以5000t/d水泥生产系统处理150t/d的筛上可燃物为例，根据筛上可燃物不同干基热值和水分计算出对分解炉系统的热量贡献情况可以看出(见图5)，当筛上可燃物干基热值为6 000kJ/kg时，如含水量>60%，对分解炉热系统为负贡献;在热值为10 000kJ/kg时，如含水量>70%时，对分解炉热系统为负贡献，这是人们不希望产生的。因此，在实际生产操作过程中，应根据筛上可燃物的实际情况，严格合理(严格是指不超过容忍控制目标，合理是指经济合理)控制筛上可燃物的含水量。最好控制在60%以内，越低越合理越好，既能做到处理成本不转嫁，又可实现节能降耗的目的。
(2)垃圾所含干扰元素及合适的解决措施垃圾中含水泥生产的干扰元素，是除水分外又一影响系统接纳垃圾量的重要因素之一。实践证明，目前垃圾中对水泥生产构成影响的干扰元素有：K+、Na+、SO3+、Cl-、P2O5五种。根据文献资料[3]的分析预测，现代城市生活垃圾中Cl-含量约为3.00mg/g~5.00mg/g;与国内水泥生产用综合原料中所含Cl-不高于0.20mg/g相比要高许多，呈现出Cl-是主要的干扰元素，而K+、Na+、SO3=三种干扰元素，因硫碱比的协同效应，相比单个干扰元素的存在，会消弱对系统带来的影响;另外鉴于垃圾中可能含有大量生物体组织，会带入一定量的磷元素，一般情况下，不会超过限定要求。因此，按此分析垃圾中所含干扰元素的实际影响强度顺序为：Cl-、K+、Na+、SO3=、P2O5;再根据水泥工业已有的成熟经验，对水泥生产用原、燃料中固有干扰元素已作了限制;超过此限制后，必须采用相应的技术措施，以满足生产控制要求，具体要求见表3，从表中所列数据看出，即使有些干扰元素，当其超过一定限值，可采用旁路放风技术加以解决，但毕竟增加了系统改造投资和生产运行成本。有些干扰元素超标，目前尚无有效解决办法，必须通过控制来加以限制。因此，在项目实施前期，必须协同水泥生产用原、燃料和垃圾带入的干扰元素总量进行评估控制;即便在垃圾处置过程中，可以借助水洗或挤压脱水，带走部分可溶盐，例如：NaCl和KCl等，但垃圾中大部分干扰元素还会随预处理后的筛上可燃物和筛下不可燃物进入水泥生产系统中。因此，在利用水泥窑协同处置垃圾项目过程中，通常做法是在窑尾合适位置设置旁路放风系统，将富载有干扰元素的烟道气体排出系统之外，以解决或避免部分干扰元素在回转窑或预分解系统内富集，影响水泥生产系统的正常运行和产品质量。众所周知，旁路放风希望放出的是干扰元素，而非热态粉状物料，因此，在旁路放风系统设计过程中，要采取相应的技术措施，以提高旁路放风系统的控制效率，尽量降低旁路放风给水泥生产系统带来的影响(见图6)。这样做即便氯排量占旁路抽吸风所含氯量的5 8 % ~ 6 8 % ，但较常规旁路放风系统相比，旁路放灰量减少了70 %，有利于系统能耗的降低。
图7是基于5 000t/d级熟料生产线所用一般原、燃料含有的氯元素水平，再结合垃圾处置量要求，通过详细计算分析获得;可以看出，旁路放风量随着垃圾处置规模的增加而增加。例如：当垃圾处置规模为150t/d时，若垃圾中氯含量达0.8%，仍不需要设置旁路放风。当处置规模为500t/d时，若垃圾中氯含量超过0.2%，就需要设置旁路放风系统。通常情况下，垃圾中氯含量为0.3%~0.5%。考虑到水泥辅助原料变化和垃圾中出现高含量的氯元素，建议对于5 000t/d规模的水泥厂，在接纳处理量超过300t/d时，需要设置旁路放风系统，其放风处理能力为3%左右;在实际操作过程中，可根据实际操作控制情况决定是否启用，是采用间歇操作还是连续操作;若要求处置垃圾的规模高达1 000t/d时，则旁路放风比例应达到5.0%。
(3)垃圾焚烧灰渣与水泥原料间的化学成分协同性影响一般情况下，生活垃圾经过焚烧后会形成5%～15%的灰渣。这些灰渣直接进入水泥生产系统后，最终与水泥原料融合形成合格的熟料。因此，灰渣的化学成分与水泥生产用原料的化学成分，应具有一定的兼容性和协同性，否则，将会对水泥熟料矿物组成和质量带来较大影响，表4为垃圾灰渣化学成分与水泥常规辅助原料的化学成分对比表。
表4数据表明，除钙元素和干扰元素外，垃圾灰渣化学成分与水泥生产用的黏土质和页岩质原料基本相当，完全可以用来代替相应的原料。根据水泥配料计算，不难确定水泥生产系统接纳垃圾灰渣比例，进而确定不同规模情况下的垃圾接纳量。一般情况下，上述原料在水泥生产配方中约占10%~15%，最高可达25%，照此计算，一条5 000t/d级熟料生产线，可接纳垃圾灰渣750t/d~1 150t/d，最高可达1 825t/d;再折算成处理的垃圾量，将会更大。
为了最大限度地发挥水泥生产系统接纳垃圾灰渣的协同兼容优势，除了合理控制垃圾中水分和干扰元素外，为了消除因灰渣化学成分波动和变化带来的影响，需要采用必要的均化和配料校正措施，还建议采用γ-metric在线分析仪，以强化垃圾化学成分的实时监控。
(4)城市生活垃圾来源及管理控制
①严格控制工业垃圾和不明垃圾进入水泥窑接纳系统水泥生产的控制要求决定了接纳废弃物的种类，并非所有种类的废弃物都能入窑处理，必须加以甄别和限制。因此，在城市生活垃圾收集源头，必须采取一定的管理控制措施，杜绝其它不明废弃物进入;例如，要防止工业垃圾、医疗垃圾，一些易燃、易爆、易挥发、有毒有害和具有放射性的废弃物、含重金属废料等的混入。即使一些废弃物可利用水泥窑协同处置，但也不能与城市生活垃圾一道处理，必须进行针对性的处理。
否则，将会对系统安全、水泥产品质量和环境带来不可控的影响。
② 重金属元素的影响
水泥生料中常见的重金属种类有Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn、Ti、As、Tl等，大量的水泥生产统计数据表明：其含量处于mg/kg量级。生活垃圾中的常见重金属与生料中的类似，含量也处于同一数量级，因此，生活垃圾作为水泥生产的替代原、燃料时，不会超过安全生产的许可范围[4]。
但必须对城市生活垃圾以外的、可能带有超量重金属的其它废弃物(如电镀污泥、含汞污泥等)进行严格控制。
(5)预处理系统的配置情况
我国原生态城市生活垃圾成分十分复杂，且物理、化学成分波动很大，在垃圾储存、均料、输送、分选、破碎、除臭、压缩、脱水、计量和供给等各个环节中，均会因为设备材质、结构参数选择与设定、设备组态与匹配、物料性质与系统适应性、系统操控与处置效果之间存在着偏差，造成系统频繁出现结拱、滑移、缠绕、纠结、成团、粘结、堵塞、过载等技术问题，影响着预处理系统的稳定运行和目标控制，难于满足水泥生产系统的正常接纳要求和环保目标的实现。因此，对预处理系统和接纳系统必须做到：①预处理厂中各分选设备的选择和确定，必须建立在处置物料的物化特性、分解控制目标的基础上进行，尤其要根据垃圾的几何尺度、形状、容重、粘性、堆积特性、运动形态、加工特性和分选效率要求等确定相应原理的设备、详细尺寸、结构形式、过程参数、动力配置;②预处理系统配置和组态，必须根据水泥生产系统接纳处置控制目标要求，进行合理匹配配置和协同调整;③接纳系统设置和组态，必须遵循不影响水泥生产系统稳定运行、产能和产品质量不变的原则，以确保垃圾有效处置和环保目标实现;④要针对渗滤液物化特性要求，选择合适的工艺材料及密封结构，以满足装备的长期运行要求;⑤要认真分析研究水泥生产系统在接纳处置垃圾时，可能带来的参数变化和操控程序的影响，做到及时调整，以满足是否接纳焚烧垃圾的状态要求。
2.3接纳系统的操控要求及控制手段
在既定预处理系统的分选效率和分类物品的基础上，水泥生产接纳系统的均匀、稳定、连续供料的有效性，是保证水泥生产系统稳定、产能和质量的关键环节，尤其对于含水较高、粘性较大的筛下不可燃物和未经烘干破碎的筛上可燃物尤显重要。
2.3.1筛下不可燃物稳定喂入磨机系统的控制措施及实施效果
筛下不可燃物含水量较大、粘度较高，不易单独计量喂入生料磨系统，最好的办法是采用特殊的供料系统，在限定供料量的情况下，与其它非粘性物料预混预配，以消除物料的粘结、结拱、堵塞问题;同时，在物料调配过程中采用γ-metrix系统，做到生料化学成分的适时跟踪校对和调整，以满足生料的控制需要。图8(a、b)是27h内向生料磨加入筛下不可燃物(或厨余物)前后，γ-Metric跟踪检测得到的三率值变化、波动情况。波动幅度均围绕既定的目标值,没有明显变化，完全能够满足生产控制的要求。
原标题：水泥窑炉协同处置城市生活垃圾技术的控制过程及实施效
