生活垃圾焚烧飞灰是指垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集而得的残余物。飞灰中含有苯系物、二噁英等有机污染物和痕量重金属，是危险废弃物。飞灰成分按照是否可溶分为可溶物质和不可溶物质两大部分。可溶物质的主要成分为钾、钠、氯等对水泥窑煅烧有害的盐分，约占飞灰量的30%；不可溶物质，主要成分为钙、硅、铝、铁等水泥窑配料组分，约占飞灰量的70%。因为飞灰对环境和人体健康危害大，飞灰处理需要考虑的环保问题是目前一大问题，越来越受到重视。

一、解决环保问题

1、重金属问题

飞灰经水洗预处理后重金属并没有有效去除，我们选择在窑尾烟室（温度在1000℃以上）加入水泥窑协同处置。利用水泥窑协同处置飞灰的重金属固化率超过了99%，主要原因是这些重金属已经有效固化在水泥熟料的矿物晶格之中。根据我们的中试研究、工业试验以及工程应用实际运行检测来看，水泥回转窑尾气中的重金属检测结果满足污染排放标准的要求。

2、二噁英问题

二噁英极难溶于水，这是水洗预处理工艺具有可行性的技术基础。二噁英不溶于水，只能吸附在水中的悬浮物中，所以只要将水中的悬浮物去除，就会避免水中二噁英的污染。我们的实验研究及中试研究检测结果显示飞灰的洗灰水中二噁英含量为0.012ng/L，而生活饮用水卫生标准中二噁英的标准限值为0.03ng/L。

水泥窑具有抑制二噁英产生的优势，符合控制要求：燃烧温度、烟气停留时间、搅动现象和空气供给量，满足环保的控制要求。本工程应用案例利用水泥窑的优势抑制二噁英的产生及排放主要包括以下几个方面：

（1）从源头上减少二噁英产生所需的氯源

飞灰水洗预处理过程去除了飞灰中95%以上的氯离子，而共处置过程带入水泥窑的少量氯离子也以2CaO·SiO2·CaCl2的形式进入水泥熟料矿物组分之中，不会成为二噁英的氯源，使得二噁英失去了形成的其一条件。同时，水泥窑内的高温强氧化性环境可使随燃料带入窑体内的碳氢化合物完全分解，只有原料可能会向烟气中释放少量碳氢化合物。这两点使得二噁英失去了形成的元素组成条件。

（2）高温焚烧确保二噁英彻底分解

大量试验表明，二噁英类有机物在500℃时开始分解，800℃时2，3，7，8-TCDD可以在2.1s内完全分解，如果温度进一步提高，分解时间将进一步缩短。回转窑内气体温度在900℃~1800℃，气体停留时间长达20s，这些条件完全可以保证二噁英等难降解有机物的完全燃烧和彻底分解。

（3）快速冷却，防止二次合成

一般而言，水泥熟料采用风冷降温，降温速度较快；现代新型干法窑的预热器和增湿塔设计，可以使温度＞450℃的焚烧烟气温度迅速降至200℃以下，越过二噁英易合成的温度区。

（4）硫元素抑制二噁英的形成

有研究表明，水泥生产中，煤和原料所含硫元素可以抑制二噁英的形成：一则硫使得氯元素以盐酸的形式存在；二则硫降低了铜离子的催化活性；三则硫可形成磺酸盐酚前体物或含硫有机化合物，阻止二噁英的生成。

（5）烟气处理系统抑制二噁英的再次合成

水泥烧成系统的出口烟气一般要经过增湿塔、原料磨和收尘器等构成的多级收尘系统，收集下来的物料返回到烧成系统中。水泥工业中的增湿塔是生产高分散水雾的一种装置。主要用于提高电除尘器的效率，降低出窑废气中的比电阻值，并向进入电除尘器的烟气增加湿含量，同时也可以起到急冷烟气的作用。该系统的收尘效率高，烟气冷却速度快，增湿活化吸收效果好，可以有效抑制二噁英的再次合成。

二、工程化应用推广前景

采用飞灰水洗与水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰工程化技术，按照飞灰工业化示范生产线的规模相当于约300条新型干法水泥生产线（2500t/d）可将全国城镇所产生的垃圾焚烧飞灰全部得以安全处置。

水泥窑协同处置飞灰工程应用的技术可靠，环保安全，无二次污染，处置成本合理，为困扰全国各大城市的“垃圾围城”问题提供了一条可行的产业链处置终端技术，使得高标准建设和运行、信息公开、社会友好的“蓝色垃圾焚烧”技术与艺术正好结合。