促进碳达峰碳中和目标实现国家重点推广水泥窑协同处置技术

水泥中国水泥网信息中心 2022-12-23

近日，为贯彻落实党的二十大精神，大力支持低碳技术应用和推广，促进碳达峰碳中和目标实现，生态环境部组织征集并筛选出一批先进低碳技术，编制了《国家重点推广的低碳技术目录（第四批）》，包括6类共35项低碳技术。其中“生活垃圾生态化前处理和水泥窑协同后处置技术”名列其中。

《目录》指出，随着我国经济高速发展，城市化进程加快，生活垃圾的产生量逐年增加，2019 年全国垃圾清运量达到了 2.04 亿吨。目前，我国生活垃圾处置主要采取填埋和焚烧发电的方式，其中垃圾填埋不仅占用大量土地，而且会对环境造成二次污染。由于水泥窑具有较强的消纳处理各类废弃物的能力，水泥窑协同处置生活垃圾作为一种安全、环保的处理技术，已成为生活垃圾处理的重要辅助手段。同时，水泥企业开展协同处置生活垃圾项目有助于实现企业绿色转型，具有良好的社会效益和环境效益。截至 2019 年底，我国新型干法水泥生产线共 1624 条，利用水泥窑协同处置生活垃圾约有 57 条窑线，其中有 12 家工厂的 16 条生产线使用了生态化前处理和水泥窑协同后处置技术。

“生活垃圾生态化前处理和水泥窑协同后处置技术”运用窑外生态化前处理和窑内无害化、资源化后处置结合的技术对生活垃圾进行处理处置。首先，利用微生物发酵及物理干化、机械分选等技术对生活垃圾进行预处理，得到水泥窑垃圾预处理可燃物（CMSW）、无机灰渣、金属、渗滤液等，然后利用新型干法水泥窑的烧成系统对垃圾预处理可燃物（CMSW）进行多点协同处置，达到替 127 代部分燃料（煤炭）的效果，同时无机组分可制成水泥生料喂入新型干法水泥窑系统中替代部分原料。该技术通过利用生活垃圾中的可燃成分，达到替代传统燃料，实现节能减碳的效果。

关键技术包括：

（1）生物及物理干化技术

利用垃圾中易腐败有机物的好氧发酵特性，在通风作用下，使混合垃圾的水分显著下降，共同实现生活垃圾的生物及物理干化，改善垃圾潮湿、粘滞的状态，大幅提高其机械分选性。采用超大规模臭气 “物化-生物”净化技术，解决垃圾预处理好氧发酵过程产生的臭气和其他有害物质及粉尘的问题。

（2）分选均化技术

通过滚筒筛、重力分选机、圆盘筛、除铁器等一系列机械分选装置，分选出垃圾中易燃、无机等组分，并进一步破碎，制成水泥窑垃圾预处理可燃物（CMSW）、无机灰渣等原料，实现对生活垃圾的高效破碎，以及轻质可燃组分与重质无机组分的有效分离。

（3）预分解炉控制及水泥窑多点协同处置技术

采用计算机流场模拟的方法，根据水泥窑垃圾预处理可燃物（CMSW）的燃烧速度、热能释放速率与煤的燃烧差异性，对进料口的开设部位、开设角度以及入口风速进行调控设计，并调整预处理可燃物的尺寸、颗粒形状、喂入方式以及煤的喷入方式，最终实现预处理可燃物(CMSW)的燃烧与水泥预分解炉内热工的匹配，保证了分解炉热力分布的稳定，确保了分解炉的正常运行；利用水泥熟料高温固相反应和矿物形成机理，使无机渣土中的重金属离子固熔到水泥熟料矿物 128 晶格中，在保证水泥熟料强度的基础上，实现了重金属离子的安全处置；渗滤液经均化、厌氧、硝化与反硝化及膜处理后达标排放。少量渗滤浓缩液经窑头喷入，利用窑内高温对其有害成分进行高温焚烧或回喷干化床继续干化，实现无害化处置。