生活垃圾焚燒飛灰是指垃圾焚燒發電廠在煙氣凈化系統收集而得的殘余物。飛灰中含有苯系物、二噁英等有機污染物和痕量重金屬，是危險廢棄物。飛灰成分按照是否可溶分為可溶物質和不可溶物質兩大部分。可溶物質的主要成分為鉀、鈉、氯等對水泥窯煅燒有害的鹽分，約占飛灰量的30%；不可溶物質，主要成分為鈣、硅、鋁、鐵等水泥窯配料組分，約占飛灰量的70%。因為飛灰對環境和人體健康危害大，飛灰處理需要考慮的環保問題是目前一大問題，越來越受到重視。

一、解決環保問題

1、重金屬問題

飛灰經水洗預處理后重金屬并沒有有效去除，我們選擇在窯尾煙室（溫度在1000℃以上）加入水泥窯協同處置。利用水泥窯協同處置飛灰的重金屬固化率超過了99%，主要原因是這些重金屬已經有效固化在水泥熟料的礦物晶格之中。根據我們的中試研究、工業試驗以及工程應用實際運行檢測來看，水泥回轉窯尾氣中的重金屬檢測結果滿足污染排放標準的要求。

2、二噁英問題

二噁英極難溶于水，這是水洗預處理工藝具有可行性的技術基礎。二噁英不溶于水，只能吸附在水中的懸浮物中，所以只要將水中的懸浮物去除，就會避免水中二噁英的污染。我們的實驗研究及中試研究檢測結果顯示飛灰的洗灰水中二噁英含量為0.012ng/L，而生活飲用水衛生標準中二噁英的標準限值為0.03ng/L。

水泥窯具有抑制二噁英產生的優勢，符合控制要求：燃燒溫度、煙氣停留時間、攪動現象和空氣供給量，滿足環保的控制要求。本工程應用案例利用水泥窯的優勢抑制二噁英的產生及排放主要包括以下幾個方面：

（1）從源頭上減少二噁英產生所需的氯源

飛灰水洗預處理過程去除了飛灰中95%以上的氯離子，而共處置過程帶入水泥窯的少量氯離子也以2CaO·SiO2·CaCl2的形式進入水泥熟料礦物組分之中，不會成為二噁英的氯源，使得二噁英失去了形成的其一條件。同時，水泥窯內的高溫強氧化性環境可使隨燃料帶入窯體內的碳氫化合物完全分解，只有原料可能會向煙氣中釋放少量碳氫化合物。這兩點使得二噁英失去了形成的元素組成條件。

（2）高溫焚燒確保二噁英徹底分解

大量試驗表明，二噁英類有機物在500℃時開始分解，800℃時2，3，7，8-TCDD可以在2.1s內完全分解，如果溫度進一步提高，分解時間將進一步縮短。回轉窯內氣體溫度在900℃~1800℃，氣體停留時間長達20s，這些條件完全可以保證二噁英等難降解有機物的完全燃燒和徹底分解。

（3）快速冷卻，防止二次合成

一般而言，水泥熟料采用風冷降溫，降溫速度較快；現代新型干法窯的預熱器和增濕塔設計，可以使溫度＞450℃的焚燒煙氣溫度迅速降至200℃以下，越過二噁英易合成的溫度區。

（4）硫元素抑制二噁英的形成

有研究表明，水泥生產中，煤和原料所含硫元素可以抑制二噁英的形成：一則硫使得氯元素以鹽酸的形式存在；二則硫降低了銅離子的催化活性；三則硫可形成磺酸鹽酚前體物或含硫有機化合物，阻止二噁英的生成。

（5）煙氣處理系統抑制二噁英的再次合成

水泥燒成系統的出口煙氣一般要經過增濕塔、原料磨和收塵器等構成的多級收塵系統，收集下來的物料返回到燒成系統中。水泥工業中的增濕塔是生產高分散水霧的一種裝置。主要用于提高電除塵器的效率，降低出窯廢氣中的比電阻值，并向進入電除塵器的煙氣增加濕含量，同時也可以起到急冷煙氣的作用。該系統的收塵效率高，煙氣冷卻速度快，增濕活化吸收效果好，可以有效抑制二噁英的再次合成。

二、工程化應用推廣前景

采用飛灰水洗與水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰工程化技術，按照飛灰工業化示范生產線的規模相當于約300條新型干法水泥生產線（2500t/d）可將全國城鎮所產生的垃圾焚燒飛灰全部得以安全處置。

水泥窯協同處置飛灰工程應用的技術可靠，環保安全，無二次污染，處置成本合理，為困擾全國各大城市的“垃圾圍城”問題提供了一條可行的產業鏈處置終端技術，使得高標準建設和運行、信息公開、社會友好的“藍色垃圾焚燒”技術與藝術正好結合。