2350.66 i t：邯郸市原生态城乡生活垃圾的总含水率为50.66%., 燃物的含水书为25.27%，不可燃物的含水率为(SI.23%.，都是根据加权平均计算Ifli得
(2)水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾的T.艺系统流程
邯郸金隅太行水泥有限责任公司这套水泥窑炉协同处 置原生态城乡生活垃圾的丨：艺系统，其技术路线属于分类 处理+水泥窑炉协同处置技术。首先对城市生活垃圾进行预 处理，将这个系统称为“预处理中心”或“生活垃圾综合处理 厂”，即预处理系统为“两级破碎+分选丨：艺”，见图7所示：前处理工艺
RDF (来自两条分选线含铁金厲旁路容器
*组分（来自两条分选线）
图7水泥窑炉协同处置原生态城乡生活垃圾的预处理系统工艺流程图
预处理系统采用芬兰B M H技术公司提供的专业技 术和成套设备。首先垃圾由市政运输车运至厂里卸人 垃圾储坑内，由液压抓斗行车将垃圾抓起喂入预破碎 机中，破碎成<300m m的块度送入滚筒筛中进行筛分，>70m m的筛上物经3 208步进式给料机喂人主破碎机 中，破碎成<70m m的物料入风选机1进行风选，选出的 轻质物输送至可燃物储仓储存根据生产需要，可燃 物储仓中的可燃物由板式喂料机卸出，通过定量给料 机计量后由胶带输送机送人螺旋输送机后再喂入到 分解炉中燃烧；筛分后<70
m m的筛下物经除铁后送人 另一套风选机2进行风选，选出的轻质物仍送至可燃 物储仓中，选出的重质物与风选机1选出的重质物一 起送至不可燃物储仓中，根据生产需要，不可燃物由 储仓中卸出人四管给料机，经过定量给料机计量通过 胶带输送机喂给立磨与水泥原料一起粉磨成部分生 料。整个水泥窑炉协同处置生活垃圾工艺系统流程，详见图8所示。
m
■§!§—(If
mn
示范线配套工程
厨余物
厨余物装不可燃缓冲仓
^
T
i 载运送车物仓
生活垃圾综合处理厂部分
轻*物
«气处理
1
四*给料机
图8邯郸金隅太行水泥窑炉协同处置原生态城市
生活垃圾系统工艺流程图
为了史'清楚起见，现将邯郸金隅太行整套水泥窑炉 协同处置原生态城市生活垃圾系统TV 艺流程框图，绘于 图9。
生态城市生活垃圾系统，于2017年6月底建成投产，2018 年12月通过了技术鉴定，取得了很好的效果，详述如下：
1 )有效地改善了城市环境。该项目年处理邯郸市的 原生态生活垃圾15.5万t /a ，达到日进日清，保证垃圾不发 酵；预处理车间采用封闭结构，其内保持负压状态，通过 臭气处理系统进行换气和废气处理，保证了达标排放；垃 圾的渗滤液极少，由渗滤液池集中收集进行处理变成中
水，各项指标满足城市污水再生利用和城市杂用水的水 质标准；消除了二次污染，可见环保先进，安全达标。
2)
节省资源显著。原生态城市生活垃圾经预处理后
分成四大部分，即金属部分、可燃部分、不可燃部分、浓缩 液与中水部分。可燃部分送人分解炉作为燃料使用，每年 可以节省一部分燃煤，不可燃部分作为原料可以节省一 部分原材料；金属部分可以作为资源进行处理；中水可以
节省一部分水资源。
3)
对生产的影响较小。水泥窑炉协同处置城市生活
垃圾对生产的影响较小，可燃物人分解炉后熟料的质量 和产量均在可控的范围之内。熟料的各项理化性能指标 变化不大，3d 强度基本不变，28H 强度略有降低，粉磨时 间和标准稠度用水量稍有增加，见表12协同处置生活 垃圾前后主要技术经济指标的变化，见表13。
图9邯郸金隅太行水泥窑炉协同处置原生态城市
生活垃圾系统工艺流程框图
(3)水泥窑炉协同处置城市生活垃圾系统的实际运 行效果
邯郸金隅太行这套分类处理+水泥窑炉协同处置原
表12协同处置生活垃圾前后熟料质置的变化
表13协同处置生活垃圾前后主要技术经济指标的变化
性能指标熟料产量
窑运转率
/%
可燃物台时产量
/(t /h )
标准煤耗/ (k g /t .r l )电耗
/(k W h /t .d )
氨水消耗
/ (k g /t .c l )
发电量
/(k W h /t .r l )
/(t /h )/(t /d )处置前247.79 5 94789.690100.9232.46 4.3130.64处置后
236.58 5 67893.65+8.17103.3127.82 4.7330.63变化
数值
-
11.21-269+3.96+8.17+ 2.39-4.64+0.42-0.01%
-4.52
-4.52
+4.42
+100
+ 2.37
-14.30
+9.75
-0.03
4)确保环境安全,：通过对水泥熟料重金属及浸出 情况进行的检测，其结果表明均满足G B 30760-2014和
H J
662-2013标准中关于重金属的控制指标要求，确保了 环境安全，详见表14:
(4) 一个值得讨论的问题
芬兰B M H 技术公司是欧洲专H 以城市生活垃圾、工 业垃圾和商业垃圾为原料生产替代燃料的公司，现在已 能生产霸王龙（
T Y R A N N O S A U R U S K
)牌固体回收燃料
S R F (S o l i r l
K p r o v e r e f l F u e l )：这种替代燃料是在垃圾衍
生燃料R I )K ( R e f u s e D e r i v e d F u e l )基础研发的，因此其
性能指标
凝结时间/m in
粉磨时间
/m in
led电子灯箱控制器标准稠度用水量/%抗压强度/M P a 初凝
终凝3d 28d 处置前11116131.5823.4828.460.3处置后
10415531.8724.0728.759.1变化
数值
-7-6+0.29+0.59+0.3-1.2%
-6.3
-3.7
+0.09
+2.5
+1.1
-
0.2
1液压抓斗
蹴
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性能比R D F 更好：该公司介绍，S R F 已不是垃圾，而是清 洁、均质、高质量、高热值的燃料，同时又是一种非常环 保的燃料，用于水泥窑炉，其(：02的排放量仅为燃煤的四 分之一，N O x 的排放量也会显著降低，保证对熟料质量和
大气排放不会产生负面影响使用S R F 替代燃料用于水 泥窑炉，该公司保证，通过提供整套预处理工艺系统及现 场调试达到最优的运行工况，水泥厂的热量替代率T S R
(T h e m a l S u b s t i t u t e R a t e
)可高达90%。
表14熟料重金属及其漫出情况
序号检验项目
重金属浸出^ m g /k g )
重金属含量/(m g /k g )
判定结论
备注
实测值
标准限值
实测值标准限值
1铅<0.0010.344100满足按照(;B 30760-2014《水泥窑协同处
置间体废弃物技术规范》和H J 662 -2013《水泥窑协同处置固体废弃物 环境保护技术规范》要求：钡和锶 在两个标准中均未给出限值要求， 但经过检测结果得知二者均在限量 级范围。
2铬C r 0.00340.266150!
满足—
…
3镉C d <0.00010.03<0.1 1.5满足4铜C u <0.001 1.098100满足5镍N i 0.009 80.210100满足6锌Z n <0.0001 1.0212
500满足7令孟M n 0.001 8 1.0600满足8砷A s 0.0040.11340
满足9汞H g <0.0001<0.01
<0.01T I J )
满足10钡B a 0.0506满足11
徳S r
0.0040
满足
邯郸金隅太行水泥有限公司既然引进了芬兰B M H 技 术公司的预处理成套设备和专业技术，大钱都花了，为什 么不生产性能更好的真正的替代燃料一性能居于垃圾衍 生燃料R D F 和次煤（S u h c o a l )中间的间体回收燃料S R F ? 邯郸市的丁.业垃圾和商业垃圾应该不难收集=如果采用
S R F
，不仅消纳处置的垃圾量大大增加，而且处置的热量
替代率T S R 还会大大提高，对节能减排更加有利。特别是 为我国真正替代燃料的应用首开先河，起到填补空白的 作用。因为我国现在水泥窑炉协同处置的都是可燃废弃 物中的可燃物或者有人称为“低级K D F ”，还没有一家是 使用真正“替代燃料”的。
由有关文献可以看出，我国现在有不少人对“替代燃 料”和“可燃废弃物”的概念还比较模糊：邯郸金隅太行 这套协同处置的仍然是可燃废弃物，将垃圾中的可燃物 误认为是“替代燃料”一垃圾衍生燃料R D F 。
2.5合肥院HFI 模式112'131
合肥水泥研究设计院研发的水泥窑炉协同处置原生 态城市生活垃圾技术，在四川广旺能源集团天台水泥厂 进行了工业性试验，2008年12月通过技术鉴定，2009年 获得中国硅酸盐协会建筑材料科学技术发明三等奖该 项目采用“回转式垃圾焚烧炉”与预分解窑并行布置的方 式来协同处置原生态城市生活垃圾，这是一种高效的焚 烧工艺系统。为了简单，将这种水泥窑炉协同处置原生态 城市生活垃圾的工艺技术，简称为“合肥院模式”。合肥 院可写为“H e F e i I n s t i t u t e ”，简缩写为“H F I ”。因而，合 肥院研发的这种水泥窑炉协同处置原生态城市生活垃圾 技术工艺系统，便简称为“合肥院H F I 模式”。
(1)四川广元市的生活垃圾组成及其业分析 该项目试烧时是采用四川省广元市的生活垃圾，其 组成和工业分析详见表15和表16所列―
表15
广元市生活垃圾的组成
%
项目
有机物
无机物
总计
纸类
塑料竹木布类合计厨余金属玻璃渣石合计参数
9.31
11.22
2.75
2.49
25.77
57.66
0.46
2.68
13.43
74.23
100
表16广元市生活垃圾的工业分析
项目水分A /,/%灰分
A J %挥发分
低位热值 0M .…/[k J /k g (k r a l /k g )]
备注
拉配参数
45.98
24.02
18.02
4 840(1 156)
低位热值是每公斤原生态生活垃圾的低位热值
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