【摘 要】立足于焚燒爐渣資源化利用現(xiàn)狀，對(duì)幾種典型的資源化利用技術(shù)進(jìn)行分析，包括金屬回收、制成免燒磚與路基填充料，最后通過案例分析的方式，對(duì)爐渣處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用，如垃圾焚燒系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、爐渣飛灰處理系統(tǒng)等等，力求爐渣得到無害處理，資源化利用率得到顯著提高。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾焚燒；爐渣；資源利用

引 言

在城市化不斷深入之下，生活垃圾數(shù)量不斷增加，為了實(shí)現(xiàn)生活垃圾無害化處理，垃圾焚燒與利用技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)相關(guān)文件明確規(guī)定， 焚燒爐渣以一般固體廢棄物處理，并對(duì)此類廢棄物的綜合利用標(biāo)準(zhǔn)加以明確，各項(xiàng)資源化利用技術(shù)日益成熟，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 焚燒爐渣資源化利用現(xiàn)狀

早在幾十年前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家便開始對(duì)生活垃圾焚燒資源利用進(jìn)行研究，主要從環(huán)境影響與資源利用方面著手，對(duì)焚燒廠中產(chǎn)生的飛灰與爐渣進(jìn)行收集和處理，使其變成二次資源投入使用。爐渣是生活垃圾焚燒的產(chǎn)物， 占垃圾總重量的20% ~30% ，飛灰約占0.5%左右。據(jù)調(diào)查，2019年全國(guó)共有5932t生活垃圾進(jìn)行焚燒，產(chǎn)生520~780萬t的爐渣，飛灰量約13萬t，在無形中增加了爐渣的處理難度，填埋場(chǎng)的用地資源日益緊張。為了節(jié)約填埋用地、降低處理成本，可通過爐渣再利用的方式來實(shí)現(xiàn)。

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，主要通過衛(wèi)生填埋與資源利用等方式對(duì)爐渣進(jìn)行處理，歐盟國(guó)家的爐渣利用率位居第一，超過總體的50% 。我國(guó)相關(guān)規(guī)定指出，爐渣可直接投入衛(wèi)生填埋場(chǎng)中處理，但由于飛灰中含有二噁英等有害物質(zhì)，需要進(jìn)行特殊處理后，使有害物質(zhì)含量降低到允許范圍內(nèi)，才可進(jìn)行衛(wèi)生填埋，否則將其當(dāng)作危險(xiǎn)廢棄物處理。從理化性質(zhì)上來看，爐渣具有骨料特性，內(nèi)部重金屬含量、溶解鹽較低，無放射性危害，在資源利用時(shí)對(duì)環(huán)境的干擾較小，且爐渣中有機(jī)物含量相對(duì)較少，強(qiáng)度高，可將其制作成建筑材料投入到土木工程中?，F(xiàn)階段，爐渣資源主要被用來制作成集料與覆蓋材料，應(yīng)用到道路工程與填埋場(chǎng)之中。

2 生活垃圾焚燒爐渣資源化利用技術(shù)

2.1 爐渣預(yù)處理與金屬回收

為了促進(jìn)爐渣資源的優(yōu)化利用，需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，利用篩分裝置將直徑低于100 mm 的顆粒選出進(jìn)入后續(xù)環(huán)節(jié)，體積超過100mm 的金屬進(jìn)行破碎，人工挑出未徹底燃燒的垃圾，集中送回焚燒爐中重新焚燒。整個(gè)工藝無需對(duì)外排水，真正做到污水野零排放冶。據(jù)調(diào)查，爐渣中含有一定的廢舊金屬，如鐵、銅、鋁等等，一般可回收的金屬含量為5% ~8% ，具有一定的回收價(jià)值，可再次利用。通過對(duì)爐渣中金屬回收性的研究顯示，爐渣中鐵、銅、鋁的回收率分別為14.8%、52.7%與73.1% 。由此可見，爐渣內(nèi)部有價(jià)金屬的可回收率相對(duì)較高，回收處理具有一定的可行性。

2.2 制作環(huán)保磚

在預(yù)處理后，爐渣的含水率約為2%，密度約為1250kg/m3，吸水率約為9% ，利用飽和酸鈉溶液經(jīng)過5次浸泡與烘干后，爐渣質(zhì)量損失為4.31%左右，堅(jiān)固性符合免燒磚的相關(guān)要求。目前，在美國(guó)與荷蘭等地已經(jīng)將生活垃圾焚燒的爐渣制作成建筑材料，應(yīng)用到工程建設(shè)之中，使用較為頻繁的制作方式是將爐渣與骨料按特定比例混合后，與水泥、水?dāng)嚢韬笮纬苫炷链u。美國(guó)針對(duì)此類免燒磚對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，在海底利用免燒磚建成兩座人工暗礁， 并對(duì)周圍環(huán)境變化進(jìn)行連續(xù)6年的跟蹤調(diào)查，結(jié)果顯示，免燒磚中無有毒成分，滿足混凝土替代骨料的要求。Rothel等利用此類免燒磚建設(shè)船庫(kù)，并對(duì)建筑內(nèi)部的空氣質(zhì)量進(jìn)行為期2年半的監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示，建筑內(nèi)部空氣中的顆粒態(tài) PC-DD、TSP、揮發(fā)有機(jī)物等均未出現(xiàn)明顯改變，由此可見，爐渣中的污染物被鎖定在水泥磚中。從總體上來看，在工程實(shí)踐與環(huán)保層面來看，利用爐渣制作環(huán)保磚十分可行。

2.3 制成路基填充料

在物化性質(zhì)、工程特性方面，爐渣與輕質(zhì)天然骨料較為相似。經(jīng)過工藝處理后的爐渣可與瀝青、水泥等材料一同鋪設(shè)路面。針對(duì)此類混合料的金屬元素滲出情況進(jìn)行檢測(cè)可知，鎘、鉛與鋅的釋放量相對(duì)較低，通過對(duì)環(huán)境、人類健康、生命周期等因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)管理技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)之間存在緊密聯(lián)系，如若管理技術(shù)科學(xué)合理，可有效降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不良干擾。在美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家中，已經(jīng)成功地將爐渣應(yīng)用到停車場(chǎng)、道路等地基填充之中，在我國(guó)也較為普遍，例如，上海苗圃路便是典型的成功案例。針對(duì)路表彎沉、路況、基層強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)爐渣在基層材料中的應(yīng)用十分可行，且長(zhǎng)期應(yīng)用后依然效果良好。

3 工程方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目建設(shè)于玉溪市紅塔區(qū)，總占地面積70 982.6m2 ，廠址為山地，但存在雨水沖刷形成的山坳，用地條件一般。廠內(nèi)功能分區(qū)明確，包括生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)域輔助生產(chǎn)區(qū)，各項(xiàng)設(shè)施組成一個(gè)協(xié)調(diào)整體，具有安全、美觀、成本低等特點(diǎn)。

3.1 垃圾焚燒系統(tǒng)

在本項(xiàng)目中，焚燒爐屬于核心設(shè)備，對(duì)焚燒發(fā)電工藝路線與造價(jià)具有決定作用。在該系統(tǒng)中，爐排面由多個(gè)爐瓦連接而成，爐排片相互重疊，動(dòng)靜結(jié)合，每排之間錯(cuò)開，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)促進(jìn)排片交替運(yùn)動(dòng)，使垃圾充分?jǐn)嚢枧c翻滾，提高燃燒效率，垃圾受自重與爐排推力的作用，直接進(jìn)入渣斗之中。爐排分為干燥、燃燒與燃盡三段，空氣從爐排下方經(jīng)過中間縫隙進(jìn)入爐膛，起到助燃作用。該系統(tǒng)的另一部分為出渣機(jī)，可將燃燒完畢的灰渣推出爐外，如圖1所示。在該設(shè)備運(yùn)行中，可將殘留的污水去除，使灰渣的含水量處于 15% ~25% 之間，機(jī)內(nèi)水溫始終低于60℃。

3.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

通過液壓油缸對(duì)出渣裝置、爐排等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有單獨(dú)的控制閥，可將電機(jī)、油缸、油壓泵等均匯集到同一個(gè)平臺(tái)中，以此減少管道數(shù)量，有效預(yù)防管道銜接處出現(xiàn)泄漏。將各個(gè)油缸的集油口匯集到相同之處，在各個(gè)端口設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)口，通過結(jié)構(gòu)判斷調(diào)壓情況，為調(diào)壓工作提供便利。在同一個(gè)位置可對(duì)液壓油溫度計(jì)、壓力表、油量機(jī)等設(shè)備的壓力進(jìn)行調(diào)整，將電氣控制部件的電線均收納到中央集束柜中，為外接線提供更多便利。在液壓系統(tǒng)運(yùn)行中，液壓站不但能夠就地控制，還支持 DCS系統(tǒng)控制。

3.3 煙氣凈化系統(tǒng)

鍋爐出口的煙氣溫度范圍為190℃~240℃，煙氣經(jīng)過煙道進(jìn)入反應(yīng)塔上方的溶液噴射系統(tǒng)中。溶液中的主要成分為石灰漿，與煙氣中的酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，溶液中水分蒸發(fā)，使煙氣溫度下降，在反應(yīng)塔的出口處溫度為155℃左右，經(jīng)過煙道進(jìn)入除塵器之中。在除塵器與反應(yīng)塔煙道中設(shè)置了Ca(OH)2干粉噴射系統(tǒng)，噴射粉末吸附在布袋上與煙氣充分混合，煙氣中的二噁英、重金屬、粉塵等污染物被活性炭吸附后分離，經(jīng)過灰斗排出，由輸送設(shè)備將其送到灰倉(cāng)中。從除塵器中傳出的煙氣為清潔型，經(jīng)過80m高的煙囪排入大氣。

3.4 爐渣飛灰處理系統(tǒng)

飛灰由煙氣凈化而產(chǎn)生，該系統(tǒng)采用機(jī)械傳輸?shù)姆绞剑瑢⒎贌€中收集的飛灰排放至刮板輸送機(jī)中，利用提升機(jī)運(yùn)送到飛灰貯倉(cāng)上方，經(jīng)過輸送機(jī)分配到兩個(gè)貯倉(cāng)中，由水泥罐車將水泥運(yùn)送到水泥料倉(cāng)，將飛灰與水泥按照特定比例計(jì)量后運(yùn)送到混煉機(jī)中，并對(duì)物料充分?jǐn)嚢?，按照比例加入水、水泥、螯合劑等，加入量與飛灰重量相接近，加水量為飛灰重量的15%，加水泥量為飛灰重量的3% ，加螯合劑量為 25% ，具體的處理流程如圖2所示。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)生活垃圾焚燒爐渣進(jìn)行預(yù)處理后，使其成為多種資源得到綜合利用，在解決爐渣出路的同時(shí)還節(jié)省了物料。對(duì)于發(fā)電廠來說，應(yīng)采用科學(xué)完善的爐渣處理系統(tǒng)，使?fàn)t渣得到有效處理和凈化，有效緩解環(huán)保問題，推動(dòng)焚燒技術(shù)在國(guó)內(nèi)外不斷推廣和應(yīng)用，為環(huán)保工作做出更多貢獻(xiàn)。