專利名稱：利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)中城市生活垃圾無害化、資源化、能源化處理的新方法，具體涉及一種先將城市生活垃圾處理制成垃圾衍生生料或生料塊、然后再利用水泥窯燒制成熟料的新方法。
背景技術(shù)：
目前國外開發(fā)使用的生活垃圾處理方法有焚燒、熱解、氣化包括RDF等熱處理技術(shù)和主要為填埋氣利用的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)，發(fā)達(dá)國家垃圾處理已從衛(wèi)生填埋轉(zhuǎn)向焚燒。如美國，因土地遼闊，以前主要以衛(wèi)生填埋法處理垃圾，但近年來發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)嚴(yán)格防滲處理的填埋場垃圾對環(huán)境的不利影響很大，不得不又將填埋垃圾挖出來重新處理。歐美各國已經(jīng)強(qiáng)調(diào)填埋只能是最終處理的手段，而且只能是無機(jī)垃圾。
目前我國城市生活垃圾的“無害化處理”方式有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒三種。但存在利用效率偏低、利用規(guī)模較小、二次污染嚴(yán)重、投資大、經(jīng)濟(jì)運行性差等問題。
衛(wèi)生填埋優(yōu)點是簡單，致命缺點是場地防滲施工難以達(dá)到要求，滲瀝液對地下水及土壤造成長期嚴(yán)重的難以預(yù)料的污染，并隨腐敗的過程釋放出大量有毒有害氣體，其填埋沼氣熱值偏低，一般約800kj/m3，沼氣量很不穩(wěn)定，凈化過程也易產(chǎn)生二次污染。事實上，絕大部分填埋場已成為即時和長期的污染源。
堆肥可利用腐植物肥效造有機(jī)肥，但污染帶來生物鏈安全問題，并影響土壤的可耕性。
堆肥可利用腐植物肥效造有機(jī)肥，但污染帶來生物鏈安全問題，并影響土壤的可耕性。
垃圾焚燒及發(fā)電工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有100多年焚燒垃圾的經(jīng)驗，城鎮(zhèn)生活垃圾因長期污染隱患的出現(xiàn)已從衛(wèi)生填埋轉(zhuǎn)向焚燒給城鎮(zhèn)供暖供電。優(yōu)點是減容率高，但投資大運營費高。從國內(nèi)外垃圾焚燒及發(fā)電廠的運行狀態(tài)來看，普遍存在著二次污染、酸性氣體腐蝕嚴(yán)重、控排污染費用高等問題。垃圾發(fā)電廠發(fā)電效率一般在10％以下，最先進(jìn)的也只有10～15％。
RDF及熱解造氣RDF須對生活垃圾嚴(yán)格分選，去掉不燃物，干燥、粉碎，還須添加10～40％的優(yōu)質(zhì)煤或焦油等確保穩(wěn)定燃燒。垃圾熱裂解造氣需制成RDF料球熱裂解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種充分利用現(xiàn)有立窯水泥廠或旋窯水泥廠作為生活垃圾堆場和處理廠，無需再建專業(yè)垃圾焚燒爐，并充分利用生活垃圾中的可燃物能量和無機(jī)物，并能彌補(bǔ)一般焚燒廢棄物工藝過程中的不足、有效控制二次污染、徹底解決垃圾廢液的污染、工藝簡單、投資少、上馬快、兼具垃圾處理與水泥生產(chǎn)雙功能的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將城市生活垃圾簡單分選出部分或全部建筑垃圾后，進(jìn)行脫水，破碎，然后調(diào)整石灰飽和系數(shù)，并加改性助燒劑和粘結(jié)劑，制成垃圾衍生生料或生料塊，再利用水泥窯煅燒成熟料。
上述技術(shù)方案中的分選出建筑垃圾指在分選皮帶上人工分選或利用慣性分選機(jī)、滾筒篩及振動篩或其它機(jī)械分選掉塊粒狀磚瓦、陶瓷、玻璃、卵石等，以減少破碎能耗，并有利于煅燒。
上述技術(shù)方案中的脫水，指生活垃圾含水量較大時所采用的壓縮脫水或壓縮真空脫水或擠壓脫水，對于水份含量不高的生活垃圾無需脫水。
上述技術(shù)方案中的破碎指采用剪切式破碎機(jī)或滾刀式破碎機(jī)或其它機(jī)械對生活垃圾進(jìn)行碎裂。
上述技術(shù)方案中的垃圾衍生生料或生料塊指可部分或可全部替代水泥廠傳統(tǒng)的生料或生料球的生活垃圾制成物。
上述技術(shù)方案中的調(diào)整石灰飽和系數(shù)，指通過加生石灰、熟石灰、石粉、電石渣及其它含鈣材料中的一種或幾種，調(diào)整生活垃圾灰渣成份的石灰飽和系數(shù)至0.4～1.0。
上述技術(shù)方案中，制成垃圾衍生生料塊時采用壓機(jī)或振動式壓機(jī)或螺旋擠出成型機(jī)或?qū)L機(jī)或輾壓成型。
上述技術(shù)方案中的改性助燒劑，指為促進(jìn)垃圾衍生生料或生料塊良好燒成所加的助熔助燒等組份，包括各類生料助燒劑、助燃劑、礦化劑、助熔劑、工業(yè)廢渣、尾礦及硫酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、氟鹽、氯鹽、氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽、高錳酸鹽、高氯酸鹽、氯酸鹽、次氯酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、環(huán)烷酸鹽和其它有機(jī)酸鹽、硬脂酸、二茂鐵及其它有機(jī)物、煤及其它含碳材料，硅灰石、長石、稀土、霞石、硅藻土中的一種或幾種，摻量為生活垃圾量的0.1‰～15％，視生活垃圾組成變化及使用要求調(diào)整。
上述技術(shù)方案中的粘結(jié)劑，指為制成垃圾衍生生料塊所加的促進(jìn)成型固化的粘結(jié)組份。包括無機(jī)粘結(jié)劑如膨潤土、水泥、石灰、水玻璃、硼酸鹽，有機(jī)粘結(jié)劑如瀝青、煤焦油、佩利多、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉及改性淀粉、動物膠、植物膠、各類纖維和纖維衍生物及其它合成樹脂，有機(jī)和無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑如消石灰+糊精、有機(jī)物+膨潤土，摻加量為生活垃圾量的0％～10％。
上述技術(shù)方案中，首先要對進(jìn)場的城市生活垃圾進(jìn)行消毒除臭，這種消毒除臭指布散或添加消毒除臭劑或生石灰或消毒除臭劑和生石灰。最后的垃圾廢液的滅菌、絮凝、壓濾具體是指添加消毒劑、絮凝劑等進(jìn)行滅菌、絮凝、吸附脫色，經(jīng)板框壓濾機(jī)或廂式壓濾機(jī)或其它機(jī)械處理為濾餅和清水。上述消毒除臭劑、消毒劑、絮凝劑均為市售產(chǎn)品或市售原料的復(fù)配物，板框壓濾機(jī)或廂式壓濾機(jī)也為已有技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)原理1.將城市生活垃圾視為可再生的低熱值能源。生活垃圾和煤的組成都可分為有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)兩大部分，有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，無機(jī)質(zhì)包括由硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉、硫、氯等元素組成的礦物質(zhì)和水。從去掉建筑垃圾后的生活垃圾的灰渣物理組成來看，主要為砂粒、水泥石灰粒、煤渣、泥土及其它，這為水泥企業(yè)同時利用生活垃圾的可燃物能量和無機(jī)物創(chuàng)造了前提條件。
2.對分選掉建筑垃圾后的生活垃圾經(jīng)適當(dāng)調(diào)整石灰飽和系數(shù)并添加必要的改性助燒劑等，于1250℃～1450℃可達(dá)到良好的助熔燒成效果，即便是煤渣含量很高，成份波動很大，乃至含有較多砂粒的情況下，煅燒后的熟料仍可獲得良好的物理力學(xué)性能指標(biāo)，且不會造成安定性不良，盡管其熟料礦物組成及化學(xué)分析成份與普通熟料有顯著差異，但不影響強(qiáng)度發(fā)揮及體積穩(wěn)定性和耐久性，也不影響原有立旋窯產(chǎn)量。
3.從生活垃圾預(yù)處理工藝及煅燒制熟料工藝上完全消除了病原體微生物污染；利用堿性物料和高溫窯況(立窯1450℃、旋窯高達(dá)1750℃)消除重金屬、二惡英及HCl、HF、SO2、NOx等對環(huán)境的污染，并將HCl、HF、SO2轉(zhuǎn)化為CaCl2、CaF2、CaSO4連同重金屬元素等成為水泥熟料燒成的礦化劑，NOx在富燃?xì)夥罩斜惶砑觿┐呋€原為N2和H2O；垃圾廢液集中經(jīng)滅菌、絮凝、吸附脫色后壓濾分離為濾餅和清水，有機(jī)物脫除率可達(dá)96％以上，脫色率可達(dá)70％以上，濾餅返回利用，廢水用于生料成球，完全消除了垃圾瀝濾液可能的即時污染和長期污染隱患；為確保無煙排放，進(jìn)一步改進(jìn)水泥窯煙氣處理系統(tǒng)，并對煙氣采用堿性物料和活性炭吸收劑處理。
本發(fā)明解決了如下技術(shù)問題①進(jìn)場生活垃圾的即時消毒除臭；②對生活垃圾中建筑垃圾的分選；③生活垃圾的脫水；④石灰飽和系數(shù)的調(diào)整；⑤適應(yīng)于不穩(wěn)定垃圾組份燒成的改性助燒調(diào)整；⑥生活垃圾衍生生料或垃圾衍生生料塊的制造；⑦垃圾衍生生料或生料塊煅燒成水泥熟料；⑧煙氣的徹底凈化和無煙排放；⑨垃圾廢液的無害化處理；⑩分選出的建筑垃圾的處置。
本發(fā)明特點和顯著效果1.水泥廠即為生活垃圾堆場和處置廠，不需要建專業(yè)焚燒爐。
2.工藝簡單、投資少、上馬快，對立旋窯適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)簡單可靠，適合于中國國情。
3.對進(jìn)場生活垃圾進(jìn)行即時消毒除臭，有利于清潔工作環(huán)境。
4.僅簡單分選出絕大部分建筑垃圾，充分利用了生活垃圾中的可燃物能量和無機(jī)物。
5.通過適當(dāng)范圍調(diào)整生活垃圾石灰飽和系數(shù)及改性助燒劑等，制成垃圾衍生生料或垃圾衍生生料塊部分或全部替代立窯廠生料球或旋窯廠生料，便于現(xiàn)有水泥企業(yè)立旋窯使用，窯系統(tǒng)改造投資少。
6.利用了水泥生產(chǎn)的高溫窯況和堿性物料氣氛對雜質(zhì)及有害元素的廣度吸收熔融，并將HCl、HF、SO2等轉(zhuǎn)化CaCl2、CaF2、CaSO4連同重金屬元素等作為水泥燒成的礦化劑，可彌補(bǔ)一般焚燒廢物工藝過程的不足，有效控制二次污染。
7.對垃圾瀝濾液集中進(jìn)行滅菌、絮凝、吸附脫色后壓濾處理為濾餅和清水，濾餅返回利用，廢水用于生料成球，徹底解決了垃圾廢液的污染。
具體實施例方式將水泥廠改造成生活垃圾堆場及處置廠，首先對進(jìn)場生活垃圾消毒除臭，然后簡單分選出其中的建筑垃圾，對含水量高的生活垃圾進(jìn)行脫水，再破碎，依生活垃圾預(yù)取樣分析情況調(diào)整石灰飽和系數(shù)，并視情況加必要的組份如改性助燒劑、粘結(jié)劑等制成垃圾衍生生料或垃圾衍生生料塊，最后送入水泥立窯或旋窯煅燒成熟料。其具體工藝技術(shù)方法及設(shè)備因情而異。垃圾廢液集中進(jìn)入第一級消毒池，經(jīng)滅菌絮凝吸附脫色后壓濾分離為濾餅和清水，濾餅返回配料，廢水用于立窯廠生料成球，旋窯廠進(jìn)入第二級消毒池處理合格后排放；分選的建筑垃圾其中玻璃回收利用，其它建筑垃圾或用于生料配料或用于制磚或用于筑路填埋；水泥立旋窯煙氣收塵設(shè)施中增加堿性物料和活性炭吸附劑處理，確保無煙排放。
實施例1、某Φ3×11m立窯廠，生活垃圾汽車運輸進(jìn)廠內(nèi)水泥坪，由一臺移動式布料機(jī)布撒除臭劑和生石灰消毒除臭，鏟車送入振動式卸料槽，卸入B1000×15000m設(shè)有拆包機(jī)和電磁除鐵器的分選皮帶上，人工分選掉建筑垃圾和大塊竹木等，卸入兩臺間歇式壓縮機(jī)真空壓縮脫水，脫水后推出，經(jīng)B800×5000m皮帶機(jī)送入2臺剪切式破碎機(jī)粗碎和細(xì)碎，細(xì)碎后生活垃圾經(jīng)由帶電子感應(yīng)衡量器的皮帶機(jī)輸送至混料機(jī)，根據(jù)預(yù)取樣分析情況，在皮帶上由配料系統(tǒng)均勻添加生石灰及電石渣、改性助燒劑、粘結(jié)劑一起送入混料機(jī)，混合料經(jīng)皮帶送入壓機(jī)，壓制成240×90×90mm垃圾衍生生料塊，部分經(jīng)皮帶直接送上立窯卸入立窯兩肋以內(nèi)逐層煅燒，部分送入堆棚碼堆備用。生產(chǎn)中立窯中部上火塊，窯況運行正常，煙塵正常、無異味，經(jīng)改造的立窯袋式收塵器達(dá)到了“無煙排放”。經(jīng)測算垃圾衍生生料塊熟料產(chǎn)率為36.3％，平均日處理生活垃圾297.2噸，獲垃圾轉(zhuǎn)化的生態(tài)熟料107.8t/d，占立窯熟料總產(chǎn)量的35.9％。集中的垃圾廢液加生石灰、絮凝劑等吸附脫色壓濾后清水用于立窯生料成球。
實施例2、某廠Φ1.6/1.8×36m干法中空回轉(zhuǎn)窯，原年產(chǎn)白水泥1.5萬噸，經(jīng)改造后用于處理城鎮(zhèn)生活垃圾。其工藝流程為生活垃圾汽車運輸進(jìn)廠即時布撒除臭劑和生石灰，鏟車送入振動式卸料槽，卸入慢速分選皮帶上，人工分選掉建筑垃圾等，卸入固定式壓縮機(jī)壓縮脫水，脫水后推出由皮帶輸送至剪切式破碎機(jī)破碎，碎裂垃圾經(jīng)皮帶送入堆棚。再由堆棚經(jīng)皮帶送至垃圾配料倉，石粉、改性助燒劑經(jīng)提升機(jī)入配料倉，由電子皮帶稱配料后經(jīng)皮帶送入混料機(jī)，混合為垃圾衍生生料，再經(jīng)皮帶送入窯尾料倉，推擠送進(jìn)干法中空回轉(zhuǎn)窯，窯頭用風(fēng)及噴煤量由看火工根據(jù)窯內(nèi)燒成情況確定(正常狀況基本不用燃煤)。試生產(chǎn)中日處理垃圾量平均達(dá)238.4噸，日產(chǎn)垃圾生態(tài)熟料平均達(dá)81.3噸，噸生活垃圾熟料產(chǎn)率為34.1％。
權(quán)利要求
1.一種利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于將城市生活垃圾分選出部分或全部建筑垃圾后，進(jìn)行脫水，破碎，然后調(diào)整石灰飽和系數(shù)，并加改性助燒劑和粘結(jié)劑，制成垃圾衍生生料或生料塊，再利用立窯或旋窯燒制成熟料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的分選出建筑垃圾指在分選皮帶上人工分選或利用慣性分選機(jī)、滾筒篩及振動篩分選掉塊粒狀建筑垃圾如磚瓦、陶瓷、玻璃、卵石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述脫水為壓縮脫水或壓縮真空脫水或擠壓脫水，且必要時可取消脫水工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的破碎指采用剪切式破碎機(jī)或滾刀式破碎機(jī)或其它機(jī)械對生活垃圾進(jìn)行碎裂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的調(diào)整石灰飽和系數(shù)指通過加生石灰、熟石灰、石粉、電石渣及其它含鈣材料中的一種或幾種，調(diào)整生活垃圾灰渣成份的石灰飽系數(shù)為0.4～1.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的加改性助燒劑指加生料助燒劑、助燃劑、礦化劑、助熔劑、工業(yè)廢渣、尾礦及硫酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、氟鹽、氯鹽、氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽、高錳酸鹽、高氯酸鹽、氯酸鹽、次氯酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、環(huán)烷酸鹽和其它有機(jī)酸鹽、硬脂酸和其它有機(jī)物、含碳原料、硅灰石、長石、稀土、霞石、硅藻土中的一種或幾種，加改性助燒劑摻量為生活垃圾量的0.1‰～15％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于制垃圾衍生生料塊所加粘結(jié)劑包括無機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)和無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于所述的無機(jī)粘結(jié)劑有膨潤土、水泥、石灰、水玻璃、硼酸鹽，有機(jī)粘結(jié)劑有瀝青、煤焦油、佩利多、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉和改性淀粉、纖維和改性纖維、動物膠、植物膠、合成樹脂，有機(jī)和無機(jī)復(fù)合粘結(jié)劑有消石灰+糊精、有機(jī)物+膨潤土、動植物膠+無機(jī)物、有機(jī)物+無機(jī)物；加粘結(jié)劑的摻加量為生活垃圾量的0％～10％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于首先還要對進(jìn)場的城市生活垃圾進(jìn)行布散或添加消毒除臭劑或生石灰或生石灰和消毒除臭劑進(jìn)行消毒除臭；產(chǎn)生的垃圾廢液還要進(jìn)行無害化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，其特征在于制成垃圾衍生生料塊時采用壓機(jī)或振動式壓機(jī)或螺旋擠出成型機(jī)或?qū)L機(jī)或輾壓成型。
全文摘要
一種利用水泥窯處理城市生活垃圾的新方法，將城市生活垃圾簡單分選出部分或全部建筑垃圾后，進(jìn)行脫水、破碎，然后調(diào)整石灰飽和系數(shù)，并加改性助燒劑和粘結(jié)劑，制成垃圾衍生生料或生料塊，再利用水泥窯煅燒成水泥熟料。本發(fā)明充分利用現(xiàn)有水泥廠設(shè)施和場地，工藝簡單，投資少，上馬快，無二次污染，徹底解決垃圾廢液污染，是一種城市生活垃圾無害化、資源化、能源化處理的新方法。
文檔編號B09B3/00GK101028628SQ20061003129
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者尹小林 申請人:尹小林