介绍了2×300 t/d城市生活垃圾处理线(包括垃圾焚烧系统、不燃物处理系统、通风系统、污水处理系统、氯旁路系统等)的系统工艺流程;逐一分析了垃圾焚烧处理线投运后对窑系统的影响，包括对进入分解炉的气体量、气体温度、气体成分和有害物质等对熟料产质量的影响。目前，第一条300t/d垃圾处理线的处理量已达到350t/d，对窑产量的影响也明显小于预期。
0 前言
我公司垃圾焚烧项目采用先进的城市生活垃圾流化床气化处理技术，结合水泥厂新型干法预分解生产中高温煅烧工艺，处理城市生活垃圾，项目拟建设日处理600t(300t/d×2)城市生活垃圾处理线，年处理城市生活垃圾总量19.8万t，一期工程300t/d垃圾处理线于2010年4月7日点火升温，4月10日气化焚烧炉一次性投料成功，标志着垃圾焚烧系统正式投入运行。为跟踪垃圾焚烧项目运行状况，分析项目投产后对窑系统运行和熟料质量带来的影响，笔者通过熟悉现场、跟班操作和交流研讨，收集了较为详细的运行数据，本文便根据已获得的相关资料与实际数据，就水泥厂垃圾焚烧项目对窑系统产生的影响作一些浅析，以促进技术交流。
1 垃圾焚烧项目工艺流程介绍
1.1 总体工艺流程概述
垃圾收集车运送的垃圾在垃圾储仓内储存，用行车进行搅拌和均化，在破碎后继续用行车进行搅拌和均化并将垃圾输送至供料装置，定量送至气化焚烧炉中。投入至炉内的垃圾与炉内的高温流动介质(流化砂)接触，一部分通过燃烧向流动介质提供热源，另一部分气化后形成部分可燃性气体送往分解炉内，经分解炉、预热器及废气处理系统净化后排出。同时，垃圾中的不燃物在流动介质中一边沉降一边移动，到了炉底部时从垃圾中进行分离排出，掺入到水泥生料中或作为混合材掺入到水泥中，总体工艺流程见图1。
1.2 垃圾焚烧系统
该系统由稳定向气化焚烧炉内输送垃圾的供料装置及气化垃圾的燃烧炉组成，见图2。垃圾喂料仓中的垃圾经过密封喂料机、打散机均匀喂入垃圾气化焚烧炉内。垃圾与蓄热介质接触，一部分垃圾进行气化燃烧，燃烧产生热量用来保持蓄热介质的温度，使垃圾持续气化;另一部分垃圾形成气化产品，输出到水泥窑系统中进行燃烧。
垃圾供料装置通过特殊结构的螺旋叶片，定量向气化焚烧炉内稳定供料，形成稳定的垃圾气化过程。
气化焚烧炉炉内壁砌筑耐火材料、防止高温气体对炉内造成损伤，同时蓄热保温，提高热效率。
1.3 不燃物处理系统
该系统是将垃圾燃烧后的不燃物由气化焚烧炉排出，由能够有效维持气化焚烧炉性能的排出装置、各种输送设备及分离装置、砂循环装置、砂储存装置等构成，见图3。
气化焚烧炉内垃圾燃烧后产生一定量的灰渣(不燃物)在流动介质中一边沉降一边移动，沉到炉底部时通过砂分级装置从垃圾中进行分离排出。分离排出的灰渣通过磁选机、铝分选机分离出铁质和铝质物品，剩下的灰渣(不燃物)送入储仓内储存。
不燃物可做为原料送到生料磨的循环斗提或做为混合材送入水泥粉磨系统。不燃物处理系统能力为7t/h。
1.4 通风系统
该系统是由向气化焚烧炉内提供燃烧空气的供风系统及气化焚烧炉产生的可燃气体向分解炉输送的管道系统组成，见图4。
为保持垃圾坑内的臭味不外泄，需要抽垃圾坑内的空气保证其负压，抽取的空气做为气化焚烧炉的燃烧空气通入焚烧炉内。
焚烧装置停止时，另设一套气体净化设施，使综合用房内的气味不外泄。
1.5 点火及喂煤系统
该系统是为将气化炉启动、停止和低热值垃圾进行助燃而设置的装置。气化焚烧炉的启动依靠燃油热风炉提供的热风来加热流化介质到一定温度，再投入垃圾进行气化燃烧。当垃圾热值很低时(低于850×4.18kJ/kg)需要加入适量碎煤进行助燃，以保证垃圾的稳定燃烧。点火及喂煤系统见图5。
1.6 污水处理系统
生产污水是浓度非常高的有机污水，按照通常的排水处理难以进行。垃圾储库渗出的污水经垃圾污水过滤器送入垃圾污水贮存槽，根据其主要成分是有机物，具有不耐热的特性，采用密闭的泵将污水提升，向气化焚烧炉内喷射，通过高温水泥窑进行蒸发氧化处理，完全分解有机成分，实现无害化，实现生产污水为零排放。垃圾污水处理系统见图6。
1.7 氯旁路系统
该系统是将水泥生产的碱、氯等有害物质，排出系统外的装置(见图7)。在窑尾烟室部位，聚集有高浓度的碱、氯等元素，在此设抽取口抽出含高浓度有害物质的气体，鼓入冷风对其进行快速冷却，使其产生氯类结晶体，经过袋收尘收集下来，将有害物排出系统。收集下来的粉尘做为混合材掺入水泥中或另行处理。
2 垃圾焚烧对窑系统的影响
垃圾焚烧对窑系统的影响主要存在以下方面：进入分解炉的气体量、进入分解炉的气体温度、进入分解炉的气体成分和有害物质对熟料质量的影响。
2.1 进入分解炉的气体量
进入分解炉的气体量主要包括由强制风机鼓入气化焚烧炉的助燃空气、垃圾气化产生的气体和污水气化产生的气体。理论计算得出，垃圾热值与废气量关系见表1。
操作实践中，垃圾焚烧系统强制风机风量(标况)基本稳定在8000～12000m3/h，污水气化产生的气体量(标况)约为5000～6000m3/h。原设计污水直接向气化焚烧炉内喷射，但城市垃圾污水量较大，气化焚烧炉处理污水能力不足;为解决这一问题，对污水处理方式进行了改造，将污水引致分解炉处理，从而给预热器系统增加了14000～18000m3/h废气量(标况)。预热器废气量增加，造成预热器内风速提高，预热器各级旋风筒阻力增加，窑尾高温风机能力显得不足，影响了熟料产能的发挥。主要参数变化见表2。
2.2 进入分解炉废气温度
从气化焚烧炉进入分解炉的废气温度平均在530～580℃，可替代炉内部分燃料，但入炉废气量和废气温度不稳定，加上约2m3/h垃圾废水入炉，影响了炉内温度场和流场的稳定，操作上主要表现为分解炉出口温度和入窑物料温度波动大，分解炉喂煤调整频繁，对窑的操作提出了更高要求。另该线采用的是南京院设计的烧成系统，三次风为一侧入炉，炉内旋流较强，入炉三次风与入炉废气混合后，在强旋流作用下容易产生边壁效应，入炉废气中氯、碱等有害成分有充分机会与炉内物料、燃料接触，增加了在分解炉边壁形成结皮的几率(氯旁路系统抽风口在窑尾烟室部位)，需要引起一定重视。
2.3 进入分解炉废气成分
进入分解炉废气中的氯、碱等有害成分容易在预热器系统形成结皮。我公司在垃圾焚烧投运3个月后的计划检修中，对系统结皮积料情况进行了检查并取样分析。发现气化焚烧炉出口至分解炉风管内积料较多，约占风管内径的1/3，预热器三级筒内结皮厚度在200～300mm，较未投入垃圾焚烧前明显严重。预热器结皮及垃圾灰检测数据汇总见表3。从表3数据可知，结皮料中碱、氯、硫含量都较高。
目前，垃圾焚烧系统垃圾日处理量已达到350t，超过设计指标。根据操作参数和现场检查，预热器系统结皮并不明显。针对检修检查中发现的三级筒出口结皮严重、气化焚烧炉出口至分解炉风管积料较多问题，还需认真分析其产生原因;日常运行中要跟踪氯旁路运行效果，抓好系统密封堵漏，加大现场结皮积料的检查和清理力度，以保证系统安全、稳定运行。
2.4 垃圾灰分对熟料质量的影响
垃圾在进入焚烧前，虽然经过了必要的储存均化和处理，但因其组成过于复杂，难免存在成分的波动。垃圾成分的波动导致垃圾灰分成分波动，必然对熟料生产过程的稳定性有一定的影响，但垃圾在焚烧以后得到了最大的减量化，其灰分对熟料质量的影响很有限。表4是垃圾焚烧产物检测数据，表5是出磨生料、入窑生料和出窑熟料有害成分的检测数据。
(1)K2O成分的变化。从表5可知，垃圾焚烧投产前后，出磨生料、入窑生料及出窑熟料的K2O含量变化不大。其中垃圾焚烧投运前，出窑熟料的w(K2O)=0.55%～0.75%，平均为0.668%;垃圾焚烧投运后，w(K2O)没有明显变化，基本持平。
(2)Na2O成分的变化。从表5可知，垃圾焚烧投运后出窑熟料Na2O检测值较垃圾焚烧运行前高0.009%，但总体变化不大。
(3)Cl-成分的变化。从表5可知，垃圾焚烧投产前，出磨与入窑生料中Cl-含量保持一致。但垃圾焚烧投产后由于SP 锅炉高Cl- 回灰[其w(Cl-)=0.0296%]入库影响，造成入窑生料Cl-含量较前明显上升，约高出一倍多，△w(Cl-)=0.007%。因此，出窑熟料中Cl- 含量也上升约一倍，较运行前提高0.006%。
2.5 对熟料强度的影响
垃圾焚烧投运前后的熟料f-CaO合格率、抗压强度情况见表6。垃圾焚烧投产后，熟料煅烧正常，结料均匀，f-CaO合格率在90%以上，3，28d强度垃圾灰分对熟料质量的影响主要考虑两个方面：一是气化焚烧炉下的不可燃物掺入生料系统影响生料成分，二是随气化焚烧炉可燃垃圾废气入窑系统飞灰影响熟料质量。从以上数据分析和质量指标可以看出，垃圾焚烧项目投入运行后，在配料方案和质量控制过程不变情况下，入窑生料中w(Cl-)上升了0.007%，出窑熟料w(Cl-)上升了0.006%，变化较明显，其它质量指标保持稳定，即垃圾灰分对熟料质量的影响非常有限。
3 结 语
(1)作为世界上第一家利用水泥窑处理城市生活垃圾工程，我公司垃圾焚烧项目在运行与操作管理上没有成熟的经验可以借鉴。但通过试生产调试、日常运行监控和跟踪调整，不断摸索管理经验，优化操作参数，系统驾驭能力逐步提高。
(2)目前，日均垃圾处理量达到350t/d，已超过设计能力;气化焚烧炉出口温度保持在530～550℃，改变了试生产期间气化焚烧炉出口温度偏高、波动较大的不稳定状况。通过现场密封堵漏和操作调整，现窑喂料量已提高到375t/h，垃圾处理项目运行对窑产量的影响已明显小于预期。
(3)垃圾处理项目运行后，窑尾废气温度升高、废气量增加，有利于发电操作，SP锅炉蒸发量平均增加了2t/h，发电量提高了400～500kWh，可部分弥补窑尾高温风机增加的电耗。
(4)下一步，将继续跟踪垃圾废水入分解炉技改效果、窑尾氯旁路使用效果、垃圾灰分作为水泥混合材对水泥质量的影响，以及垃圾中氯、碱有害成分对窑内和预热器耐火材料的影响等。我们将通过阶段性分析和不断总结运行管理经理，提高运行管理水平，让垃圾焚烧项目发挥出更好的社会与经济效益。
原标题：垃圾焚烧对窑系统运行的五大影响及优化措施
