水泥窑协同处置废弃物预处理系统概述
C€Ai€fiT2020.No.12
水泥窑协同处置废弃物预处理系统概述
李寅明\郝洁'，李瑞卿〃，李可刘卫民\高鹏飞2
(丨.北京建筑材料科学研究总院有限公司固废资源化利用与节能建材国家重点实验室，北京100041;
2.北京金隅北水环保科技有限公司，北京102202;
3.尚山冀东水泥股份有限公司，河北唐山063031)
摘要：北京金隅北水环保科技有限公司在原有的6套工业废弃物预处理系统基础上升级优化改造后形成了14类21套 成熟的废弃物处置系统，能够处置《国家危险废物名录》46类中的28类危险废物，具有年处置10万t危废、10万t污染 土及1万t生活污泥的能力金隅北水预处理系统可根据废弃物物理化学特性，选择不同的预处理系统，每种废弃物均可选择多类预处理系统，每类预处理系统可适用多类废弃物本文对金隅北水模式水泥窑协同处置废弃物预处理系统进行总结概述，可为其他水泥窑协同处置企业提供参考，具有借鉴意义
关键词：水泥窑协同处置；预处理系统；废弃物；危废
玩lol需要什么配置中图分类号：TQ172.9 文献标识码：B文章编号：1002-9877(2020)12-0004-06 DOI: 10.13739/jkill-1899/tq.2020.12.002
0引言
随着城市化快速发展，人民生活水平提高，工业 化进程加快，我国产生的各种废弃物(丁.业废弃物、污泥、危险废物等）的种类和数量迅速增加，废弃物 处置的问题也越来越严重。焚烧、填埋、堆肥等传统 处置方式存在一定的局限性，已经无法完全满足废 弃物处置的要求，寻求一种有效的废弃物处置技术 成为一种必然[n。水泥窑协同处置是将满足或经过 预处理后满足入窑要求的废弃物投入水泥窑中，在 进行熟料煅烧过程中同时实现对废弃物无害化处置 的过程w。水泥窑协同处置具有焚烧温度高、停留时 间长、碱性的环境气氛、无废渣排出、同化稳定化重 金属、焚烧处置点多、废气处理效果好等特点，可以 作为一种成熟的废弃物处置技术[M1。废弃物处置与 新型回转窑锻烧两项技术有机结合，生产优质水泥 熟料的同时焚烧处置废弃物，实现了利用水泥回转 窑处置废弃物与环境保护的充分结合[7]。
利用水泥烧成系统处置废弃物(工业废弃物、污 泥、危险废物等)是一种安全可靠的处置技术，具有 得天独厚的优势，该技术也得到越来越多的关注，国内几家研究机构和水泥企业均开展了相关研发，走 在前列的企业有金隅、海螺、华新及中建材等。北京 金隅北水环保科技有限公司(以下简称金隅北水）
则 是金隅企业中首个进行水泥窑协同处置废弃物的企 业，金隅北水模式水泥窑协同处置废弃物具有典型 的示范推广效应，对水泥窑协同处置废弃物企业的发展具有明显带动作用：金隅企业基于废弃物处置 要求提升的现实需求，仍在不断进行自主研发更多 与水泥工艺匹配的预处理系统，未来将会有更多自 主研发的预处理系统产生。本文将金隅北水模式水 泥窑协同处置废弃物成熟的预处理进行概述，以期 为其他水泥窑协同处置企业提供参考。
1发展历程
北京金隅北水环保科技有限公司成立于1992 年，为北京金隅集团新型建材制造业重点企业，是一 家利用新型干法水泥窑生产水泥并处置城市T业有 毒有害废弃物的新型建材企业，致力于无害化、减量 化和资源化处置危险废物。
金隅北水1995年5月开始尝试探索利用水泥窑 协同处置危险废物技术，利用水泥回转窑试烧废油 墨渣、树脂渣、油漆渣、有机废液。同年研发了国内 第一条处置工业废弃物环保示范线，成功将废弃物 处置技术与水泥熟料椴烧技术结合。
1998年，金隅北水进一步开展水泥回转窖处置 T.业废弃物技术和工艺的探索和实践。1998年金隅 北水利用1条2 000 t/d水泥熟料窑进行废弃物处置，主要针对北京的石油、化丁_等单位生产的30多类危 险废物。2005年金隅北水首次实现了水泥窑大规模 协同处置固体废弃物，专门兴建1条3200 t/d水泥
熟 料生产线，建成国内首套自主研发、具有自主知识产 权的依托水泥窑协同处置危险废物(10万t)的环保示 范线，并于10月全线投产。金隅北水被国家发改委
基金项目：阔家重点研发计划"水泥窑协同处置生活垃圾多污染物耦合控制技术研究”(20I7YFC0210804>
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李寅明，等：水泥窑协同处置废弃物预处理系统概述
处置能力 预处理后废弃物/0*) 主要入窑点序号
预处理系统名称入部分不可燃废液进行搅拌操作，调配出适宜输送 的污泥。污泥料仓内的污泥，在重力和液压滑架的 共同作用下连续不断地进人预压螺旋；污泥进人预 压螺旋以后，在螺旋叶片的推动下被挤人浓料泵的 料斗内；由于进人浓料泵料斗的污泥设定的量比栗 送量大，在料缸吸料时会产生一定的预压力，从而能 保证浓料泵的吸入饱满度。被泵人管道内的污泥具 有较高的压力，它将沿着输送管道移动，到达污泥喷 喷人分解炉进行焚烧处置。污泥泵处置系统工艺
框图见图1。污泥泵处置系统工艺流程示意见图2。
表2
金隅北水废弃物预处理系统(截止至2019年2月）
1污泥泵处置系统210分解炉2浆渣(SMP )处置系统
1  2.5*分解炉3废液处置系统22
分解炉4化学试剂处置系统22分解炉5热脱附污染土系统120(污染土 )， 1(垃圾）
生料端6回转式固废焚烧炉11分解炉7树脂粉处置系统11分解炉8颗粒状废弃物处置
系统15预燃炉/分解炉9酸碱中和系统11窑头/分解炉
10废机油处置系统2  2.5窑头11有机溶剂处置系统22窑头12废酸处置系统22窑头13碳十处置系统11窑头14
污泥干燥塔系统
2
3
分解炉
注：*表示与其他预处理系统共同运行时处理能力，其最大处理能力
为 5 t/h
图1污泥泵处置系统工艺流程框图
接收仓
,H M
栗系统
4过滤器
I 污泥储仓_
分解炉
回转窑
1-泵系统
图2污泥泵处置系统工艺流程示意
评为第一批国家循环经济试点单位，同时被英国《国 际水泥评论》杂志誉为“生态友好型企业”。金隅北 水环保示范线处置对象及设计消纳能力如表丨所示。
表1
金隅北水环保示范线处置对象及消纳能力(2005年设计)
序号
系统设计处置能 力/(万t/a)
处置对象
1浆渣制备 系统3
污泥、工业垃圾、废漆渣、废液等2废液处理废酸碱液、有机溶剂、乳化液、矿
系统物油
3替代燃料 制备系统1废纸、废塑料、编织物、废树脂
4污泥搅拌 系统1T.业污泥、下水道污泥、干化污泥
5飞灰处理 系统0.3生活垃圾焚烧飞灰6
焚烧残渣 处理系统
3.7
生活垃圾焚烧残渣
金隅北水于2008年11月开工，2009年10月建成 设计处置量500 t /d (含水80%~85%)污泥热干化预处 理线。干化污泥在3 200 t /d 水泥熟料生产线焚烧处 置，2010年6月完成调试，污泥处置量为500 t /da
2
预处理系统概述
随着金隅北水环保产业的不断发展和废弃物处
置经验的不断积累，针对多源复杂废弃物理化特性 及窑热工要求，在保证废弃物处置安全性、处置量提 升及窑工艺稳定性前提下，在6套原有自主研发的工 业废弃物预处理系统基础上，金隅北水不断自主研 发废弃物预处理系统，目前拥有成熟的废弃物预处 理系统14类共计21套(截止至2019年2月)，能处置 《国家危险废物名录》46类巾的28类危险废物，如: 工业污泥、漆渣、化学试剂、乳化液、有机溶剂、工业 废弃物等，具有年处置10万t 危险废物、10万t 污染土 及1万t 生活污泥的能力。金隅北水现有废弃物预处 理系统名称、配置套数、处置能力、预处理后废弃物 主要人窑点见表2所示^与2005年环保示范线设计 处置系统相比，除飞灰处理系统外(在金隅琉水建有 专门飞灰处置线)，其他处置系统均有明显优化升级。
金隅北水模式水泥窑协同处置废弃物预处理系 统是基于废弃物物理化学特性而进行的针对性设 计，
各预处理系统除能预处理特定种类的废弃物之 外，对其他废弃物也有较强的适应性，各预处理系统 之间具有互补性。2.1污泥泵处置系统
污泥泵处置系统专门为工业污泥的处置而研发 设计。工业污泥进厂后首先在污泥料仓中缓存，加火车上可以带白酒吗
置数
配
套
-6-CEM ENT2020.No.12
该系统还可根据不同废弃物的相容性特点，将 不同性状废弃物按照一定比例调配至一定热值、含 水率及黏稠度的物料，在储池内由叶轮搅拌均匀，采 用双缸柱塞泵通过高压管道将物料连续不断地送人 分解炉焚烧。
该系统投人运行后可有效弥补浆渣处置系统处 置能力不足所带来的局限性，可减轻浆渣处置系统 的运行负荷，降低废弃物处置综合成本。
2.2浆渣(SM P)处置系统
架渣(SMP，Shredding-Mixing-Pumping)处置系 统能够适应多种废弃物，如废包装物、丁.业污泥、工
不可燃废液业垃圾、废漆渣、废液、过期药品等多种废弃物：进厂的工业废弃物经过检测后，先运送至预处理中心 进行分拣，将铁器、石块、混凝土块等硬物挑出，分拣 后的废弃物以浆渣池已有废弃物的种类、类型、数量 等参数作为判定依据选择转运至合适的浆渣池。可 将部分不可燃废液也投人到浆渣池中，利于废弃物 搅拌混配均勻。利用抓斗将混合均匀的废弃物送至 破碎机进行破碎。二级破碎后的废弃物进人混合器 内搅拌成浆渣状物料后通过柱塞泵输送至分解炉进 行焚烧处置。浆渣(SMP)处置系统T.艺流程框图见 图3。浆渣(SMP)处置系统工艺流程示意见图夂
工业废物—搅拌调配池抓斗二级破碎混合器柱塞泵一分解炉
图3浆渣(SMP)处置系统工艺流程框图
图4浆渣(SMP)处置系统工艺流程示意
浆渣(SMP)处置系统是金隅北水的主要处置系 统，也是目前水泥窑协同处置的主要系统之一，最大 处置能力为5 t/h
2.3废液处置系统
废液处置系统又分为可燃液处置系统和不可燃 液处置系统。废液处置系统可将显影液、有机溶剂、乳化液、矿物油等可燃液体预处理后，输送至分解炉 作为替代燃料使用；也可将废酸液、废碱液在预处理 中心中和后，与收集来的有机溶剂、废矿物油、乳化 液调配成稳定均匀的混合废液(可以是可燃液体，也可以是不可燃液体)输送至分解炉进行处置。废液处 置系统工艺流程示意见图5。
解
喷1-
1
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图5废液处置系统工艺示意
2.4化学试剂处置系统
化学试剂处置系统主要针对化学试剂，其次针 对的是体积较小的垃圾和杂物。化学试剂处置系统 的处置原则是应保证进入该系统的物质尽可能保持 均匀性和稳定性，避免短时间内投入大量热值较高 的物质或富含氯、硫、碱等元素的废弃物。
作业人员将化学试剂放入输送装置内，由输送 装置将试剂输送至焚烧转盘处，输送装置与焚烧转 盘接触部位设计一个微小的自然落差，试剂自然进 人焚烧转盘。作业人员在输送装置的作业地点位置 要远离焚烧转盘，即远离人窑点。
输送装置与焚烧转盘的运转通过精准的自动化 程序连锁控制，输送装置与焚烧转盘的隔板相对应，保证输送的准确。重新精加工焚烧转盘，在上盖板 加两个防爆阀，并减小隔板与上、下盖板的间隙，提
高锁风效果。化学试剂处置系统示意见图6。
河北考全国卷一还是卷二2020.No . 12李寅明，等：水泥窑协同处置废弃物预处理系统概述
c 5热生料
洗碗机均价破7000元可燃废物喂料系统
三次风
—LB-d o -c i
传统纹饰
d 去熟料库
图8回转式固废焚烧炉工艺流程
通过调节入炉三次风闸板开度和喂入回转式固 废焚烧炉热盘炉中的c 4预热器热生料的量来控制 回转式固废焚烧炉内的温度并保持在一定的温度范 围，最大程度上削减可燃固废热值不稳定对水泥窑 系统产生的负面影响。在工艺线非正常停车时，冷 生料仓输送冷生料入焚烧炉内，降温灭火。2.7树脂粉类废弃物处置系统
树脂粉是汽车刹车片生产过程中产生的黑粉 末，极易燃爆。基于树脂粉类废弃物的溶解特性，利 用相似相溶原理，用废液溶解树脂粉，将搅拌后形成 的稳定浆液注入污泥泵随之入窑或单独泵送至分解 炉进行处置。树脂粉系统可彻底解决树脂粉易扬尘、 自燃、燃爆、处理效率低等问题。2.8颗粒状废弃物处置系统
通过缓冲仓、皮带秤等技术手段合理控制颗粒 状固体废弃物的人窑量，并在人窑前加装打散机对 其进行充分打散以保证废弃物在窑内充分燃烧。系 统入窑端加装分料装置，中控操作员可根据窑况合 理调节人窑点，颗粒状废弃物既可在预燃炉内进行 处置，又可在分解炉内处置。颗粒状废弃物处置系 统丁.艺流程见图9。
三次风管和分解炉组合成一个紧密的有机整体，组 成在线式废弃物处置系统D 回转式固废焚烧炉丁.艺 流程示意见图8。
冷生料库
图6化学试剂处置系统示意
2.5热脱附污染土系统
热脱附与水泥窑结合是指基于水泥窑的热脱附 技术'热脱附污染土系统是金隅北水最为成熟的废 弃物预处理系统之一，并已开展水泥窑协同处置污 染土壤示范研究[1]。在水泥窑系统外挂热脱附设备， 将水泥窑部分窑头热风引人热脱附系统中将污染土 中的污染物质脱附出来，热脱附产生的废气导入篦 冷机高温段焚烧净化，热脱附系统预处理后的污染 土可作为水泥原料使用，从生料端进人窑系统3图7 为金隅北水热脱附污染土系统工艺示意图。金隅北 水热脱附系统对无机污染土、有机污染土及有机无 机复合污染土均适用，受污染土性质影响小，是一种 典型的异位修复技术。
抓斗
来自整，头热M 阀门4气动
I 闸板阀^
回篦1机热风
+阀门
电动执行器
I 汽车运走
物料堆
图7热脱附污染土系统工艺示意
2.6回转式固废焚烧炉
回转式固废焚烧炉是金隅北水近年新研发的预 处理系统，以三次风为热源，适用于可燃固体废弃物。
单独或者混合打包的可燃固体废弃物依次通过 喂料系统和三道锁风喂料阀进人回转式焚烧炉后, 经高温三次风助燃后开始燃烧。回转式固废焚烧炉 内产生的燃烧气体全部进人分解炉内，产生的较粗 粒残渣由回转式固废焚烧炉热盘炉上的刮板卸入上 升烟道后直接进人分解炉。回转式固废焚烧炉系统 运行期间无冷空气注人，无须热砂或热油循环，无废 气和残渣外排，热损失少，无二次污染。可燃废弃物 燃烧所产生热量进人预热系统3冋转式固废焚烧炉、
图9
颗粒状废物处置系统工艺流程
j  mm
图10酸碱中和系统工艺示意
2.10废机油处置系统
将废机油打人装有防静电设施和泄压装置的废 油储罐中，经过调配、过滤等预处理后的废机油进行 泵送系统输送，废机油经自主研发的喷打散后喷 人至水泥窑内进行焚烧处置。废机油入窑位置根据 其热值而定，主要人窑点为窑头。2.11有机溶剂处置系统
进厂后经过检测分类的有机溶剂，直接用车运 送至窑尾。有机溶剂盛放于专用的吨箱内，吨箱底 部有废液出口，可以与输送泵直接相连。有机溶剂 通过聚四氟乙烯内衬钢管栗送至窑头，经过多通道 燃烧器喷人窑内进行焚烧处置。2.12废酸处置系统
废酸处置系统主要针对黏度小的废酸，如醋酸、 盐酸、硫酸等。
到厂后经过检测的废酸直接用倒运车运送至窑 尾。废酸存放于专用废酸包装箱内，该包装箱底部 有废酸出口，可以与废酸泵直接相连。废酸通过聚 四氟乙烯内衬钢管泵送至窑头，经过多通道燃烧器 喷人窑内进行焚烧处置。废酸处置系统工艺流程框 图见图11。
图11废酸处置系统工艺流程
2.9酸碱中和系统
将废碱液与废酸液按一定比例加人酸碱中和罐 后充分混合撞摔变•现酸喊中和，中和后产生的废液 和残渣可根据窑况选择通过污泥泵进入分解炉或从 窑头人窑，酸碱中和过程产生的废气通过风机送人 分解炉进行焚烧处理。酸碱中和系统可有效解决废 酸或废碱单独人窑焚烧影响窑系统稳定性的问题， 处置过程中无废气、废液、废渣排出，可实现废酸碱 的最终无害化处置，不产生二次污染。酸碱中和系 统工艺示意图(人窑点：窑头）见图10:
2.13碳十处置系统
将碳十溶液、蒸馏残瘡等流动性较差的有机废 液打人装有加热装置、防静电设施和泄压装置的储 罐中，储罐中的废液经过滤装置过滤后，再通过泵送 系统进行输送，管道中的废液经喷打散后喷人窑 头，在水泥窑内进行焚烧处置。
2.14污泥干燥塔系统
污泥干燥塔系统主要针对含水率83%左右的生 活污泥进行设计，对其他水处理过程中产生的污泥 也具有很强的适应性。
污泥干燥塔系统是利用低温余热(150〜300丈) 将生活污泥从含水率83%左右烘干至10%以下，干 化污泥进入到分解炉内参与煅烧，烘干过程产生的 挥发性有机物和水分进人到分解炉中进行二次焚 烧，实现了污泥的最终处置，避免了二次污染的产 生。图12为污泥干燥塔系统示意。
生活污泥从干燥塔顶部进人干燥塔后与热风进 行充分逆流换热。污泥流向：将生活污泥加人至储 仓中进行存储，储仓中的污泥输送至螺旋输送机，再 通过螺旋输送机将污泥从干燥塔顶端加人，污泥与 热风进行充分的逆流换热后可将生活污泥的含水率 从83%左右干燥至10%以下，干化后的污泥进人到 分解炉中进行处置，热交换后的热风(含烘干过程中 产生的挥发性有机物和水分)经管道进人到分解炉内 进行处置。
3
总结
水泥窑协同处置废弃物是一种安全可靠、经济洛克王国 宠物
环保的处置技术，保证水泥窑协同处置废弃物稳定 运行的重要环节之一是预处理系统工艺可靠且针对 性及实用性强3金隅北水水泥窑协同处置废弃物预
处理系统目前有成熟系统14类21套，相互协调配合, 可根据废弃物(工业废弃物、污泥、危废)物理化学特 性，选择不同的预处理系统，废弃物与预处理系统为 多对多关系，每类预处理系统可预处理多种废弃物, 每种废弃物可选择多类预处理系统预处理系统可
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