利用流化床氣化處理技術(shù)處置生活垃圾，將垃圾氣化后的氣體引入分解爐高溫降解經(jīng)預(yù)熱器無(wú)害化排出，代替了焚燒、掩埋等傳統(tǒng)的垃圾處理方式，真正實(shí)現(xiàn)了生活垃圾的無(wú)害化處理，是目前公認(rèn)的最先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)。淮北礦業(yè)相山水泥公司5?000 t/d（Φ4.8 m×74 m）生產(chǎn)線配套KSV分解爐（Φ9.0 m×21.9 m），自2016年9月份垃圾焚燒系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行之后對(duì)窯系統(tǒng)帶來了一定的影響，同時(shí)引起窯系統(tǒng)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化。運(yùn)行至今圍繞著增加垃圾喂料量及穩(wěn)定窯系統(tǒng)的運(yùn)行做了一系列的優(yōu)化調(diào)整，在此分享以做交流。

垃圾焚燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)垃圾日處理量200 t/d，強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)風(fēng)量200 m3/min，功率185 kW，目前運(yùn)行中日處理垃圾量180 t/d，處理污水量1.5 m3/h。

1.1　垃圾破碎及氣化

城市生活垃圾由垃圾運(yùn)輸車經(jīng)密閉門進(jìn)入卸料大廳，卸入原垃圾儲(chǔ)存坑，經(jīng)垃圾破碎機(jī)破碎后進(jìn)入破碎垃圾坑儲(chǔ)存。破碎后的垃圾由行車抓斗從垃圾坑送至喂料料斗，通過喂料輸送板喂機(jī)、上下折翼?yè)醢褰?jīng)雙螺旋打散機(jī)打散后從液壓密封閥送入氣化爐。喂入氣化爐內(nèi)的垃圾經(jīng)氣化焚燒產(chǎn)生大約550 ℃左右的氣體經(jīng)輸送管道送入分解爐。

1.2　污水處理

垃圾坑內(nèi)滲出的污水經(jīng)過濾器過濾后送至濾液槽，濾液槽內(nèi)的污水經(jīng)污水泵輸送進(jìn)入分解爐高溫處理。

1.3　旁路放風(fēng)

垃圾氣化后的氣體含有較高的有害成分，特別是氯離子含量高，在預(yù)熱器系統(tǒng)循環(huán)富集造成結(jié)皮。在氯離子含量較高的窯尾煙室由除氯排風(fēng)機(jī)（風(fēng)量370 m3/min）抽取部分高溫氣體經(jīng)稀釋風(fēng)機(jī)（風(fēng)量165 m3/min）鼓入冷風(fēng)瞬間冷卻降溫后經(jīng)袋收塵器收集，降低窯系統(tǒng)氯離子含量。

垃圾協(xié)同處置工藝流程見圖1。

垃圾焚燒對(duì)窯系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在以下方面：進(jìn)入分解爐的氣體量、氣體溫度和氣體成分[1]。

垃圾經(jīng)氣化爐氣化后進(jìn)入分解爐，入爐氣體各項(xiàng)參數(shù)如流量、溫度、成分受垃圾發(fā)熱量、垃圾喂料量、系統(tǒng)散熱及操作穩(wěn)定性等影響，一般垃圾熱值越低，產(chǎn)生的氣體量越大，操作實(shí)踐中出氣化爐的風(fēng)量在15?000~17?000 Nm3/h。氣體輸送管道和分解爐的連接口在三次風(fēng)入口同一平面，由于這部分氣體量和溫度的不穩(wěn)定造成窯系統(tǒng)的波動(dòng)。由于氣化爐距離分解爐較遠(yuǎn)，較長(zhǎng)的輸送管道抵消分解爐部分抽力，窯操作中一方面要兼顧氣化爐內(nèi)負(fù)壓，另一方面重新尋找風(fēng)煤料的平衡，降低因這股風(fēng)的引入對(duì)窯系統(tǒng)造成的影響，提高窯系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.1　對(duì)脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

垃圾焚燒系統(tǒng)投產(chǎn)后在線監(jiān)測(cè)氮氧化物瞬時(shí)值波動(dòng)幅度較之前增大。氮氧化物瞬時(shí)值的波動(dòng)變化主要是垃圾焚燒系統(tǒng)運(yùn)行后氣化入爐氣體成分不穩(wěn)定造成脫硝區(qū)氣體特性不穩(wěn)定引起的。

主要存在兩種情況：第一種，窯系統(tǒng)抽風(fēng)不足，此時(shí)因系列原因造成大量垃圾入爐，由氣化爐輸送至分解爐的氣體量增大較多，氣體進(jìn)入分解爐需要消耗部分氧氣燃燒造成分解爐煤粉燃燒空氣量不足，氧含量瞬間下降，一氧化碳含量上升，在噴氨量不變的情況下氨逃逸量增大，脫硝效率下降，在線監(jiān)測(cè)氮氧化物上升100 ppm左右；第二種，氣化爐止料，來自氣化爐氧含量較低的氣體量減少，窯尾煙室及分解爐出口氧含量均變大，在噴氨量不變的情況下在線監(jiān)測(cè)氮氧化物瞬間出現(xiàn)大幅上升。

在正常生產(chǎn)中，應(yīng)注意垃圾發(fā)熱量不穩(wěn)定、均化效果差等原因造成氣化產(chǎn)生的入分解爐的氣體溫度及氣體量變化大，從而造成脫硝效率的不穩(wěn)定，做好入爐氣體溫度及管道壓力的監(jiān)控，及時(shí)調(diào)節(jié)氨水用量及系統(tǒng)拉風(fēng)。

2.2　對(duì)煤耗、電耗的影響

操作實(shí)踐中，垃圾焚燒系統(tǒng)強(qiáng)制風(fēng)機(jī)風(fēng)量（標(biāo)況）基本穩(wěn)定在15?000~17?000 Nm3/h，處理污水量1.5 m3/h。污水直接噴入分解爐，給預(yù)熱器系統(tǒng)增加了14?000~16?000 m3/h廢氣量。預(yù)熱器廢氣量增加，造成預(yù)熱器內(nèi)風(fēng)速提高，預(yù)熱器各級(jí)旋風(fēng)筒阻力增加，窯尾高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)量增加。

此外，出氣化爐的氣體溫度在550 ℃左右，具有一部分熱焓，能夠減少部分分解爐煤粉用量，從而起到節(jié)煤的作用。

因拉風(fēng)量增大，PH鍋爐入口溫度升高，增大了發(fā)電量。

考慮到污水噴入分解爐汽化升溫需消耗部分熱量，污水是生活垃圾的滲濾液，本身含有氨的成分，噴入分解爐能夠降低部分氨水消耗。為此增加一根管道入篦冷機(jī)一段，閥門可根據(jù)需要隨時(shí)切換調(diào)節(jié)。污水噴入篦冷機(jī)可以降低系統(tǒng)阻力，減少高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)，減少對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)減少水汽化吸熱對(duì)煤耗的影響。污水噴入分解爐流量控制在0.5 m3/h，噴入篦冷機(jī)控制在1.5 m3/h，根據(jù)窯工況做適當(dāng)調(diào)整。

正常運(yùn)行時(shí)氣化爐氣體輸送管道、風(fēng)管入分解爐接口彎頭容易積料，加空氣炮等措施均可在一定程度上保證氣化爐負(fù)壓，減小系統(tǒng)用風(fēng)。為保證氣化爐負(fù)壓狀態(tài)，除增加系統(tǒng)用風(fēng)外要充分利用淡季檢修時(shí)機(jī)對(duì)氣化爐入分解爐風(fēng)管積料清理，以降低通風(fēng)阻力。

垃圾焚燒系統(tǒng)運(yùn)行后高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由745 r/min增加至800 r/min，預(yù)熱器出口負(fù)壓由-5.9 kPa上升至-6.3 kPa，預(yù)熱器出口溫度由330 ℃上升至350 ℃，電流上漲15 A，熟料綜合電耗上升1.35 kWh/t，窯總用煤量下降1 t/h左右，實(shí)物煤耗下降4 kg/t，受PH爐入口風(fēng)溫及風(fēng)量增大的影響，平均發(fā)電量提升300 kWh/h，噸熟料發(fā)電量提升1.2 kWh/t。

垃圾焚燒投運(yùn)前后窯系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見表1。

2.3　對(duì)窯爐系統(tǒng)用風(fēng)的影響

CKK垃圾氣化焚燒投運(yùn)后預(yù)熱器出口CO含量較之前有明顯的上升，并且分解爐中部負(fù)壓波動(dòng)幅度較之前有所增加。考慮垃圾氣化入爐風(fēng)溫較低，含有部分可燃?xì)怏w，且入爐氧含量偏低，風(fēng)入爐后需要消耗部分空氣，導(dǎo)致煤粉不能快速接觸到氧含量較高的三次風(fēng)進(jìn)行燃燒，在增大窯尾排風(fēng)的同時(shí)將三次風(fēng)閘板開度由之前的55%調(diào)整至65%，預(yù)熱器出口分析儀顯示CO含量有所下降。

2.4　對(duì)旁路放風(fēng)系統(tǒng)的影響

CKK試運(yùn)行期間因除氯排風(fēng)機(jī)設(shè)備故障，除氯系統(tǒng)未投入運(yùn)行，窯尾煙囪在線分析儀顯示氯離子含量由正常的0.5 ppm上升至最高6.8 ppm，導(dǎo)致窯尾煙室結(jié)皮嚴(yán)重，清理困難，同時(shí)檢修開門檢查發(fā)現(xiàn)C5錐部結(jié)皮較厚，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。相關(guān)資料表明，Cl-在燒成系統(tǒng)內(nèi)形成的CaCl2和KCl具有極強(qiáng)的揮發(fā)性，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)全部揮發(fā)，在預(yù)熱器循環(huán)富集，形成的KCl強(qiáng)烈地促進(jìn)了硅方解石2C2S·CaCO3礦物的形成，在預(yù)熱器逐層粘掛形成結(jié)皮，而且這種結(jié)皮在900~950 ℃之間具有很高的強(qiáng)度，使得結(jié)皮很難清理，最終導(dǎo)致通風(fēng)不良[2]。

對(duì)C5錐部結(jié)皮取樣化驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以看出，Cl-含量高達(dá)17.72%，較正常出窯熟料高出980倍，致使Cl-和Na+、K+、NH4+生成NaCl、KCl、NH4Cl等熔融溫度較低的氯化物，導(dǎo)致結(jié)皮增長(zhǎng)，致使系統(tǒng)阻力增大，電耗增加，存在結(jié)皮垮落堵塞預(yù)熱器的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過對(duì)旁路放風(fēng)系統(tǒng)強(qiáng)化運(yùn)行管理，增加除氯系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，每天檢測(cè)化驗(yàn)除氯回灰氯離子，保證氯離子含量在6%以下運(yùn)行，窯尾煙室結(jié)皮有明顯好轉(zhuǎn)。

正常氯旁路放風(fēng)系統(tǒng)要根據(jù)窯尾煙囪中氯離子的含量來投入運(yùn)行，必須確保窯尾煙囪在線分析儀中氯離子的含量低于0.5 ppm，當(dāng)系統(tǒng)廢氣中氯離子含量大于0.5 ppm時(shí)，應(yīng)開啟氯旁路放風(fēng)系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)除氯系統(tǒng)回灰進(jìn)行取樣化驗(yàn)，確?；鼗一?yàn)結(jié)果中氯離子的含量低于6.0%，當(dāng)回灰化驗(yàn)結(jié)果中氯離子含量高于6.0%時(shí)，也應(yīng)開啟除氯旁路放風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，且每?jī)尚r(shí)對(duì)除氯系統(tǒng)回灰取樣送質(zhì)控處進(jìn)行檢測(cè)，直至檢測(cè)合格后方可停機(jī)。

運(yùn)行初期也曾出現(xiàn)過因除氯旋風(fēng)筒鎖風(fēng)下料翻板閥配重調(diào)整不到位，造成旋風(fēng)筒收集下來的粉塵在閥板處堆積，然后大量塌落入窯造成窯工況波動(dòng)的情況，后經(jīng)檢查及時(shí)進(jìn)行了調(diào)整。

2.5　對(duì)分解爐出口氣體溫度的影響

從氣化焚燒爐進(jìn)入分解爐的廢氣溫度平均在550 ℃，可替代爐內(nèi)部分燃料，但入爐廢氣量和廢氣溫度不穩(wěn)定，加上約2 m3/h垃圾廢水入爐，影響了爐內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的穩(wěn)定，操作上主要表現(xiàn)為分解爐出口溫度和入窯物料溫度波動(dòng)大，分解爐喂煤調(diào)整頻繁，對(duì)窯的操作提出了更高要求[1]，目前增加了分解爐出口溫度和分解爐用煤量的聯(lián)鎖，根據(jù)分解爐出口溫度的變化對(duì)分解爐用煤量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定了分解爐溫度。

氣化爐的波動(dòng)造成分解爐內(nèi)系統(tǒng)阻力的變化，從分解爐中部負(fù)壓表顯示可以看出這種波動(dòng)較垃圾焚燒系統(tǒng)投產(chǎn)之前增大較多。這種波動(dòng)除影響分解爐煤粉燃燒穩(wěn)定性之外，對(duì)窯頭火焰的穩(wěn)定性也有一定的影響，特別是窯內(nèi)氧含量控制較低的系統(tǒng)影響比較明顯。為降低這種波動(dòng)對(duì)窯系統(tǒng)造成的影響，除對(duì)窯系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)保證一定的富余能力外，更主要的還要從加強(qiáng)垃圾的發(fā)酵、打散均化、加強(qiáng)喂料及提高操作穩(wěn)定性著手，保證垃圾焚燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.6　旁路放風(fēng)系統(tǒng)回灰的處理

旁路放風(fēng)系統(tǒng)收集的回灰含有較高的鉀、鈉及氯離子，不能作為輔料用于生料配料，否則會(huì)造成有害成分進(jìn)入生料系統(tǒng)產(chǎn)生惡性循環(huán)，為此我們將其作為混合材摻入水泥中使用，并做了大量試驗(yàn)。根據(jù)水泥中Cl-含量核算要求回灰摻入量按每日生產(chǎn)熟料的0.2%進(jìn)行，及每日回灰摻入量≤12 t，現(xiàn)在水泥中Cl-含量在0.03%，不會(huì)對(duì)水泥性能產(chǎn)生明顯影響，較之前的0.015%有所上漲，低于企業(yè)0.04%的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

（1）垃圾焚燒系統(tǒng)投產(chǎn)后SNCR運(yùn)行不穩(wěn)定，應(yīng)重點(diǎn)考慮脫硝區(qū)氣體成分的不穩(wěn)定引起的脫硝效率波動(dòng)，可通過加強(qiáng)入爐垃圾發(fā)酵、打散、均化，加強(qiáng)氣化爐運(yùn)行管理，穩(wěn)定氣化爐操作得到緩解。考慮到CKK系統(tǒng)運(yùn)行后出爐溫度偏高，且氣體成分不穩(wěn)定，SNCR脫硝最佳反應(yīng)窗口變化，應(yīng)對(duì)噴槍位置進(jìn)行調(diào)整，以降低氨水消耗。

（2）垃圾焚燒系統(tǒng)投產(chǎn)后對(duì)煤耗、電耗造成了一定的影響，日常生產(chǎn)中可通過摸索優(yōu)化利用垃圾焚燒的優(yōu)勢(shì)降低煤耗，對(duì)因系統(tǒng)拉風(fēng)大造成的電耗上升可通過余熱發(fā)電多發(fā)電得到一定的補(bǔ)償，但如考慮到CKK系統(tǒng)的建設(shè)投入，運(yùn)行費(fèi)用，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)做好水泥窯垃圾協(xié)同處置的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償政策，以提高水泥行業(yè)協(xié)同處置的積極性。

（3）在滿足水泥質(zhì)量的前提下增大水泥磨除氯回灰摻入量，滿足除氯系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，降低了氯離子在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)富集，能減少預(yù)熱器結(jié)皮的滋長(zhǎng)。