第一章 概述

　　隨著城市建設的飛速發展和經濟、人口的日益增長， 我國城市生活的垃圾 排放量也急劇增加 。 目前處理城市垃圾的主要方法有： 填埋法、堆肥法、分類 處理法、焚燒法等，其中填埋或露天堆棄方式，占用大量土地，同時垃圾中有害成分對大氣、土壤及水源造成嚴重污染，不僅破壞生態環境，也嚴重危害人體健康; 堆肥處理方法，對垃圾要進行分揀、分類，要求垃圾的有機含量要高 而且不能減量化，仍需占用大量土地; 而垃圾的焚燒處理方法可使垃圾高溫滅菌達到無害化，可使垃圾減容90%、減量75%，使所占用的土地面積大為減少，符合減容減量化的要求; 同時，垃圾焚燒余熱還可供熱、發電，達到資源再利用的目的 。

　　焚燒處理方法可使垃圾減容90%、 減量75%，我國將焚燒灰渣分為爐渣和飛 灰 。爐渣是指燃燒后剩余在爐床上的產物， 而飛灰是指在煙氣凈化系統收集而 得到的殘余物： 包括煙灰 、 注入的吸附劑 、 煙道氣的冷凝產物與反應產物 。

　　飛灰中成分可以按酸堿特性的不同大致分為3類， 主要包括SiO2 、Al2 O3 、P2 O5 等酸性物質和CaO、Fe2 O3 、CuO、TiO2 、K2 O、Na2 O等堿性物質以及金屬氯化物 等鹽類物質。3類成分的大致分布對飛灰的熔融特性 、技術選擇 、 處理效果等有 重要影響 。酸性氧化物通常使飛灰熔點升高， 增加熔融處理的難度， 而堿性氧 化物則使灰熔點降低 。氯化物則會阻礙水泥水化過程， 它不僅會增加固化體中 重金屬的可溶性， 而且使得飛灰中的二惡英很難通過水泥固化或化學藥劑處理 實現分解破壞 。

　　垃圾焚燒產生的灰渣包括從焚燒爐的底灰 (Bottom Ash，BA) ， 由煙氣 凈化產生的空氣污染控制殘渣 (Air Pollution Control Residues，APCR) 兩種 。 主要是不可燃的無機物以及部分未燃盡的可燃有機物 。根據垃圾組成的不同 ， 灰渣的數量一般為垃圾焚燒前總重量的5%-20%。 灰渣特別是飛灰中含有一定量 的有害物質， 若重金屬未經處理直接排放， 將會污染土壤和地下水， 對環境造成危害 。 另一方面， 由于灰渣中含有一定數量的鐵 、 銅 、 鋅 、鉻等重金屬物質 ， 有回收利用價值， 故又可作為一種資源開發利用 。 因此， 焚燒灰渣既有它的 污染性， 又有其資源特性 。焚燒灰渣的處理是城市垃圾焚燒工藝的一個必不可少的組成部分 。

 

　　第二章 灰渣金屬回收工藝

　　一 、工藝流程說明：

　　焚燒爐內爐渣和收集的飛灰集中后進入處理第一單元金屬回收單元，由鏟車送入灰渣斗， 經由一級傳送帶進入強除鐵器， 分離出來的金屬直接回收; 剩余灰渣經由第二級傳送帶進入強除鐵器， 分離出來的金屬直接回收; 剩余灰渣進入圓筒除鐵器， 分離物一次經過打砂機， 選鐵機， 再到搖床， 出來金屬直接回收; 最后剩余灰渣經過破碎機和跳汰機， 選出來的金屬成分經搖床后回收， 不能回收部分直接進入第二單元綜 合循環池單元 。經金屬回收后的剩余灰渣一次經過沉砂池， 沉淀池， 濾沙池 后進入回用水循環池， 用于金屬回收單元 。該工藝每天的用水量約為50m3 。 二 、設計基本條件及產品產量該處理工程進實配置系統設計規模為400t/d， 分2級傳送帶 。 四套處理流程。 該系統作業制度為二班制， 作業時間為8小時/班 。每天處理灰渣400噸， 經 各處理工序后， 可回收金屬約0.5噸。

 

 

　　三 、主要設備

　　1、 主要設備的選型原則 整個工藝能否正常運轉， 很大程度取決于各類機械 設備的正確選型， 因此本工程設備選型原則為： 設備運轉可靠，維修、維護 簡單; 設備大型化， 減少系列數; 節能; 盡量選用標準定型設備。

　　2、 主要設備詳見設備表， 主要參數如下：

　　(1) 搖床：

　　總功率：1 . 1KW， 沖飲：300-330次/min， 處理量：16-36t/h，

　　沖程：12- 14mm， 清洗水量：1 - 1.5t/h， 外形尺寸：4500*1830mm

　　整機重量：1 . 1t。

　　(2) 輸送帶：

　　適用帶度：500mm—2000mm， 流量：0 . 1—2000 t/h，

　　計量精度： ±0.25%— ±0. 1%(累積量)， 適用帶速： ≤2.0m/s，

　　物料溫度： ≤80℃， 傾角： ≤18℃，

　　瞬時流量：kg/min(4-20mA) ， 噸脈沖： 任意設定 (NPN、CE結)

　　流量上限： 繼電器觸點， 流量下限： 繼電器觸點。

　　(3) 除鐵機

　　驅動功率：1 .5KW， 適應帶度：500mm，

　　磁場強度： ≥60mT， 物料厚度： <100mm，

　　額定吊高：150mm， 重量：950kg。

　　(4) 圓筒除鐵機

　　筒徑：100mm， 帶度：1200mm， 筒長：1400mm，

　　表磁感應強度：4000Gs， 筒體轉速：20-30r/min， 整機重量：1 .58t， 處理能力： 粉狀物料除鐵 20t/h， 塊狀物料除鐵 180t/h，

　　(5) 選鐵機

　　電機功率：2 .2KW 圓筒尺寸：600*1800mm

　　處理能力：15-30t/h 筒表面最高磁感應強度：170mT

　　筒體轉速：40r/min 重量：1340kg

　　(6) 鋸齒波型跳汰機

　　總功率：7 .5KW 沖次：80-120次/min 處理量：10-15t/h

　　給礦粒度： ﹤10mm 篩下補給水量：1-3m3

　　補給水壓力： ≥0.05MPa 跳汰室面積：4 .86m2

　　外形尺寸：3600*2000*2600mm 整機重量：4 .5t

　　(7)JZR350- 11D型攪拌機

　　出料容量：350L 進料容量：560L 攪拌筒額定轉速：13r.p.m 生產率：10-14m3 /h 發動機功率：5 .5KW 動力源： 電機

　　最大拖行速度：20Km/h 外形尺寸：2765*2140*3000mm

　　空載質量：1420Kg 鋼絲繩提升翻斗

　　(8) 立式復合破碎機

　　進料粒徑： ﹤120mm 出料粒徑： ≤3-5mm; 60-90%

　　處理能力：20-40t/h 主軸轉速：760r/min 電機功率：45KW

　　外形尺寸：2600*1400*1900mm

　　(9) 打砂機

　　轉子寬度：800*400mm 進料口尺寸：400*185mm

　　進料粒徑： <120mm 出料粒徑： ≤5mm

　　處理能力：20-30t/h 功率：37-45KW

　　第三章 爐渣的資源化利用

　　一 、 爐渣的組成

　　底灰 (即爐渣) 是灰渣的主要部分， 呈黑褐色， 大約占灰渣總質量的80%-90%。爐渣含水率10.5%∼ 19.0%， 熱灼減率1.4%∼ 3.5%， 低熱灼減率反映出其良好的焚燒效果 。 底灰是由熔渣 、 玻璃 、 陶瓷類物質碎片 、 鐵和其他金屬 、 及其他一些 不可燃物質， 以及沒有燃燒完全的有機物所組成的不均勻混合物 。 大顆粒爐渣 (>20mm)以陶瓷/磚塊和鐵為主， 兩種物質的質量百分比隨著粒徑的減小而減小; 小顆粒爐渣(<20mm)則主要為熔渣和玻璃其含量隨著粒徑的減小而增多， 這主要是由于這些物質的物理性質和在爐排中移動時所受的撞擊力不同而造成的 。 因焚燒 1t生活垃圾約產生 200∼ 250kg 爐渣， 1年約產生8∼ 11萬t左右的爐渣。

　　二 、爐渣的分揀工藝

　　爐渣中鐵的總含量在5%∼ 8%， 目前國內的爐渣分揀主要是分揀爐渣中的鐵 。 爐排中燃盡的爐渣掉落到除渣機中， 通過水的降溫， 液壓式除渣機將冷卻后的爐 渣瀝干后送入皮帶輸送機， 在皮帶輸送機的轉換端頭加裝多級除鐵器， 利用磁 鐵將金屬鐵分揀出來， 為進一步提高分揀效果， 工廠中一般在爐渣輸送過程中 配置振動裝置和破碎裝置， 加大分揀力度。

　　三 、爐渣的資源化利用

　　1、 爐渣的性質

　　爐渣粒徑分布主要集中在 2∼ 50mm的范圍內(占61. 1%∼ 77.2%)， 基本符合道路建 材(骨料 、 級配碎石或級配礫石等)的級配要求 。 爐渣溶解鹽量較低， 僅為 0. 8%∼1.0%， 因此爐渣處理處置時因溶解鹽污染地下水的可能性較小 。 爐渣pH 緩沖能 力較強， 初始 pH 值 (蒸餾水浸出， 液固比為5: 1) 在11.5以上， 能有效抑制重金 屬的浸出 。 因此， 爐渣是很好的建筑材料， 只要管理得當， 可以做到環保資源化利用。

　　2、 爐渣制免燒磚的優勢

　　爐渣制免燒磚可利用垃圾焚燒爐渣作為主要原料， 含量80%(包括骨料)以上， 變 廢為寶， 化害為利 。免燒磚項目極具市場競爭優勢， 國家嚴格限制粘土磚的生 產， 免燒磚則不用粘土作原料， 不需煤炭作為燃料， 保護耕地， 保護環境 。制 磚均為機械化生產， 生產工藝簡單， 易于掌握， 各地均可適用 。生產免燒磚是 物料進入標準模箱后， 通過設備下壓和高頻定向震動雙向作用成型， 該磚外觀 十分規整 、 制品密實度高， 各項技術指標優于粘土燒結磚 。 目前在所有利用工 業廢渣生產建材的技術中， 免燒磚項目投資最少， 見效最快。

　　3、 制磚工藝

　　爐渣經分揀后通過輸送系統 、 配料系統 、攪拌系統 、布料系統 、成型系統 、脫 模系統 、 出坯系統 、 自動疊板系統 、 液壓系統 、 電器控制系統等 。將爐渣 、水 泥 、石子 、石粉以4:15:15:15的比例壓制成型， 達到資源化利用的目的 。例如可 用于噴砂丸 、混凝土的骨料 、路基 、堤壩 、透水磚 、瓷磚和地面鋪設磚 、建筑 與裝飾材料等等。

　　四 、爐渣凈化處理技術方案

　　從垃圾焚燒爐出來的爐渣， 組成成份混雜， 且顆粒不均勻， 無法直接用作建筑 材料， 因此需要通過爐渣凈化處理工程， 分離爐渣中的未完全燃燒垃圾及提取 金屬， 并將爐渣粉碎至建筑材料所要求的顆粒大小 。焚燒廠經焚燒產生的爐渣 運送至爐渣儲存區， 通過鏟車將爐渣送入料斗 。料斗上安裝專用的振動器分離 器， 可以把未完全燃燒的垃圾及大塊爐渣分離出來 。然后經皮帶運送機輸送入 濕式打砂機進行粉碎 。皮帶運送機上方設置磁力除鐵器， 可以將大件金屬回收， 減少打砂機的磨損率 。打砂機能將爐渣中100毫米以下的燒結的渣塊 、石塊或混 凝土塊等堅硬的物質充分打碎， 可以根據制磚廠的要求將渣粒粉碎在預定的細 度， 目前可以調整到1-4mm左右。

　　經過打砂機粉碎后的爐渣進入鋸齒波跳汰機， 該設備根據跳汰床層理論分層

　　規律， 其跳汰脈動曲線呈鋸齒形， 使上升水流快于下降水流， 使渣粉中的重 顆粒物質得到充分沉降， 因此比重較重的金屬隨著下降水流流入跳汰機底部， 通過管路排至搖床; 而經過分層的較輕的物質在跳汰機床層的上部直接流入 處理后爐渣堆放區暫存， 經集中后運往制磚廠 。顆粒很細的爐渣， 通過循環 池沉淀， 送到水泥廠烘干， 研磨， 作為水泥的外摻材， 用于混泥土路面磚的 制作 。未完全燃燒的垃圾再送回垃圾焚燒廠焚燒， 分離出來的金屬進行回收。 (1) 篩選及一級破碎： 經焚燒產生的爐渣， 組成成份混雜， 為防止流水線設 備損壞， 需要對爐渣進行一次篩選及一級破碎 。爐渣由鏟車送入料斗， 通過 傳送帶輸送進篩選滾籠進料口 。滾籠是可以連續旋轉的喇叭狀篩網 。爐渣由 喇叭狀滾籠小口端進入， 經過旋轉的滾籠后， 直徑小于100mm的爐渣顆粒透 過滾籠側面網孔流出， 進入下一道工序。

　　(2) 一級磁選： 經過旋轉的滾籠后， 直徑小于100mm的爐渣顆粒透過滾籠側 面網孔， 流入料斗， 由料口底部均勻流出， 均勻分布在傳送帶上 。傳送帶上 方設置懸掛式磁力除鐵器 。 當爐渣隨傳送帶經過懸掛式磁力除鐵器下方時 ， 爐渣中的磁性金屬被磁選出來， 通過輸送金屬的傳送帶送去除雜分離及金屬 分類。

　　(3) 二級破碎： 經過一級磁選后的爐渣， 通過傳送帶送入打砂機， 同時打砂 機進料口有沖洗水連續注入 。爐渣在濕式打砂機內進行粉碎， 粉碎后的渣粒 隨沖洗水流出打砂機 。打砂機能將爐渣中100mm以下的渣塊 、石塊及混泥土 塊等堅硬的物質充分打碎， 根據制磚廠或水泥廠的要求， 可以將爐渣粉碎成 規定的顆粒大小， 目前的技術可以將顆粒細度調整到1-4mm左右。

　　(4) 二級磁選： 濕式打砂機出口設置滾筒式磁力除鐵器， 由濕式打砂機出口 流出的爐渣及沖洗水混和物， 流經滾筒式磁力除鐵器下方， 爐渣中所含有磁 性金屬被二級磁選出來， 通過輸送金屬的傳送帶送去除雜分離及金屬分類。

　　(5) 浮力重選其他金屬： 經二級磁選后的爐渣及沖洗水混和物， 流入鋸齒波

　　跳汰機 。鋸齒波跳汰機根據跳汰床層理論分層規律， 其跳汰脈動曲線呈鋸齒 形， 上升水流快于下降水流， 使爐渣中的重顆粒物質得到充分沉降， 因此比 重較重的金屬顆粒隨著下降水流沉降到跳汰機床層底部; 而比重較輕的物質 (基本上已經去除了所有金屬物質) 則分布在跳汰機床層的上部， 隨水流經 跳汰機出料口流入渣池 (凈化后爐渣暫存區) 。沉降于跳汰機床層底部比重 較重的金屬混雜物， 被定期清理出來， 進行金屬分類。

　　(6) 非金屬尾沙沉淀： 已去除所有金屬物質后的爐渣砂粒， 隨水流經跳汰機 出料口流入渣池 (凈化后爐渣暫存區) 。渣池設隔柵排水口， 工藝水經過過 濾后， 流入廢水處理系統 。濾水后的成品爐渣經集中后送往水泥廠 、混泥土 砌塊磚廠 、混泥土攪拌站等處， 作為替代河沙 、 細石骨料使用。

　　(7) 回收金屬分類： 從爐渣中回收的金屬， 區分為強磁性及弱磁性兩類， 因 此需要對回收金屬進行分類， 同時要去除金屬中混雜的泥沙 。我們利用搖床 去除金屬中混雜的泥沙， 同時采用懸吊式磁力除鐵器區分強磁性及弱磁性兩 類金屬 。去除泥沙的過程是在具有雙曲波床面上進行的， 比重和粒度不同的 礦粒沿著各自的運動方向逐漸沿對角線呈扇形流下， 分別從精礦端的尾礦端 的不同區域排出， 金屬集中在精礦端， 而泥沙則由尾礦端排至廢水處理系統。 在搖床的精礦端上方， 設置懸掛式磁力除鐵器， 流經其下方的強磁性金屬被 磁選出來， 而弱磁性金屬則由搖床精礦端出口收集。

　　(8) 工藝水流程： 濕式打砂機沖洗水及跳汰機補給水 (脈動分層用) 均通過 跳汰機排入渣池 (凈化后爐渣暫存區) 。在處理后爐渣儲存區底部經過隔柵 阻隔渣粒后， 導入循環水池， 可以循環利用; 搖床補給水隨搖床尾礦端的泥 沙排到循環水池 。循環水池的水經沉淀過濾后， 可循環使用 。循環水池可以 收集雨水 、部分河道水以及垃圾焚燒發電廠經過污水處理以后的中水進行回 收利用 。整個處理過程沒有對外排放污水的情況， 做到了污水的“零排放”。

　　五 、凈化后爐渣制作路面磚的技術方案

　　垃圾焚燒發電廠的爐渣， 經凈化后用于制作混泥土路面磚 。爐渣混泥土路面 磚坯體成型， 主要由路面磚塊成型機完成。

　　(1)混合料攪拌與成型

　　混合料須經攪拌機強制攪拌 、捏合制成坯料， 然后經過成型機擠壓成型。 其整個成型過程的工藝流程是： 混合料攪拌是爐渣混泥土路面磚生產的 關鍵工藝， 決定坯體成型強度的高低 。在操作上必須環環扣緊， 從嚴把 關。

　　(2) 混合料攪拌加工

　　混合料的適度濕化及攪拌的均勻程度， 對坯體的外形和內在質量有很大 影響 。集料應先行干混， 然后加入相應量的含有適量減水劑的水進行濕 混， 將集料高度混勻。

　　(3) 混泥土擠壓成型

　　混泥土擠壓成型過程決定路面磚坯體的密實度和成品強度， 是決定磚體 質量的關鍵工藝 。擠壓成型工藝的運作程序是： 皮帶運輸機將半干性混 泥土輸入路面磚塊成型機; 成型機的壓力系統將混泥土往模具內均勻推 進 、 液壓擠實， 形成坯條; 振動機將坯條進一步振動密實， 坯條產生的 推力推動成型機向前壓實， 通過成型機上的抹光板抹光; 擠壓機產出連 續的坯條， 經同步切割機自動切割成塊狀坯體 。成型后運送到養護車間。 (4) 坯體的養護

　　自然養護是將坯體連同托板一起平穩放入坯場， 蓋上塑料薄膜保溫保濕 養護， 以提高坯體的早期強度 。靜養24h后， 便可進行坯場碼垛覆蓋 ， 灑水養護; 也可放入塑料大棚內， 利用太陽能養護 。每天灑水的次數應 視氣候 、季節而定， 灑水量以保持坯體的潮濕狀態為度， 以維持水泥水 化反應的正常進行 。養護兩周后揭掉坯體上的覆蓋物， 自然養護至滿28 天便可出廠。

　　(5) 成品檢驗和堆放

　　爐渣混泥土路面磚塊成品應先行檢驗， 合格后按強度等級 、質量等級分 別堆放， 并編號加以標明。

　　六 、凈化后爐渣制作水泥的技術方案

　　(1) 破碎及預均化

　　水泥生產過程中， 大部分原料要進行破碎， 如石灰石 、黏土 、鐵礦石及煤等 。 石灰石是生產水泥用量最大的原料， 開采后的粒度較大， 硬度較高， 因此石灰 石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。

　　預均化技術就是在原料的存 、取過程中， 運用科學的堆取料技術， 實現原料的 初步均化， 使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。

　　(2) 生料準備

　　水泥生產過程中， 每生產1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料 (包括各種原料 、 燃料 、熟料 、混合料 、石膏) ， 據統計， 干法水泥生產線粉磨作業需要消耗的 動力約占全廠動力的60%以上， 其中生料粉磨占30%以上， 煤磨占約3%， 水泥 粉磨約占40%。 因此， 合理選擇粉磨設備和工藝流程， 優化工藝參數， 正確操 作， 控制作業制度， 對保證產品質量 、 降低能耗具有重大意義。

　　(3) 生料均化

　　新型干法水泥生產過程中， 穩定入窖生料成分是穩定熟料燒成熱工制度的前提， 生料均化系統起著穩定入窖生料成分的最后一道把關作用。

　　(4) 預熱分解

　　把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成， 代替回轉窖部分功能， 達到縮短回 窖長度， 同時使窖內以堆積狀態進行氣料換熱過程， 移到預熱器內在懸浮狀態 下進行， 使生料能夠同窖內排出的熾熱氣體充分混合， 增大了氣料接觸面積 ， 傳熱速度快， 熱交換效率高， 達到提高窖系統生產效率 、 降低熟料燒成熱耗的 目的 。換熱80%在入口管道內進行的 。喂入預熱器管道中的生料， 在與高速上 升氣流的沖擊下， 物料折轉向上隨氣流運動， 同時被分散 。 當氣流攜帶料粉進 入旋風筒后， 被迫在旋風筒筒體與內筒 (排氣管) 之間的環狀空間內做旋轉流 動， 并且一邊旋轉一邊向下運動， 由筒體到錐體， 一直可以延伸到錐體的端部， 然后轉而向上旋轉上升， 由排氣管排出 。預分解技術的出現是水泥煅燒工藝的 一次技術飛躍 。它是在預熱器和回轉窖之間增設分解爐和利用窖尾上升煙道 ， 設燃料噴入裝置， 使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程， 在 分解爐內以懸浮態或流化態下迅速進

　　行， 使入窖生料的分解率提高到90%以上 。將原來在回轉窖內進行的碳酸鹽

　　分解任務， 移到分解爐內進行; 燃料大部分從分解爐內加入， 少部分由窖頭 加入， 減輕了窖內煅燒帶的熱負荷， 延長了襯料壽命， 有利于生產大型化; 由于燃料與生料混合均勻， 燃料燃燒熱及時傳遞給物料， 使燃燒 、換熱及碳 酸鹽分解過程得到優化 。 因而具有優質 、 高效 、低耗等一系列優良性能及特 點 。生料在旋風預熱器中完成預熱和預分解后， 下一道工序是進入回轉窖中 進行熟料的燒成 。在回轉窖中碳酸鹽進一步的迅速分解并發生一系列的固相 反應， 生成水泥熟料中等礦物 。隨著物料溫度升高時等礦物會變成液相， 溶 解于液相中的和進行反應生成大量 (熟料) 。熟料燒成后， 溫度開始降低 。 最后由水泥熟料冷卻機將回轉窖卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送 、貯存庫和 水泥磨所能承受的溫度， 同時回收高溫熟料的顯熱， 提高系統的熱效率和熟 較質量。

　　(5) 水泥粉磨

　　水泥粉磨是水泥制造的最后工序， 也是耗電最多的工序 。其主要功能在于將 水泥熟料 (及膠凝劑 、性能調節材料等) 粉磨至適宜的粒度 (以細度 、 比表 面積等表示) ， 形成一定的顆粒級配， 增大其水化面積， 加速水化速度， 滿 足水泥漿體凝結 、硬化要求。

　　(6) 水泥包裝 水泥出廠有袋裝和散裝兩種發運方式。