摘要:
熱風(fēng)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(fēng)爐簡(jiǎn)介：
在研究與開發(fā)熱風(fēng)爐的綜合利用問(wèn)題，我公司在全國(guó)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(fēng)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(hào)，分別配置不同型號(hào)的礦渣微粉烘干立磨，其熱風(fēng)爐的有效容積分別為37NM3、74.98NM3、104.6NM3、149.52NM3、201.8NM3等各種標(biāo)準(zhǔn)爐膛。（以上為標(biāo)準(zhǔn)煤耗，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下爐膛容積、實(shí)際爐膛容積，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)孛旱陌l(fā)熱值及有關(guān)其它參數(shù)進(jìn)行修正換算，而實(shí)際爐膛容積均比這些參數(shù)大許多）。
按耗標(biāo)煤量來(lái)算分別為：850NKg.煤/Hr、1714NKg.煤/Hr、2391NKg.煤/Hr、3229NKg.煤/Hr。
高效節(jié)能擴(kuò)散式噴煤燃燒爐（熱風(fēng)爐國(guó)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(fēng)爐生產(chǎn)線之中，如供熱能力為70GJ/Hr的熱風(fēng)爐，主要功能是提供合格的風(fēng)溫與風(fēng)量，通過(guò)熱風(fēng)管的輸送，約8萬(wàn)的熱風(fēng)量供礦渣微粉立磨，生產(chǎn)約100噸礦渣微粉/每小時(shí)。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(lái)講，一路為負(fù)壓生產(chǎn)。整個(gè)生產(chǎn)線只有一個(gè)對(duì)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(lái)講，其對(duì)外排放的廢氣含塵量全部達(dá)到或超過(guò)最新國(guó)家環(huán)保要求。對(duì)烘干礦渣來(lái)講，不像水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料，只進(jìn)行一種物理變化（物料脫水反應(yīng)），產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)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(yán)格的化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)格控制各種物料通過(guò)煅燒后的化學(xué)配比。這樣給礦渣微粉生產(chǎn)線的熱風(fēng)爐帶來(lái)了極大的綜合利用空間。
礦渣微粉之中的熱風(fēng)爐，正常的爐膛溫度為1150℃±50℃，爐膛出口溫度為800±50℃，通過(guò)熱風(fēng)管逐級(jí)配風(fēng)后，入立磨溫度為300℃左右，出口風(fēng)溫為90℃±3℃左右，排入大氣的煙溫為露點(diǎn)以上，熱風(fēng)爐負(fù)壓值為-15Pa～-30 Pa之間，熱風(fēng)爐生產(chǎn)方式由PLC計(jì)算機(jī)控制，基本上無(wú)人值守（保潔工人除外）。
高效節(jié)能型擴(kuò)散式噴煤燃燒爐（熱風(fēng)爐）的功能就是滿足立磨所需的熱風(fēng)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(chǎng)綜合利用了。
二、熱風(fēng)爐焚燒工業(yè)或民用垃圾的探索：
我國(guó)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(chǎng)，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(huì)由于填埋于地下造成二次地下水資源和土壤的污染，對(duì)我國(guó)生態(tài)影響更大。
因此，對(duì)于我國(guó)廣大的科技人員都是值得關(guān)注的大事，同時(shí)對(duì)于我們也深感責(zé)任重大。經(jīng)我們多年的建設(shè)熱風(fēng)爐經(jīng)驗(yàn)來(lái)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(jì)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(jìn)入1150℃燃燒室，可立即燃燒成粉狀物料進(jìn)入下渣斗，按規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械排渣，排渣物進(jìn)行化學(xué)分析合格后，回收于礦渣堆場(chǎng)，達(dá)到綜合利用的目的。從技術(shù)角度來(lái)講，這里有如下幾種問(wèn)題急待解決：
1、工業(yè)垃圾與民用垃圾的分類：這點(diǎn)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(guò)破碎后，直徑小于250mm的塊狀物，進(jìn)入爐膛燃燒。垃圾中的黑色金屬與有色金屬燃燒前進(jìn)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(wú)法計(jì)算，但現(xiàn)場(chǎng)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(lái)講，我們的實(shí)際供應(yīng)配置立磨的熱風(fēng)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(duì)于產(chǎn)能達(dá)到1小時(shí)100余噸～200噸的大型礦渣立磨烘干生產(chǎn)線來(lái)講，其產(chǎn)品質(zhì)量影響是微乎其微的。但對(duì)于爐渣中的金屬物件必須分選后另行處理，不得進(jìn)入立磨系統(tǒng)。如武漢亞?wèn)|水泥有限公司有兩條這樣礦渣生產(chǎn)線配置的熱風(fēng)爐，已經(jīng)做了好幾年的工業(yè)試驗(yàn)，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(wú)“三廢”排出廠外，真正做到環(huán)境友好型無(wú)“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(lái)源進(jìn)廠后，垃圾的堆放問(wèn)題也是一個(gè)非常主要的問(wèn)題。業(yè)主方在委托設(shè)計(jì)部進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，完全沒(méi)有考慮到垃圾處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于業(yè)主方也沒(méi)有必要去做這項(xiàng)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(cái)政、稅務(wù)、銀行等各方面的關(guān)系，統(tǒng)一安排，給予各項(xiàng)優(yōu)惠政策。讓業(yè)主方受到實(shí)惠。同時(shí)要大力宣傳和提高我國(guó)公民對(duì)于工業(yè)與民用垃圾的分選堆放的環(huán)保意識(shí)。否則，這項(xiàng)環(huán)保節(jié)能工程仍只能停留在紙面上。
綜上所述，熱風(fēng)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(fēng)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(guò)技術(shù)改造吃掉部分當(dāng)?shù)毓I(yè)垃圾或民用垃圾。做到利國(guó)利民，創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)。
三、熱風(fēng)爐以及熱風(fēng)管熱水、熱氣的綜合利用：
在實(shí)際建造的礦渣微粉生產(chǎn)線上的熱風(fēng)爐都比原設(shè)計(jì)要求的熱風(fēng)爐供熱能力要大許多。即富余能力要大30%~50%，因此，在熱風(fēng)爐出口的熱風(fēng)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(fēng)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(fēng)爐示意圖
在配置70GT/Hr~135 GT/Hr的大型熱風(fēng)爐，幾乎相當(dāng)配置了一臺(tái)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(dāng)?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(jì)部門與電力部門予留適當(dāng)?shù)牡胤剑员憬窈笊嫌酂岚l(fā)電機(jī)組，或同時(shí)投資一并設(shè)計(jì)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(xiàng)目，而該生產(chǎn)線將這些高爐的礦渣經(jīng)過(guò)烘干與研磨加工成合格細(xì)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(dāng)?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(gè)生產(chǎn)示范廠，為全國(guó)乃至國(guó)外都起到一個(gè)推廣作用。這在當(dāng)今地球能源緊張與逐步枯竭的情況下，對(duì)我國(guó)環(huán)保節(jié)能工作都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
作者：
呂復(fù)（1980.2-）工程師，武漢理工大學(xué)，計(jì)算機(jī)專業(yè)，長(zhǎng)期從事工業(yè)窯爐熱工自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)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(jí)經(jīng)濟(jì)師
呂宜德（1947年—）高級(jí)熱工工程師、總工程師，長(zhǎng)期從事工業(yè)爐窯設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
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(jiān)???? 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