專利名稱：城市生活垃圾燒制水泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市生活垃圾的無害化處理及水泥工業(yè)產(chǎn)品化應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及的是一種城市生活垃圾燒制水泥的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前國內(nèi)外處理城市生活垃圾最先進的方法是焚燒垃圾發(fā)電的方法。這種方法可以利用垃圾的可燃質(zhì)發(fā)熱發(fā)電，但存在的問題是對垃圾中約含70％的非可燃質(zhì)(即垃圾的灰燼)卻不能利用，造成二次污染；焚燒垃圾產(chǎn)生的有害氣體需專門系統(tǒng)及設(shè)備進行處理，投資巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即由此產(chǎn)生，提出一種城市生活垃圾燒制水泥的方法。該方法將水泥的生產(chǎn)和城市生活垃圾的焚燒處理有機地結(jié)合起來，利用現(xiàn)有預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線實現(xiàn)對城市生活垃圾無害化、資源化處理，同時利用垃圾的可燃質(zhì)焚燒來燒水泥熟料，并可將垃圾灰燼作為水泥的生產(chǎn)原料及混合材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是在現(xiàn)有水泥預(yù)分解窯系統(tǒng)設(shè)置垃圾焚燒爐，該垃圾焚燒爐利用水泥熟料冷卻機的熱風(fēng)對垃圾進行焚燒，并將垃圾焚燒產(chǎn)生的熱煙氣送入分解爐作為水泥生料分解的熱能。
本發(fā)明所述的垃圾焚燒爐由懸浮式燃燒爐和回轉(zhuǎn)式焚燒爐構(gòu)成，懸浮式燃燒爐為立式設(shè)置，其上端設(shè)有垃圾入口及排氣口，內(nèi)部具有上下兩個燃燒室，該兩個燃燒室的連通部位為一縮口結(jié)構(gòu)，在上下兩個燃燒室內(nèi)均設(shè)置有分層排列的分料錐；回轉(zhuǎn)式焚燒爐為臥式設(shè)置，由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，其一端與懸浮式燃燒爐的下部連通，另一端設(shè)有爐尾密封裝置、進風(fēng)口及垃圾灰燼出口，其內(nèi)均布有揚料板。
本發(fā)明利用現(xiàn)有預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線對城市生活垃圾進行無害化處理，不僅可以利用垃圾的可燃質(zhì)焚燒來燒水泥熟料，而且還可利用全部灰燼作水泥原料與混合材料，避免二次污染，同時還利用水泥熟料燒成系統(tǒng)的堿性環(huán)境來處理垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性氣體從而實現(xiàn)垃圾處理的無害化。為城市生活垃圾的無害化、資源化處理提供了一條好的解決方法，同時降低了城市生活垃圾的處理成本及水泥生產(chǎn)的成本。
本發(fā)明具有較好社會效益與經(jīng)濟效益。
節(jié)省建廠投資日處理垃圾1200噸(中等城市生活垃圾日產(chǎn)量)水泥廠的建廠投資約為同等處理能力發(fā)電廠建廠投資的三分之一。
水泥廠燒生活垃圾的直接經(jīng)濟效益以日處理1200噸生活垃圾的水泥廠為例。其規(guī)模為年產(chǎn)水泥100萬噸，垃圾代煤，代粘土，代混合材料及非金屬回收四項合計，水泥廠每年可凈增利潤1500萬元。
本發(fā)明不僅充分利用了垃圾的潛在價值，而且較好地解決了垃圾的污染問題。具體如下1、垃圾潛在熱的利用中等城市如本市垃圾的組分與全國大中城市的垃圾組分相似如表1所示。
表1 本市生活垃圾的組分(％)

垃圾的熱值為5746千焦/千克，而水泥熟料的熱耗約為3600干焦/千克，一般講垃圾的熱值不小于4180千焦/千克便具有燃燒回收熱能的價值。隨著人們生活水平不斷提高，垃圾的熱值也不斷增大，其燃燒熱利用價值更大。
2、垃圾灰燼的利用垃圾灰燼的化學(xué)組成類似于燒粘土，如本市垃圾灰燼的化學(xué)組成由表2所示。
表2本市垃圾灰燼化學(xué)組成(％)

從上表可知垃圾灰燼可以作水泥粘土質(zhì)原料及混合材料。具體技術(shù)情況如下垃圾灰燼作水泥粘土質(zhì)原料。
水泥生產(chǎn)一般使用三種原料即石灰石，粘土和鐵粉。使用垃圾灰燼代粘土原料時，為了符合水泥熟料組成的要求往往需要增加校正原料，形成4種原料配料。如洛陽市垃圾灰燼的成分與粘土相比SiO2含量較低，在配料時需加入硅質(zhì)校正原料砂巖，成四種原料配料即石灰石，垃圾灰燼，砂巖及鐵粉。
垃圾灰燼作水泥混合材料。
垃圾灰燼的組成類似于燒粘土，它屬于火山灰質(zhì)混合材，如洛陽市垃圾灰燼符合國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T2847——1996用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材料)的技術(shù)要求，如表3所示表3洛陽市垃圾灰燼與國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求比較

3、垃圾焚燒煙氣中的污染物的處理垃圾焚燒后，依據(jù)煙氣中污染物的性質(zhì)不同可將其分為顆粒物，酸性氣體，重金屬和有機污染物四大類。利用現(xiàn)有水泥預(yù)分解窯系統(tǒng)處理這四類污染物的方法如下(1)顆粒物的處理顆粒物包括塵土和垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰，其組成與垃圾灰燼相似，被窯尾最下一級旋風(fēng)筒收集入窯與生料共同被燒成水泥熟料。
(2)酸性氣體的處理垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性氣體包括氯化氫(HCl)，硫氧化物(Sox)，氮氧化物(NOx)，氟化氫及一氧化碳。
HCl，HF，SOx的處理水泥預(yù)分解窯系統(tǒng)是一個氧化鈣含量較高的堿性環(huán)境，同時根據(jù)需要還可以在窯尾增濕塔內(nèi)噴灑石灰水與酸性氣體HCl，HF，Sox發(fā)生中和反應(yīng)而使其被處理。其化學(xué)反應(yīng)式如下
這些酸性氣體被處理形成的鈣鹽對水泥是有益的。如CaF2是水泥熟料煅燒用的礦化劑，硫酸鹽不僅可作礦化劑而且在水泥中起緩凝劑的作用。CaCl2在水泥中起早強劑的作用。
NOx的處理NOx是指NO，NO2的混合氣體，其中前者是無害的。NOx的形成溫度≥1200℃，垃圾焚燒爐的溫度約1000℃所以出垃圾焚燒爐煙氣的NOx含量是很低的。
CO的處理CO是因不完全燃燒所致，因此應(yīng)保證垃圾燃燒時的O2含量，溫度，垃圾的粒度及其分散度即可使垃圾充分燃燒，盡可能減少CO的含量。
(3)有機污染物的處理有機污染物包括有毒的二惡英，呋喃，病菌及其他有機物。它們的主要組分是碳，氫，氧，一燒了之。在垃圾焚燒爐內(nèi)溫度超過850℃時就會分解并燃燒，形成酸性氣體和水分，然后進入水泥生料分解爐及后續(xù)設(shè)備被利用即無害化處理。
(4)重金屬的處理垃圾焚燒形成的的重金屬及其化合物如汞，鉛，鎘及其他重金屬和它們的化合物。在垃圾焚燒爐中重金屬及其化合物在高溫下蒸發(fā)，進入水泥生料分解爐，預(yù)熱器及后續(xù)設(shè)備后會附著在生料上入窯被燒成熟料而進入水泥，其量很小。在水泥的應(yīng)用中它們被固化在混凝土里而被無害化處理。


附圖1為本發(fā)明垃圾焚燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、排氣口，2、垃圾入口，3、懸浮式燃燒爐，4、分料錐，5、縮口結(jié)構(gòu)，6、底板，7、爐頭密封裝置，8、揚料板，9、回轉(zhuǎn)式焚燒爐，10、托輪，11、驅(qū)動裝置、12、爐尾密封裝置，13、燃燒器，14、進風(fēng)口，15、垃圾灰燼出口，16、灰燼冷卻機。
具體實施例方式
結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實施例如下如圖所示本實施例在現(xiàn)有預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線上設(shè)置垃圾焚燒爐，該垃圾焚燒爐由懸浮式燃燒爐3和回轉(zhuǎn)式焚燒爐9兩部分組成，該兩部分由爐頭密封裝置7密封連接?；剞D(zhuǎn)式焚燒爐9是鋼制的圓形筒體，相對懸浮式燃燒爐9呈臥式傾斜角度設(shè)置，其水平傾斜為3-5％，由托輪10支承。筒體上設(shè)有驅(qū)動筒體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置11，其低端(爐頭)設(shè)有爐尾密封裝置12、進風(fēng)口14、垃圾灰燼出口15及燃燒器13(可向爐內(nèi)噴入油或煤粉以維持爐溫，保證垃圾的正常燃燒)，進風(fēng)口14其與水泥生產(chǎn)線上的水泥熟料冷卻機連通，在垃圾灰燼出口15部位設(shè)有出料鎖風(fēng)閥及灰燼冷卻機16。在爐內(nèi)裝有揚料板8(揚料板分別以60度，90度，120度角的形式環(huán)向設(shè)置)，爐內(nèi)壁裝有耐火材料，隔熱材料及襯板。懸浮式燃燒爐3為立式設(shè)置，其外形是一個鋼制的方形(或圓形)筒體，頂部設(shè)有排氣口1和垃圾入口2，排氣口1與水泥生料分解爐相連通，垃圾入口2部位設(shè)置有鎖風(fēng)閥。其內(nèi)部具有上下兩個燃燒室及底板6，兩個燃燒室的連通部位為一縮口結(jié)構(gòu)5，在上下兩個燃燒室內(nèi)均設(shè)置有分層排列的分料錐4，每個燃燒室內(nèi)分料錐4的排列均為由上至下逐層增加。底板6位于燃燒室的下面，其呈傾斜角度設(shè)置，作用是將未燃盡的垃圾順利導(dǎo)入回轉(zhuǎn)式焚燒爐9內(nèi)。懸浮式燃燒爐3可以是單筒，也可以是兩個或四個單筒的組合，將其頂部和底部連通即可。
本實施例的工作過程如下垃圾經(jīng)預(yù)處理(剔除金屬，大塊分離及破碎)后由懸浮式燃燒爐頂部的垃圾入口進入，來自水泥熟料冷卻機的熱風(fēng)(700---800℃)，即“三次風(fēng)”。三次風(fēng)從回轉(zhuǎn)式焚燒爐的低端，即“爐頭”進入與垃圾相向運動，經(jīng)分料錐分散在上升的熱煙氣中進行干燥，燃燒，不被懸浮起的大塊垃圾下落到縮口處被熱煙氣的噴騰效應(yīng)將其中輕質(zhì)吹回上室，重質(zhì)落入下室再次被分散，干燥，燃燒。未燃盡的垃圾進入回轉(zhuǎn)爐里被爐內(nèi)的揚料板帶起均勻地分散在熱氣流中繼續(xù)燃燒直至燃盡，燃燒產(chǎn)生的熱煙氣從懸浮爐的頂部排出并進入分解爐被用于水泥生料的分解。其灰燼(燒失量≤10％)被送入預(yù)均化堆場，經(jīng)均化后被送入原料配料站再與石灰石，砂巖，鐵粉配合后入生料磨制備成生料或入混合材庫再與水泥熟料，石膏配合入水泥磨，制成水泥。來自水泥熟料冷卻機的三次風(fēng)(700-800℃)入垃圾焚燒爐焚燒垃圾形成大約1000℃的煙氣入水泥生料分解爐使生料中的碳酸鈣分解，又經(jīng)預(yù)熱器，增濕塔，電除塵器凈化后排入大氣。
權(quán)利要求
1.一種城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于本發(fā)明在現(xiàn)有預(yù)分解窯水泥系統(tǒng)設(shè)置垃圾焚燒爐，該垃圾焚燒爐利用水泥熟料冷卻機的熱風(fēng)對垃圾進行焚燒，并將垃圾焚燒產(chǎn)生的熱煙氣送入分解爐作為水泥生料分解的熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的垃圾焚燒爐由懸浮式燃燒爐(3)和回轉(zhuǎn)式焚燒爐(9)構(gòu)成，懸浮式燃燒爐(3)為立式設(shè)置，其上端設(shè)有垃圾入口(2)及排氣口(1)，內(nèi)部具有上下兩個燃燒室，該兩個燃燒室的連通部位為一縮口結(jié)構(gòu)(5)，在上下兩個燃燒室內(nèi)均設(shè)置有分層排列的分料錐(4)；回轉(zhuǎn)式焚燒爐(9)為臥式設(shè)置，由驅(qū)動裝置(11)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，其一端與懸浮式燃燒爐的下部連通，另一端設(shè)有爐尾密封裝置(12)、進風(fēng)口(14)及垃圾灰燼出口(15)，其內(nèi)均布有揚料板(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于在所述的回轉(zhuǎn)式焚燒爐(9)上設(shè)置有燃燒器(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)式焚燒爐(9)相對懸浮式燃燒爐(3)呈臥式傾斜角度設(shè)置，其水平傾斜為3-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的懸浮式燃燒爐(3)內(nèi)燃燒室中分料錐(4)的分層排列均為由上至下逐層增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)式焚燒爐(9)內(nèi)的揚料板(8)分別以60度，90度，120度角環(huán)向設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的懸浮式燃燒爐(3)可以是單筒，也可以是兩個或四個單筒的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市生活垃圾燒制水泥的方法，其特征在于所述的水泥熟料冷卻機的熱風(fēng)為700---800℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于城市生活垃圾的無害化處理及水泥工業(yè)產(chǎn)品化應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及的是一種城市生活垃圾燒制水泥的方法。其是在現(xiàn)有水泥預(yù)分解窯系統(tǒng)設(shè)置垃圾焚燒爐，該垃圾焚燒爐利用水泥熟料冷卻機的熱風(fēng)對垃圾進行焚燒，并將垃圾焚燒產(chǎn)生的熱煙氣送入分解爐作為水泥生料分解的熱能。本發(fā)明設(shè)計獨特，設(shè)計合理，其利用現(xiàn)有預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線對城市生活垃圾進行無害化處理，不僅可以利用垃圾的可燃質(zhì)焚燒來燒水泥熟料，而且還可利用全部灰燼作水泥原料與混合材料，避免二次污染，同時還利用水泥熟料燒成系統(tǒng)的堿性環(huán)境來處理垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性氣體從而實現(xiàn)垃圾處理的無害化。為城市生活垃圾的無害化、資源化處理提供了一條好的解決方法，同時降低了城市生活垃圾的處理成本及水泥生產(chǎn)的成本。
文檔編號C04B7/345GK1778752SQ200410060278
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月20日
發(fā)明者張相紅, 王銳 申請人:張相紅