水泥生产协同处置城市生活垃圾焚烧飞灰进展

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·140·2023年第06期文章编号：2095-6835（2023）06-0140-03浅谈水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰技术黄庆1，王伟2，马东光1，赵利卿1，李惠1（1.天津中材工程研究中心有限公司，天津300400；2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430000）摘要：水泥窑由于窑内温度高、停留时间长和碱性环境等特点适合处置各种废弃物，而生活垃圾焚烧飞灰富含钙、硅等元素，能作为水泥原料，同时飞灰中的重金属和二噁英等毒性在水泥窑内能得到很好的缓解。

简要介绍了水泥窑处置飞灰的不同技术路线，以期为相关研究与工作提供参考。

关键词：水泥窑；生活垃圾；焚烧飞灰；协同处置中图分类号：X799.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.06.0421研究背景近几年中国水泥窑协同处置废弃物规模不断扩大，截至2019年底，涉及到共计171条水泥熟料生产线，且在建、拟建项目还有很多。

究其原因，从经济技术上来说，水泥窑协同处置较传统的焚烧处置具有投资少、规模大等优势，同时能将污染程度降到最低，水泥窑熟料烧制过程中温度达1600℃，物料停留时间达30min，因此废弃物在水泥窑中燃烧充分，有机物能够彻底分解，有效抑制二噁英以及其他污染物质的形成，降低有毒有害物质的排放，无二次灰渣产生，焚烧灰渣直接作为水泥原料利用[1-5]。

据统计估算，到2025年底，中国生活垃圾焚烧处理能力达到80万t/d，按照飞灰产生量占垃圾量的3%～5%计算[6]，飞灰产生量约3万t/d。

飞灰处置和利用的难点在于其中的重金属、氯盐和二噁英。

二噁英是剧毒化合物，是1～2个氧原子上接2个苯环，在苯环不同位置上取代氯原子。

其中2、3、7、8位置上取代的毒性最大，相当于氰化钾的1000倍，砒霜的900倍，因此被国家列入HW18类危险废弃物。

水泥窑协同处理飞灰技术取得突破绿色方案获认可垃圾焚烧飞灰中有许多有毒物质，其无害化处理面临很大困难。

然而，江苏绿森创新的水泥窑协同处理飞灰技术提供了一种具有明显优势的可行方法。

虽然这项技术仍有一些缺点，但其经济，社会和环境效益已逐渐凸显。

提起飞灰，会想到什么?大地之殇、焚烧之痛、谈灰色变、浴水重生……垃圾焚烧飞灰中氯离子、重金属、二恶英等有毒物质含量较多，我国环保局将其定义为危废，代号HW18。

因国内无垃圾分类基础，飞灰污染物质不稳定和成分不确定使其无害化处置和再生循环面临很大困难。

水泥窑协同处置飞灰技术、环保可靠、处理成本合理，为困扰全国各大城市的“垃圾围城”问题提供了一条可行的产业链处置终端技术。

飞灰知多少？哪里来的？垃圾焚烧飞灰是在生活垃圾焚烧发电过程中主要收集于烟气管道、烟气净化装置、旋风分离器和布袋除尘器等处的容重较轻、粒径细小的粉体物质。

产生量有多少？我国垃圾焚烧主要以流化床和炉排炉为主，两种炉型处理能力分别占我国生活垃圾比例为1：2，流化床焚烧炉产生飞灰量约为入炉垃圾质量的15-20%，炉排炉产生飞灰量约为入炉垃圾量的3-5%。

根据《十三五城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，十三五期间，全国规划新增生活垃圾无害化处置能力50.97万吨/日，设市城市生活垃圾焚烧能力占无害化总能力比例达到50%，东部地区达到60%。

垃圾焚烧产业爆发式增长，未来飞灰产生量巨大。

到2020年底，垃圾总焚烧量达59.14万吨/日，年产生飞灰量约为1000万吨。

成分复杂、毒性大！城市生活垃圾焚烧飞灰中不仅含有大量的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金属无机有害物，还富集了高浓度的具有强毒性的二恶英等有机致癌物，故我国国家环境保护局将生活垃圾焚烧飞灰定义为国家危险废物(代号HW18)。

资源化特征飞灰中的不溶物主要以钙、硅、铝、铁等无机组分为主，这也是利用水泥窑处置飞灰的优势之一，这部分成分约占飞灰总量的60-70%，全国目前每年产生400万吨飞灰，经无害化处理后，将能替代石灰石280万吨。

２００７．Ｎｏ．１０ＣｄＣｒＣｕＰｂＺｎＭｎＳｎＳｂＮｉＳｅＴｉＭｏＳｃＨｇ３６．７１５７．０５６３．２１５１５．０３２６９．０７０４．２３５８．５３５．８７０．６８１．９４２４．３２７．１４２．８３．６ＬｏｓｓＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＳＯ３Ｎａ２ＯＫ２ＯＣｌ－２２．０２４．５７．４４．０２３．２２．７１２．０４．０４．０１０．００引言随着经济的高速发展，人民生活水平迅速提高，我国城市固体废物产生量急剧增加。

１９８７年全国城市生活垃圾清运量仅５３９８万ｔ，到１９９７年猛增至１．２亿ｔ，２００２年我国城市垃圾已达１．５亿ｔ以上，并以每年８％～１０％的增长率增加［１］。

预计到２０１０年，我国城市生活垃圾的年排放量将高达２．１亿ｔ［２］。

急剧增加的城市垃圾的排放已成为制约经济发展的重要因素，对人类的生存环境也构成了威胁，如何经济有效地治理这些垃圾，防止污染，也日益成为全社会关注的迫切需要解决的热点问题。

１城市生活垃圾处理技术现状目前对于城市生活垃圾的处理已由过去的简单清除、野外堆放和露天简易填埋等初级处理方式渐渐提高到堆肥发酵、卫生填埋、焚烧发电和资源化等高级处理方式。

随着可用垃圾填埋场地的减少、填埋成本的提高，以及堆肥受市场影响且堆肥质量不理想，使得垃圾焚烧越来越受到重视。

焚烧能减少垃圾９０％以上的体积，还可将垃圾中贮存的化学能转变为热能或其它形式的能量进行回收，具有处理速度快、占地面积小、减量化和无害化效率高等优点。

国外垃圾焚烧发展较早，目前世界年焚烧处理量达１．３亿ｔ。

日本、丹麦垃圾焚烧的比例分别高达９５％、５６％。

焚烧法处理固体废物尤其是城市生活垃圾因其高效快捷、减容显著、能源利用率高等优点在全世界得到广泛的应用，预计将成为城市垃圾的主要处理方式之一［２，３］。

近年来，我国建设现代化大型生活垃圾焚烧厂的发展速度很快，城市生活垃圾焚烧总容量已超过１５０００ｔ／ｄ。

“十五”期间建设各类焚烧炉５０多座，“十一五”期间规划中的焚烧炉有８０多座，此外还有相当数量的生活垃圾焚烧发电厂正在酝酿之中。