水泥窑具有高温燃烧环境（烧成带温度>1450°C）、长停留时间（主火焰中数秒，整体>20分钟）和稳定的运行条件，为城市生活垃圾（MSW）、污泥和其他替代燃料的协同处置提供了技术可行的平台。对于中小型水泥厂而言，这种方法为减少填埋、回收能源和改善环境绩效提供了参考路径。
在实际应用中，该工艺通常包括两个主要流程：
- 从城市生活垃圾制备垃圾衍生燃料（RDF），包括破碎、分选、干燥和粒度减小（通常为30–80mm），以满足窑炉进料要求。
- 污泥的脱水和调理，将含水率降低（通常降至重量百分比40%以下），并为稳定安全的窑炉进料准备材料。
RDF和污泥都可以通过专用的进料系统引入窑内。合理设计的系统可确保稳定燃烧，实现通常为15-30%的热替代率，并保持符合环境标准。
RDF制备工艺
RDF生产旨在将混合城市垃圾转化为更均匀、更高热值的燃料，适用于水泥窑。该工艺通常包括以下步骤：
- 废物接收和预破碎——收集的城市生活垃圾卸料并进行粗破碎，将大块物料减小至<300mm的尺寸。
- 筛分和分选——通过磁选、风选和自动/手动分选去除惰性物和可回收物。不可燃部分（如石块、玻璃、金属）减少至进料流的<10%。
- 二次破碎——将可燃部分进一步减小至30–80mm的粒度，确保顺畅进料和完全燃烧。
- 水分控制——RDF水分通常保持在20%以下，以防止堵塞并维持稳定燃烧。
- 精制和均质化——物料混合以达到稳定质量，热值通常在12–18MJ/kg之间（取决于废物组成）。
- 打包和运输——处理后的RDF可打包或造粒以提高处理效率，典型的打包密度在0.6–0.8吨/立方米之间。
通过遵循这些步骤，RDF可以在保持工艺稳定性的同时替代水泥窑中10–20%的化石燃料。
水泥窑进料系统
不同的废物流通过专用的进料系统引入水泥窑，每个系统都设计用于确保稳定燃烧、精确计量和安全操作。主要方法包括：
- 污泥进料
脱水污泥（含水率通常<40%）从储仓排出，输送至正压进料泵。通过管道直接输送至分解炉。进料速率通常为5–20吨/小时，具体取决于窑容量。污泥流量通过泵速调节精确控制。 - RDF进料
RDF通过双螺旋给料机从储料仓排出，通过管状皮带输送机输送至窑头缓冲仓（中型工厂通常为100–300立方米）。仓内混合装置使物料均质化，然后通过密封计量装置计量。控制进料通过多通道燃烧器引入，在大多数配置中替代10–20%的煤。 - 筛分残渣进料
筛分后的细粉（<30mm）进入板式给料机，然后通过密封计量装置计量。通过管状皮带输送机输送至窑尾分解炉，贡献总热替代的3–8%。 - 轮胎衍生燃料（TDF）进料
废轮胎可加工成碎片（约50mm×50mm）并通过专用进料系统引入。或者，整胎可直接喂入窑中段或窑入口。高燃烧温度和长停留时间确保完全燃尽，使轮胎衍生燃料（TDF）能够提供稳定的高热值燃料源（20–30MJ/kg）。
燃烧和烟气净化系统
在窑系统内，RDF、污泥、残渣和TDF在极高温度（分解炉内>850°C，主窑内>1450°C）和长停留时间（总计>20分钟）下燃烧。这确保了有机污染物、病原体和有害成分的完全分解，同时为熟料生产提供所需的热能。
为保证排放达标，采用全面的烟气净化系统。典型配置包括：
- 旋风预分离器——对>20μm颗粒的去除率>90%。
- 布袋除尘器或静电除尘器——捕集细粉尘，通常实现出口粉尘浓度低于30mg/Nm3。
- 脱酸和吸附——石灰喷射脱除SO₂，活性炭吸附二噁英/重金属，SO₂去除效率>80%。
- 氮氧化物减排——分级燃烧或SNCR，将NOx降至<400mg/Nm3。
臭气控制系统
在整个工艺过程中实施臭气控制，以确保安全可接受的工作和生活环境。措施通常包括：
- RDF预处理设施
- 车间完全封闭并在负压（-50至-150Pa）下运行。
- 设有局部通风的半封闭卸料区。
- 破碎和压实区域采用高压植物液喷洒（每单元10,000–30,000m3/h）和光催化装置。
- 在压实线等臭气密集点设置生物洗涤塔。
- 水泥厂储存区
- 污泥、RDF和残渣仓采用气密结构建造。
- 入口处设置风幕门（气流速度≥10m/s）。
- 为抽排空气安装臭气处理系统（TiO₂光催化+喷洒）。
- 密封运输：污泥通过管道，RDF/残渣通过管状皮带输送机，全部在负压下运行。
洁普智能环保替代燃料系统
洁普智能环保提供灵活且可定制的替代燃料生产线，可适应不同规模水泥厂的特定要求。该系统设计用于安全高效地处理和输送RDF、SRF和TDF。
- 适用废物流：城市生活垃圾、工业残渣、污泥、生物质和废轮胎。
- 核心处理单元：破碎机、磁选机、风选机、筛分设备、造粒/打包系统、密封输送机和智能监控系统。
- 主要特点：
- 模块化设计，处理能力50–500吨/天，适用于中小型窑炉。
- 粒度控制：RDF（20–80mm）、SRF（10–30mm）、TDF（50mm×50mm碎片或整胎）。
- 与窑主燃烧器、分解炉或窑入口灵活集成，确保稳定燃烧和高替代率。
通过采用洁普智能环保的解决方案，水泥厂可显著降低化石燃料依赖，提高能源效率，并根据替代率将每吨水泥的直接二氧化碳排放量减少20–40kg。
