摘要:

熱風爐焚燒工業(yè)和民用垃圾，熱水、熱氣余熱發(fā)電等綜合利用

一、熱風爐簡介：

在研究與開發(fā)熱風爐的綜合利用問題，我公司在全國大部分礦渣微粉烘干立磨生產(chǎn)線配置高效節(jié)能型熱風爐之中，其中供熱能力大都為25GJ/Hr、55GJ/Hr、70GJ/Hr和100GJ/Hr、135GJ/Hr等各種型號，分別配置不同型號的礦渣微粉烘干立磨，其熱風爐的有效容積分別為37NM3、74.98NM3、104.6NM3、149.52NM3、201.8NM3等各種標準爐膛。（以上為標準煤耗，標準狀態(tài)下爐膛容積、實際爐膛容積，應(yīng)根據(jù)當?shù)孛旱陌l(fā)熱值及有關(guān)其它參數(shù)進行修正換算，而實際爐膛容積均比這些參數(shù)大許多）。

按耗標煤量來算分別為：850NKg.煤/Hr、1714NKg.煤/Hr、2391NKg.煤/Hr、3229NKg.煤/Hr。

高效節(jié)能擴散式噴煤燃燒爐（熱風爐國家專利）基本結(jié)構(gòu)如下：

1—煤粉燃燒器；2—燃燒室爐膛；3—第一混合室；4—第二混合室；

5—混合室出渣斗；6—燃燒室出渣斗；7—出渣小車；

在原熱風爐生產(chǎn)線之中，如供熱能力為70GJ/Hr的熱風爐，主要功能是提供合格的風溫與風量，通過熱風管的輸送，約8萬的熱風量供礦渣微粉立磨，生產(chǎn)約100噸礦渣微粉/每小時。礦渣微粉烘干立磨系統(tǒng)其主要功能是將初水份15%～20%的濕礦渣，烘干至終水份1%以下，以表面積430M2/kg左右的微粉礦渣作為水泥原料中的混合物，作為礦渣微粉生產(chǎn)線來講，一路為負壓生產(chǎn)。整個生產(chǎn)線只有一個對外排放的煙筒，總投資按規(guī)模大小0.8億～2億人民幣不等。就目前各地投資建成的礦渣微粉生產(chǎn)線來講，其對外排放的廢氣含塵量全部達到或超過最新國家環(huán)保要求。對烘干礦渣來講，不像水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料，只進行一種物理變化（物料脫水反應(yīng)），產(chǎn)品質(zhì)量標準簡單唯一，而水泥回轉(zhuǎn)窯或其它的化工回轉(zhuǎn)窯，在煅燒物料還要產(chǎn)生嚴格的化學(xué)反應(yīng)，嚴格控制各種物料通過煅燒后的化學(xué)配比。這樣給礦渣微粉生產(chǎn)線的熱風爐帶來了極大的綜合利用空間。

礦渣微粉之中的熱風爐，正常的爐膛溫度為1150℃±50℃，爐膛出口溫度為800±50℃，通過熱風管逐級配風后，入立磨溫度為300℃左右，出口風溫為90℃±3℃左右，排入大氣的煙溫為露點以上，熱風爐負壓值為-15Pa～-30 Pa之間，熱風爐生產(chǎn)方式由PLC計算機控制，基本上無人值守（保潔工人除外）。

高效節(jié)能型擴散式噴煤燃燒爐（熱風爐）的功能就是滿足立磨所需的熱風量，其煤粉燃燼率為99%，爐渣為粉狀黃白色物料，其含碳量為1%左右，在礦渣微粉生產(chǎn)線之中，各廠家基本上全部回收到礦渣堆場綜合利用了。

二、熱風爐焚燒工業(yè)或民用垃圾的探索：

我國目前處理城市工業(yè)或民用垃圾的辦法，大部分在市郊建立大型垃圾處理場，采用方式基本為焚燒和填埋方式。單純的焚燒垃圾工業(yè)爐除產(chǎn)生大量的二惡英等廢氣之外，還必須增加燃燒系統(tǒng)，所燃燒材料全部為石化能源如天然氣、燃料油和原煤，這些燃料產(chǎn)品均為地球上日益減少不可再生的能源材料。

城市工業(yè)垃圾和民用垃圾采用填埋方式更不可取，除造成占用了大量的土地資源外，還會由于填埋于地下造成二次地下水資源和土壤的污染，對我國生態(tài)影響更大。

因此，對于我國廣大的科技人員都是值得關(guān)注的大事，同時對于我們也深感責任重大。經(jīng)我們多年的建設(shè)熱風爐經(jīng)驗來講，工業(yè)垃圾和民用垃圾可從如下圖加入（加料口與加料裝置還得工程設(shè)計而定）：

1— 工業(yè)可燃垃圾輸送系統(tǒng)；2—可燃垃圾；3—可燃垃圾入口

其它圖示如上圖一樣，將分類的可燃垃圾由輸入口按規(guī)定的速度與垃圾重量逐步進入1150℃燃燒室，可立即燃燒成粉狀物料進入下渣斗，按規(guī)定的時間內(nèi)進行機械排渣，排渣物進行化學(xué)分析合格后，回收于礦渣堆場，達到綜合利用的目的。從技術(shù)角度來講，這里有如下幾種問題急待解決：

1、工業(yè)垃圾與民用垃圾的分類：這點與城市垃圾焚燒爐的原理一樣，可燃物占垃圾總量不得少于50％；大塊垃圾應(yīng)通過破碎后，直徑小于250mm的塊狀物，進入爐膛燃燒。垃圾中的黑色金屬與有色金屬燃燒前進行分類，和燃燒完成后的爐渣分選回收（垃圾中的內(nèi)夾雜的有色金屬在小于1150℃環(huán)境中可能溶化成塊狀，很方便清除）。

2、節(jié)約煤耗：可燃垃圾的發(fā)熱值有多大，一般燃燒前無法計算，但現(xiàn)場燃燒后，根據(jù)礦渣立磨要求即可確定。我們的燃煤量要減多少，一般來講，我們的實際供應(yīng)配置立磨的熱風爐都比理論供熱能力（修正值）還要大30％左右，有很大的富余能力。如這樣可以做到一舉兩得即垃圾污染物被處理了，業(yè)主方可節(jié)約大量的煤耗。

3、爐渣處理：焚燒工業(yè)或民用垃圾后，產(chǎn)生的爐渣量比以前出渣量要增加許多，這有可能增加了業(yè)主方的工作量，對于產(chǎn)能達到1小時100余噸～200噸的大型礦渣立磨烘干生產(chǎn)線來講，其產(chǎn)品質(zhì)量影響是微乎其微的。但對于爐渣中的金屬物件必須分選后另行處理，不得進入立磨系統(tǒng)。如武漢亞東水泥有限公司有兩條這樣礦渣生產(chǎn)線配置的熱風爐，已經(jīng)做了好幾年的工業(yè)試驗，焚燒本廠內(nèi)可燃性工業(yè)或民用垃圾，在本廠內(nèi)全部消化掉。絕無“三廢”排出廠外，真正做到環(huán)境友好型無“三廢”污染的工業(yè)生產(chǎn)廠。

4、垃圾分選與堆放：垃圾的分選與來源進廠后，垃圾的堆放問題也是一個非常主要的問題。業(yè)主方在委托設(shè)計部進行工業(yè)設(shè)計時，完全沒有考慮到垃圾處理系統(tǒng)的設(shè)計，對于業(yè)主方也沒有必要去做這項工作。我們希望各地政府部門帶頭協(xié)調(diào)土地、城建規(guī)劃、環(huán)保、財政、稅務(wù)、銀行等各方面的關(guān)系，統(tǒng)一安排，給予各項優(yōu)惠政策。讓業(yè)主方受到實惠。同時要大力宣傳和提高我國公民對于工業(yè)與民用垃圾的分選堆放的環(huán)保意識。否則，這項環(huán)保節(jié)能工程仍只能停留在紙面上。

綜上所述，熱風爐焚燒工業(yè)垃圾及民用垃圾的可行性是明顯的，但是要用此熱風爐完全取代專用垃圾焚燒爐是不可行的，就像用水泥熟料回轉(zhuǎn)窯完全取代專用垃圾焚燒爐一樣的道理。各地的礦渣微粉生產(chǎn)線配置應(yīng)根據(jù)各地的具體情況因地制宜，通過技術(shù)改造吃掉部分當?shù)毓I(yè)垃圾或民用垃圾。做到利國利民，創(chuàng)建環(huán)境友好型社會。

三、熱風爐以及熱風管熱水、熱氣的綜合利用：

在實際建造的礦渣微粉生產(chǎn)線上的熱風爐都比原設(shè)計要求的熱風爐供熱能力要大許多。即富余能力要大30%~50%，因此，在熱風爐出口的熱風管上設(shè)置盤形水管，制造熱水或熱氣取走一部分熱能，產(chǎn)生的熱水或熱氣供應(yīng)業(yè)主方的職工洗澡與取暖之用，可大大減輕業(yè)主方的主體投資成本，特別是在北方的供熱能力在55 GT/Hr以上的大型熱風爐礦渣微粉生產(chǎn)線特別適用。示意圖如下：熱水（熱氣）及工業(yè)民用垃圾綜合利用熱風爐示意圖

在配置70GT/Hr~135 GT/Hr的大型熱風爐，幾乎相當配置了一臺65GT/Hr的蒸汽（暖水）鍋爐，所產(chǎn)生熱水足已供應(yīng)全廠的熱水與取暖之用。而加上焚燒工業(yè)或民用垃圾所產(chǎn)生的熱能把這部分的余熱能轉(zhuǎn)換成電能與當?shù)鼗虮緩S電網(wǎng)合并輸入和輸出，余熱發(fā)電就要求設(shè)計部門與電力部門予留適當?shù)牡胤?，以便今后上余熱發(fā)電機組，或同時投資一并設(shè)計完成。

四、結(jié)論：

礦渣微粉生產(chǎn)線所產(chǎn)出產(chǎn)品的原料是鋼鐵廠高爐所產(chǎn)生的廢渣，是綜合再利用的好項目，而該生產(chǎn)線將這些高爐的礦渣經(jīng)過烘干與研磨加工成合格細度的礦渣微粉送入水泥廠或商品混凝土站與水泥熟料粉按適當?shù)谋壤鶆蚧旌铣珊细竦牡V渣水泥。

作為該生產(chǎn)線，如能建議綜合節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)線，做出一個生產(chǎn)示范廠，為全國乃至國外都起到一個推廣作用。這在當今地球能源緊張與逐步枯竭的情況下，對我國環(huán)保節(jié)能工作都會產(chǎn)生一個巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。

作者：

呂復(fù)（1980.2-）工程師，武漢理工大學(xué)，計算機專業(yè)，長期從事工業(yè)窯爐熱工自動化控制設(shè)計與生產(chǎn)。

呂元（1977年2月—）澳大利亞昆士蘭理工大學(xué)，MBA、高級經(jīng)濟師

呂宜德（1947年—）高級熱工工程師、總工程師，長期從事工業(yè)爐窯設(shè)計、制造與生產(chǎn)。

參考文獻：

1、童志權(quán)?? 工業(yè)廢氣凈化與利用

2、牛學(xué)坤?? 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備

3、何堅???? 污染防治技術(shù)

4、范從振?? 鍋爐原理

5、韓昭論?? 燃料及燃燒

作者：呂復(fù)，呂元，呂宜德