技术简介
利用水泥窑协同处置城市生活垃圾，为我国垃圾处置难题提供一条经济环保的有效途径，国家已出台多个政策支持该技术的发展。城市生活垃圾含水率较高、来源复杂且成分随季节、地区波动大，必须经过精细化分选预处理后，才能满足水泥窑接纳系统的处置要求。而适应我国垃圾特性的预分选装备开发，是实现该技术的关键问题。
本项目针对我国不同地区的垃圾特点，结合水泥窑接纳系统的处置要求，创新开发了满足生产控制要求的一系列专用技术装备，例如专用破袋滚筒筛分机、倾斜式防漏链板输送喂料机、密度分选机、风力分选机、防缠绕搅拌和输送专用设备等，为利用水泥窑协同处置城市生活垃圾技术的成果应用奠定了基础。
创新点
1、开发的专用破袋滚筒筛分机，采用特殊的筛网孔和破袋刀具结构，解决了常规滚筒筛筛分效率低、故障率高和使用寿命短等问题;
2、开发的倾斜式防漏链板输送喂料机，解决了腐蚀、漏料控制、防仓内物料结拱等问题，大大提高了输送控制能力;
3、开发的密度分选机，能够将厨余物(筛下物)中的砖瓦瓷玻石块、轻质可燃物和厨余物有效分离;
4、开发的风力分选机，采用特殊的风板结构、振动方式等，能够将厨余物中的细小可燃物分选出来;
5、开发防缠绕搅拌和输送专用设备，解决了含纤维物料缠绕与混合搅拌的均匀性问题、块状纤维物均匀稳定锁风输送控制问题、可燃物向高温区输送存在的热传导隔离问题、物料棚拱缠绕问题、以及湿厨余物结拱堵料问题等，大大提高了设备的运转率和输送效率。
本项目的开发的装备已经成功应用于“溧阳市利用水泥窑协同处置生活垃圾示范化项目”中，近2年的生产运行结果表明：这些技术装备性能良好、综合运转率高达96%以上，为示范化项目的运行奠定了坚实的基础。此外，已经有3个在建同类项目均采用了本项目这些装备，另有多个项目合同在洽谈中。
本项目开发的专用技术装备，为利用水泥窑协同处置城市生活垃圾技术的发展奠定了基础，完善了我国城市生活垃圾专用预处理设备的缺口，为生活垃圾预处理装备行业的发展起到了开拓性的作用。
技术详情
在利用水泥窑协同处置城市生活垃圾的过程中，为了兼顾处置过程的协同性，这就要求在不影响水泥窑正常正常与产品质量、满足环保指标的情况下，做到资源化的充分合理利用。我国生活垃圾来源复杂化学成分、处理量需求和接纳垃圾的水泥生产线规模的不可选择性，在提供该类技术装备和工程设计服务的过程中，不能像其它工业那样，首先依托拟定的原、燃料数据和产品目标进行系统配置，来完成相关设计任务，而必须针对不同地区的垃圾特点、处理量需求和接纳垃圾的水泥生产线规模，对预处理系统和水泥生产线辅助接纳系统进行详细协同性研究，完成系统装备的合理配置和协同控制。因此这个过程中，有针对性的预处理系统是关键环节。而关键主机装备的创新研发，是预处理系统的基础。
我国城市生活垃圾总体可分成四类：可燃物类(纸张、塑料、橡胶、织物、竹木等热值较高的有机物)，可用作水泥生产替代燃料;无机物类(渣土、砖瓦、碎石、陶瓷、玻璃等)和厨余物类，可用作水泥生产的替代原料;金属类，用于废品回收。然而我国生活垃圾尚未建立完善的分类机制，垃圾组分混合在一起，其成分复杂多变，为了满足水泥窑接纳系统的处置要求，必须将其分类分选出来。我国垃圾处置以卫生填埋为主，目前缺乏适用于水泥窑协同处置的分选装备。国外发达国家由于垃圾分类已经规范化，其相应的分选装备也难以适用于我国复杂垃圾的分选过程。因此，针对我国城市生活垃圾的特点，创新性的开发出能够解决复杂成分垃圾分选问题的关键主机装备，对于推进我国利用水泥窑协同处置城市生活垃圾技术的发展具有重要意义。
主机装备的研发决定着该技术的成败，也是现有工艺技术的支撑和载体。我国城市生活垃圾含水率较高，厨余物与无机物混合在一起，另还有布条、塑料等条状物，易产生堵料、结拱、缠绕等问题。而主机装备的研发，着重就是解决生活垃圾在预处理过程中遇到的上述问题，提高其运转率和处理能力。现将本项目研制的主机设备简述如下：
1、滚筒筛
滚筒筛是城市生活垃圾预处理系统的核心设备之一，主要用于垃圾的破袋和按垃圾几何尺度进行筛分分选，是预处理系统中的关键设备。
① 基本原理
该设备主要依靠内部分布的刀具和特殊分布的筛网结构，在转动过程中实现垃圾的破袋和筛分目的。为了提高分选效率，可在滚筒筛的基础上复合风力分散功能，以强化其分选效率。
② 关键问题研究
滚筒筛的转速、安装倾角、内部扬料板结构、刀具形状是影响内部物料运动规律的重要因素，也是该装备控制的重要环节。滚筒筛的临界转速又是该设备生产控制的重要参考目标。因此，研究滚筒筛内部物料的运动规律是确定临界转速的关键。物料质点随滚筒筛转动抛落的运动过程中，向倾斜的低端滑移，如图1和图2所示。
滚筒筛的产能除了与垃圾形状有关外，更为重要的还与滚筒筛的直径、长度以及筛网结构和开孔率有着密切的关系，经过大量的理论分析，其产能可表述如下：
Q=f(D，L，θ，n，m，Ф) (2)
其中：D为滚筒筛的直径，L为长度，θ为安装倾角，n为转速，m为物料性状，Ф为特定结构筛网的开孔率。
通过样机试验研究，完成了滚筒筛的装备研发设计，最终设计的滚筒筛如图3所示，筒体部分如图4所示，满足了生活垃圾破袋筛分的要求。
2、密度分选机
密度分选机是将厨余物(筛下物)中各种物料按其重度进行三组份分离的精细化分选设备，是用来将厨余物(筛下物)中的砖瓦瓷玻石块、轻质可燃物和厨余物分开，分别加以利用的关键设备。
① 基本原理
密度分选机在借簸箕原理的基础上开发而来，如图5所示，物料从进料口1 进入分选机内，并分布在筛网6 上;分选气流由进风口4 鼓入;在适当的筛面振动和气流作用下，得以分散和分层;重质物料(如砖瓦瓷玻石块等)滞留筛面上，在筛面振动力的作用下向筛面高端移动，相对较轻的厨余物在气流和下滑力的作用下，流向筛面低端，从卸料口3排出筛外;塑料、纸张等轻质物在分选气流的带动下由出风口5 飞出，再进行收集。
3、风力分选机
风力分选机是城市生活垃圾综合预处理系统的主要工艺设备之一，其作用是将塑料薄膜、纸张等轻质物从垃圾中分选出来。
①基本原理
风选是根据物料轻重、大小和流动流体拽力大小来实现物料分离的，如图7所示。较轻的物料或易于随风拽走的物料将会被带出系统，而较重的物料或不易被风带走的物料将会留下。实际操作过程中，将会根据风速大小来控制风选效果。物质的密度差异越大，越易于分离，分选效率就会越高。
4、破碎机
破碎机是城市生活垃圾综合预处理系统和替代燃料预处理系统的核心设备之一，主要用于原生态生活垃圾、水泥生产用替代燃料(废弃塑料制品、废旧轮胎、纸张、纸板、织物、木竹等)的破碎，以保证后续预处理系统和终端接纳系统运行的连续和稳定性。该设备仅适合柔性材料的破碎。
①基本原理
由于生活垃圾成分的复杂性，其所包含的各种物质在抗拉、抗压、抗折、抗剪、硬度、脆性、形状和原生组成方面均有较大的差别。因此选用低速双转子或多转子、强剪切力的多辊式破碎机，能有效适应上述复杂材料的剪切破碎，其原理如图10所示。
5、无轴螺旋输送机
无轴螺旋输送机是用来短距离输送或压送纤维状柔性混合物的关键设备，多用于输送纤维、秸秆和垃圾等物品，本项技术研发了两种，其一为单管无轴螺旋压送机，其二为多根半管无轴螺旋均匀给料机。其主要特点就是防止纤维物的缠绕，实现连续稳定的喂料控制。
(a)单管无轴螺旋压送机
经预处理厂分选出的可燃物，未经烘干破碎，直接用于分解炉燃烧，采用其它输送设备，势必出现缠绕、牵扯问题，影响设备运转的连续稳定性，也不利于锁风控制。为解决上述问题，研制出了单管无轴螺旋压送机。其原理如13所示，可燃物经过料仓自动落入喂料端，被无轴螺旋卷入进入前段压送端，将物料压送至分解炉内。为了防止停窑时回火，前端设置一道闸阀，以备停炉时使用。为了防止漏风，末端留有一部空管，以便形成料栓，满足自锁风的需要。
(b)多根半管无轴螺旋均匀给料机
经预处理厂分选出的厨余物(筛下物)，粘性大、流动性极差，尤其是拌入了发酵抑制剂后，极易在料斗(仓)内结拱堵塞，影响设备的连续运行。为解决该问题，研制出了多根半管无轴螺旋均匀给料机，包括喂料仓、仓底无轴螺旋均匀给料机、滚筒破拱器，并配合合适的控制程序。其原理如图14所示，厨余物(筛下物)经料仓自动落入喂料端，被多根半管无轴螺旋卷入输送端，送入胶带输送机，解决了结拱、堵塞问题，实现了厨余物连续稳定喂料要求。
(6)其它设备和系统
本项目围绕城市生活垃圾处置要求，共研发专用设备12台套，改进和调整通用设备10多台套，除了上述主要专用设备外，其它设备和系统还包括：
①倾斜式防漏防腐链板输送喂料机，用于缓存和输送喂料控制;②防缠绕搅拌和输送机械设备，用于湿厨余物与抑制剂搅拌密封输送;③厨余物均匀供料装备，用于厨余物均匀供料控制;④破袋机及其调节控制系统，用于原生态袋装垃圾的破袋和均布喂料控制;⑤除臭系统，用于预处理厂车间和水泥厂厨余物接纳缓冲车间除臭;⑥可燃物压缩脱水和挤压装车系统，用于可燃物的缓存、压缩脱水和挤压装载;⑦厨余物自动分配和轮换装车系统，用于厨余物的自动分配和轮换装车;⑧渗滤液--污水综合处理系统，用于垃圾分选处理过程中形成的渗滤液综合处理;⑨无排灰旁路放风控制系统，用于解决因处置城市生活垃圾带来的氯碱元素给水泥生产系统稳定性带来的干扰问题;⑩中央操作控制及其监视控制系统，用于整条生产线的集中运行控制。
原标题：城市生活垃圾协同处置
