焚烧处理

　　第一章 概述

　　随着城市建设的飞速发展和经济、人口的日益增长， 我国城市生活的垃圾 排放量也急剧增加 。 目前处理城市垃圾的主要方法有： 填埋法、堆肥法、分类 处理法、焚烧法等，其中填埋或露天堆弃方式，占用大量土地，同时垃圾中有害成分对大气、土壤及水源造成严重污染，不仅破坏生态环境，也严重危害人体健康; 堆肥处理方法，对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量要高 而且不能减量化，仍需占用大量土地; 而垃圾的焚烧处理方法可使垃圾高温灭菌达到无害化，可使垃圾减容90%、减量75%，使所占用的土地面积大为减少，符合减容减量化的要求; 同时，垃圾焚烧余热还可供热、发电，达到资源再利用的目的 。

　　焚烧处理方法可使垃圾减容90%、 减量75%，我国将焚烧灰渣分为炉渣和飞 灰 。炉渣是指燃烧后剩余在炉床上的产物， 而飞灰是指在烟气净化系统收集而 得到的残余物： 包括烟灰 、 注入的吸附剂 、 烟道气的冷凝产物与反应产物 。

　　飞灰中成分可以按酸碱特性的不同大致分为3类， 主要包括SiO2 、Al2 O3 、P2 O5 等酸性物质和CaO、Fe2 O3 、CuO、TiO2 、K2 O、Na2 O等碱性物质以及金属氯化物 等盐类物质。3类成分的大致分布对飞灰的熔融特性 、技术选择 、 处理效果等有 重要影响 。酸性氧化物通常使飞灰熔点升高， 增加熔融处理的难度， 而碱性氧 化物则使灰熔点降低 。氯化物则会阻碍水泥水化过程， 它不仅会增加固化体中 重金属的可溶性， 而且使得飞灰中的二恶英很难通过水泥固化或化学药剂处理 实现分解破坏 。

　　垃圾焚烧产生的灰渣包括从焚烧炉的底灰 (Bottom Ash，BA) ， 由烟气 净化产生的空气污染控制残渣 (Air Pollution Control Residues，APCR) 两种 。 主要是不可燃的无机物以及部分未燃尽的可燃有机物 。根据垃圾组成的不同 ， 灰渣的数量一般为垃圾焚烧前总重量的5%-20%。 灰渣特别是飞灰中含有一定量 的有害物质， 若重金属未经处理直接排放， 将会污染土壤和地下水， 对环境造成危害 。 另一方面， 由于灰渣中含有一定数量的铁 、 铜 、 锌 、铬等重金属物质 ， 有回收利用价值， 故又可作为一种资源开发利用 。 因此， 焚烧灰渣既有它的 污染性， 又有其资源特性 。焚烧灰渣的处理是城市垃圾焚烧工艺的一个必不可少的组成部分 。

 

　　第二章 灰渣金属回收工艺

　　一 、工艺流程说明：

　　焚烧炉内炉渣和收集的飞灰集中后进入处理第一单元金属回收单元，由铲车送入灰渣斗， 经由一级传送带进入强除铁器， 分离出来的金属直接回收; 剩余灰渣经由第二级传送带进入强除铁器， 分离出来的金属直接回收; 剩余灰渣进入圆筒除铁器， 分离物一次经过打砂机， 选铁机， 再到摇床， 出来金属直接回收; 最后剩余灰渣经过破碎机和跳汰机， 选出来的金属成分经摇床后回收， 不能回收部分直接进入第二单元综 合循环池单元 。经金属回收后的剩余灰渣一次经过沉砂池， 沉淀池， 滤沙池 后进入回用水循环池， 用于金属回收单元 。该工艺每天的用水量约为50m3 。 二 、设计基本条件及产品产量该处理工程进实配置系统设计规模为400t/d， 分2级传送带 。 四套处理流程。 该系统作业制度为二班制， 作业时间为8小时/班 。每天处理灰渣400吨， 经 各处理工序后， 可回收金属约0.5吨。

 

 

　　三 、主要设备

　　1、 主要设备的选型原则 整个工艺能否正常运转， 很大程度取决于各类机械 设备的正确选型， 因此本工程设备选型原则为： 设备运转可靠，维修、维护 简单; 设备大型化， 减少系列数; 节能; 尽量选用标准定型设备。

　　2、 主要设备详见设备表， 主要参数如下：

　　(1) 摇床：

　　总功率：1 . 1KW， 冲饮：300-330次/min， 处理量：16-36t/h，

　　冲程：12- 14mm， 清洗水量：1 - 1.5t/h， 外形尺寸：4500*1830mm

　　整机重量：1 . 1t。

　　(2) 输送带：

　　适用带度：500mm—2000mm， 流量：0 . 1—2000 t/h，

　　计量精度： ±0.25%— ±0. 1%(累积量)， 适用带速： ≤2.0m/s，

　　物料温度： ≤80℃， 倾角： ≤18℃，

　　瞬时流量：kg/min(4-20mA) ， 吨脉冲： 任意设定 (NPN、CE结)

　　流量上限： 继电器触点， 流量下限： 继电器触点。

　　(3) 除铁机

　　驱动功率：1 .5KW， 适应带度：500mm，

　　磁场强度： ≥60mT， 物料厚度： <100mm，

　　额定吊高：150mm， 重量：950kg。

　　(4) 圆筒除铁机

　　筒径：100mm， 带度：1200mm， 筒长：1400mm，

　　表磁感应强度：4000Gs， 筒体转速：20-30r/min， 整机重量：1 .58t， 处理能力： 粉状物料除铁 20t/h， 块状物料除铁 180t/h，

　　(5) 选铁机

　　电机功率：2 .2KW 圆筒尺寸：600*1800mm

　　处理能力：15-30t/h 筒表面最高磁感应强度：170mT

　　筒体转速：40r/min 重量：1340kg

　　(6) 锯齿波型跳汰机

　　总功率：7 .5KW 冲次：80-120次/min 处理量：10-15t/h

　　给矿粒度： ﹤10mm 筛下补给水量：1-3m3

　　补给水压力： ≥0.05MPa 跳汰室面积：4 .86m2

　　外形尺寸：3600*2000*2600mm 整机重量：4 .5t

　　(7)JZR350- 11D型搅拌机

　　出料容量：350L 进料容量：560L 搅拌筒额定转速：13r.p.m 生产率：10-14m3 /h 发动机功率：5 .5KW 动力源： 电机

　　最大拖行速度：20Km/h 外形尺寸：2765*2140*3000mm

　　空载质量：1420Kg 钢丝绳提升翻斗

　　(8) 立式复合破碎机

　　进料粒径： ﹤120mm 出料粒径： ≤3-5mm; 60-90%

　　处理能力：20-40t/h 主轴转速：760r/min 电机功率：45KW

　　外形尺寸：2600*1400*1900mm

　　(9) 打砂机

　　转子宽度：800*400mm 进料口尺寸：400*185mm

　　进料粒径： <120mm 出料粒径： ≤5mm

　　处理能力：20-30t/h 功率：37-45KW

　　第三章 炉渣的资源化利用

　　一 、 炉渣的组成

　　底灰 (即炉渣) 是灰渣的主要部分， 呈黑褐色， 大约占灰渣总质量的80%-90%。炉渣含水率10.5%∼ 19.0%， 热灼减率1.4%∼ 3.5%， 低热灼减率反映出其良好的焚烧效果 。 底灰是由熔渣 、 玻璃 、 陶瓷类物质碎片 、 铁和其他金属 、 及其他一些 不可燃物质， 以及没有燃烧完全的有机物所组成的不均匀混合物 。 大颗粒炉渣 (>20mm)以陶瓷/砖块和铁为主， 两种物质的质量百分比随着粒径的减小而减小; 小颗粒炉渣(<20mm)则主要为熔渣和玻璃其含量随着粒径的减小而增多， 这主要是由于这些物质的物理性质和在炉排中移动时所受的撞击力不同而造成的 。 因焚烧 1t生活垃圾约产生 200∼ 250kg 炉渣， 1年约产生8∼ 11万t左右的炉渣。

　　二 、炉渣的分拣工艺

　　炉渣中铁的总含量在5%∼ 8%， 目前国内的炉渣分拣主要是分拣炉渣中的铁 。 炉排中燃尽的炉渣掉落到除渣机中， 通过水的降温， 液压式除渣机将冷却后的炉 渣沥干后送入皮带输送机， 在皮带输送机的转换端头加装多级除铁器， 利用磁 铁将金属铁分拣出来， 为进一步提高分拣效果， 工厂中一般在炉渣输送过程中 配置振动装置和破碎装置， 加大分拣力度。

　　三 、炉渣的资源化利用

　　1、 炉渣的性质

　　炉渣粒径分布主要集中在 2∼ 50mm的范围内(占61. 1%∼ 77.2%)， 基本符合道路建 材(骨料 、 级配碎石或级配砾石等)的级配要求 。 炉渣溶解盐量较低， 仅为 0. 8%∼1.0%， 因此炉渣处理处置时因溶解盐污染地下水的可能性较小 。 炉渣pH 缓冲能 力较强， 初始 pH 值 (蒸馏水浸出， 液固比为5: 1) 在11.5以上， 能有效抑制重金 属的浸出 。 因此， 炉渣是很好的建筑材料， 只要管理得当， 可以做到环保资源化利用。

　　2、 炉渣制免烧砖的优势

　　炉渣制免烧砖可利用垃圾焚烧炉渣作为主要原料， 含量80%(包括骨料)以上， 变 废为宝， 化害为利 。免烧砖项目极具市场竞争优势， 国家严格限制粘土砖的生 产， 免烧砖则不用粘土作原料， 不需煤炭作为燃料， 保护耕地， 保护环境 。制 砖均为机械化生产， 生产工艺简单， 易于掌握， 各地均可适用 。生产免烧砖是 物料进入标准模箱后， 通过设备下压和高频定向震动双向作用成型， 该砖外观 十分规整 、 制品密实度高， 各项技术指标优于粘土烧结砖 。 目前在所有利用工 业废渣生产建材的技术中， 免烧砖项目投资最少， 见效最快。

　　3、 制砖工艺

　　炉渣经分拣后通过输送系统 、 配料系统 、搅拌系统 、布料系统 、成型系统 、脱 模系统 、 出坯系统 、 自动叠板系统 、 液压系统 、 电器控制系统等 。将炉渣 、水 泥 、石子 、石粉以4:15:15:15的比例压制成型， 达到资源化利用的目的 。例如可 用于喷砂丸 、混凝土的骨料 、路基 、堤坝 、透水砖 、瓷砖和地面铺设砖 、建筑 与装饰材料等等。

　　四 、炉渣净化处理技术方案

　　从垃圾焚烧炉出来的炉渣， 组成成份混杂， 且颗粒不均匀， 无法直接用作建筑 材料， 因此需要通过炉渣净化处理工程， 分离炉渣中的未完全燃烧垃圾及提取 金属， 并将炉渣粉碎至建筑材料所要求的颗粒大小 。焚烧厂经焚烧产生的炉渣 运送至炉渣储存区， 通过铲车将炉渣送入料斗 。料斗上安装专用的振动器分离 器， 可以把未完全燃烧的垃圾及大块炉渣分离出来 。然后经皮带运送机输送入 湿式打砂机进行粉碎 。皮带运送机上方设置磁力除铁器， 可以将大件金属回收， 减少打砂机的磨损率 。打砂机能将炉渣中100毫米以下的烧结的渣块 、石块或混 凝土块等坚硬的物质充分打碎， 可以根据制砖厂的要求将渣粒粉碎在预定的细 度， 目前可以调整到1-4mm左右。

　　经过打砂机粉碎后的炉渣进入锯齿波跳汰机， 该设备根据跳汰床层理论分层

　　规律， 其跳汰脉动曲线呈锯齿形， 使上升水流快于下降水流， 使渣粉中的重 颗粒物质得到充分沉降， 因此比重较重的金属随着下降水流流入跳汰机底部， 通过管路排至摇床; 而经过分层的较轻的物质在跳汰机床层的上部直接流入 处理后炉渣堆放区暂存， 经集中后运往制砖厂 。颗粒很细的炉渣， 通过循环 池沉淀， 送到水泥厂烘干， 研磨， 作为水泥的外掺材， 用于混泥土路面砖的 制作 。未完全燃烧的垃圾再送回垃圾焚烧厂焚烧， 分离出来的金属进行回收。 (1) 筛选及一级破碎： 经焚烧产生的炉渣， 组成成份混杂， 为防止流水线设 备损坏， 需要对炉渣进行一次筛选及一级破碎 。炉渣由铲车送入料斗， 通过 传送带输送进筛选滚笼进料口 。滚笼是可以连续旋转的喇叭状筛网 。炉渣由 喇叭状滚笼小口端进入， 经过旋转的滚笼后， 直径小于100mm的炉渣颗粒透 过滚笼侧面网孔流出， 进入下一道工序。

　　(2) 一级磁选： 经过旋转的滚笼后， 直径小于100mm的炉渣颗粒透过滚笼侧 面网孔， 流入料斗， 由料口底部均匀流出， 均匀分布在传送带上 。传送带上 方设置悬挂式磁力除铁器 。 当炉渣随传送带经过悬挂式磁力除铁器下方时 ， 炉渣中的磁性金属被磁选出来， 通过输送金属的传送带送去除杂分离及金属 分类。

　　(3) 二级破碎： 经过一级磁选后的炉渣， 通过传送带送入打砂机， 同时打砂 机进料口有冲洗水连续注入 。炉渣在湿式打砂机内进行粉碎， 粉碎后的渣粒 随冲洗水流出打砂机 。打砂机能将炉渣中100mm以下的渣块 、石块及混泥土 块等坚硬的物质充分打碎， 根据制砖厂或水泥厂的要求， 可以将炉渣粉碎成 规定的颗粒大小， 目前的技术可以将颗粒细度调整到1-4mm左右。

　　(4) 二级磁选： 湿式打砂机出口设置滚筒式磁力除铁器， 由湿式打砂机出口 流出的炉渣及冲洗水混和物， 流经滚筒式磁力除铁器下方， 炉渣中所含有磁 性金属被二级磁选出来， 通过输送金属的传送带送去除杂分离及金属分类。

　　(5) 浮力重选其他金属： 经二级磁选后的炉渣及冲洗水混和物， 流入锯齿波

　　跳汰机 。锯齿波跳汰机根据跳汰床层理论分层规律， 其跳汰脉动曲线呈锯齿 形， 上升水流快于下降水流， 使炉渣中的重颗粒物质得到充分沉降， 因此比 重较重的金属颗粒随着下降水流沉降到跳汰机床层底部; 而比重较轻的物质 (基本上已经去除了所有金属物质) 则分布在跳汰机床层的上部， 随水流经 跳汰机出料口流入渣池 (净化后炉渣暂存区) 。沉降于跳汰机床层底部比重 较重的金属混杂物， 被定期清理出来， 进行金属分类。

　　(6) 非金属尾沙沉淀： 已去除所有金属物质后的炉渣砂粒， 随水流经跳汰机 出料口流入渣池 (净化后炉渣暂存区) 。渣池设隔栅排水口， 工艺水经过过 滤后， 流入废水处理系统 。滤水后的成品炉渣经集中后送往水泥厂 、混泥土 砌块砖厂 、混泥土搅拌站等处， 作为替代河沙 、 细石骨料使用。

　　(7) 回收金属分类： 从炉渣中回收的金属， 区分为强磁性及弱磁性两类， 因 此需要对回收金属进行分类， 同时要去除金属中混杂的泥沙 。我们利用摇床 去除金属中混杂的泥沙， 同时采用悬吊式磁力除铁器区分强磁性及弱磁性两 类金属 。去除泥沙的过程是在具有双曲波床面上进行的， 比重和粒度不同的 矿粒沿着各自的运动方向逐渐沿对角线呈扇形流下， 分别从精矿端的尾矿端 的不同区域排出， 金属集中在精矿端， 而泥沙则由尾矿端排至废水处理系统。 在摇床的精矿端上方， 设置悬挂式磁力除铁器， 流经其下方的强磁性金属被 磁选出来， 而弱磁性金属则由摇床精矿端出口收集。

　　(8) 工艺水流程： 湿式打砂机冲洗水及跳汰机补给水 (脉动分层用) 均通过 跳汰机排入渣池 (净化后炉渣暂存区) 。在处理后炉渣储存区底部经过隔栅 阻隔渣粒后， 导入循环水池， 可以循环利用; 摇床补给水随摇床尾矿端的泥 沙排到循环水池 。循环水池的水经沉淀过滤后， 可循环使用 。循环水池可以 收集雨水 、部分河道水以及垃圾焚烧发电厂经过污水处理以后的中水进行回 收利用 。整个处理过程没有对外排放污水的情况， 做到了污水的“零排放”。

　　五 、净化后炉渣制作路面砖的技术方案

　　垃圾焚烧发电厂的炉渣， 经净化后用于制作混泥土路面砖 。炉渣混泥土路面 砖坯体成型， 主要由路面砖块成型机完成。

　　(1)混合料搅拌与成型

　　混合料须经搅拌机强制搅拌 、捏合制成坯料， 然后经过成型机挤压成型。 其整个成型过程的工艺流程是： 混合料搅拌是炉渣混泥土路面砖生产的 关键工艺， 决定坯体成型强度的高低 。在操作上必须环环扣紧， 从严把 关。

　　(2) 混合料搅拌加工

　　混合料的适度湿化及搅拌的均匀程度， 对坯体的外形和内在质量有很大 影响 。集料应先行干混， 然后加入相应量的含有适量减水剂的水进行湿 混， 将集料高度混匀。

　　(3) 混泥土挤压成型

　　混泥土挤压成型过程决定路面砖坯体的密实度和成品强度， 是决定砖体 质量的关键工艺 。挤压成型工艺的运作程序是： 皮带运输机将半干性混 泥土输入路面砖块成型机; 成型机的压力系统将混泥土往模具内均匀推 进 、 液压挤实， 形成坯条; 振动机将坯条进一步振动密实， 坯条产生的 推力推动成型机向前压实， 通过成型机上的抹光板抹光; 挤压机产出连 续的坯条， 经同步切割机自动切割成块状坯体 。成型后运送到养护车间。 (4) 坯体的养护

　　自然养护是将坯体连同托板一起平稳放入坯场， 盖上塑料薄膜保温保湿 养护， 以提高坯体的早期强度 。静养24h后， 便可进行坯场码垛覆盖 ， 洒水养护; 也可放入塑料大棚内， 利用太阳能养护 。每天洒水的次数应 视气候 、季节而定， 洒水量以保持坯体的潮湿状态为度， 以维持水泥水 化反应的正常进行 。养护两周后揭掉坯体上的覆盖物， 自然养护至满28 天便可出厂。

　　(5) 成品检验和堆放

　　炉渣混泥土路面砖块成品应先行检验， 合格后按强度等级 、质量等级分 别堆放， 并编号加以标明。

　　六 、净化后炉渣制作水泥的技术方案

　　(1) 破碎及预均化

　　水泥生产过程中， 大部分原料要进行破碎， 如石灰石 、黏土 、铁矿石及煤等 。 石灰石是生产水泥用量最大的原料， 开采后的粒度较大， 硬度较高， 因此石灰 石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。

　　预均化技术就是在原料的存 、取过程中， 运用科学的堆取料技术， 实现原料的 初步均化， 使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。

　　(2) 生料准备

　　水泥生产过程中， 每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料 (包括各种原料 、 燃料 、熟料 、混合料 、石膏) ， 据统计， 干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的 动力约占全厂动力的60%以上， 其中生料粉磨占30%以上， 煤磨占约3%， 水泥 粉磨约占40%。 因此， 合理选择粉磨设备和工艺流程， 优化工艺参数， 正确操 作， 控制作业制度， 对保证产品质量 、 降低能耗具有重大意义。

　　(3) 生料均化

　　新型干法水泥生产过程中， 稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提， 生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。

　　(4) 预热分解

　　把生料的预热和部分分解由预热器来完成， 代替回转窖部分功能， 达到缩短回 窖长度， 同时使窖内以堆积状态进行气料换热过程， 移到预热器内在悬浮状态 下进行， 使生料能够同窖内排出的炽热气体充分混合， 增大了气料接触面积 ， 传热速度快， 热交换效率高， 达到提高窖系统生产效率 、 降低熟料烧成热耗的 目的 。换热80%在入口管道内进行的 。喂入预热器管道中的生料， 在与高速上 升气流的冲击下， 物料折转向上随气流运动， 同时被分散 。 当气流携带料粉进 入旋风筒后， 被迫在旋风筒筒体与内筒 (排气管) 之间的环状空间内做旋转流 动， 并且一边旋转一边向下运动， 由筒体到锥体， 一直可以延伸到锥体的端部， 然后转而向上旋转上升， 由排气管排出 。预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的 一次技术飞跃 。它是在预热器和回转窖之间增设分解炉和利用窖尾上升烟道 ， 设燃料喷入装置， 使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程， 在 分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进

　　行， 使入窖生料的分解率提高到90%以上 。将原来在回转窖内进行的碳酸盐

　　分解任务， 移到分解炉内进行; 燃料大部分从分解炉内加入， 少部分由窖头 加入， 减轻了窖内煅烧带的热负荷， 延长了衬料寿命， 有利于生产大型化; 由于燃料与生料混合均匀， 燃料燃烧热及时传递给物料， 使燃烧 、换热及碳 酸盐分解过程得到优化 。 因而具有优质 、 高效 、低耗等一系列优良性能及特 点 。生料在旋风预热器中完成预热和预分解后， 下一道工序是进入回转窖中 进行熟料的烧成 。在回转窖中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相 反应， 生成水泥熟料中等矿物 。随着物料温度升高时等矿物会变成液相， 溶 解于液相中的和进行反应生成大量 (熟料) 。熟料烧成后， 温度开始降低 。 最后由水泥熟料冷却机将回转窖卸出的高温熟料冷却到下游输送 、贮存库和 水泥磨所能承受的温度， 同时回收高温熟料的显热， 提高系统的热效率和熟 较质量。

　　(5) 水泥粉磨

　　水泥粉磨是水泥制造的最后工序， 也是耗电最多的工序 。其主要功能在于将 水泥熟料 (及胶凝剂 、性能调节材料等) 粉磨至适宜的粒度 (以细度 、 比表 面积等表示) ， 形成一定的颗粒级配， 增大其水化面积， 加速水化速度， 满 足水泥浆体凝结 、硬化要求。

　　(6) 水泥包装 水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。