水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统及其应用转让专利
申请号 : CN200610076668.X
文献号 : CN1844747B
文献日 : 2010-04-21
发明人 : 袁文献 , 毛志伟 , 何宏涛 , 曹伟 , 徐平安 , 黄平男
申请人 : 合肥水泥研究设计院
摘要 :
本发明公开一种水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统及其应用，其系统包括垃圾焚烧装置、水泥生产设备、控制装置和若干管道；特点为垃圾焚烧装置包括依次连通的回转式垃圾焚烧炉、垃圾喂料机、垃圾储池、袋式除尘器与排风机；其中，回转式垃圾焚烧炉的头、尾部由管道分别与水泥生产设备的窑头罩、预热器连通，尾部还设有锁风阀；该系统利用熟料冷却机来的热空气作垃圾焚烧空气，焚烧的热烟气为水泥烧成提供热量，其灰渣由锁风阀卸出、进水泥回转窑作水泥熟料的原料或外排作水泥混合材；垃圾储池臭气被送入熟料冷却机高温除臭；应用本发明处理垃圾，其热能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需二次处理，投资省，运转费用低，易于推广实施。
权利要求 :
1.一种水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，包括垃圾焚烧装置、水泥生产设备、控制装置和若干管道；其中，水泥生产设备包括水泥回转窑(15)、窑头罩(1)、熟料冷却机(21)、预热器(12)与鼓风机(20)；所述水泥回转窑(15)的窑头通过窑头罩(1)与所述熟料冷却机(21)连通，其窑尾通过管道与所述预热器(12)连接；其特征是：所述垃圾焚烧装置包括依次连通的回转式垃圾焚烧炉(7)、垃圾喂料机(6)、垃圾储池(4)、袋式除尘器(3)与排风机(2)，其中，回转式垃圾焚烧炉(7)的头罩通过热风管道(19)与所述窑头罩(1)连通，回转式垃圾焚烧炉(7)的尾部设置有用于排卸焚烧灰渣的锁风阀(8)与烟气管道(9)；该锁风阀(8)通过一管道与所述水泥回转窑(15)窑尾连接；排风机(2)通过连接管道(22)与所述鼓风机(20)连通。
2.根据权利要求1所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述水泥回转窑(15)与所述预热器(12)之间设置有分解炉(11)，所述回转式垃圾焚烧炉(7)尾部经烟气管道(9)与所述分解炉(11)连通。
3.根据权利要求1所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述水泥回转窑(15)的窑尾与所述预热器(12)之间增设有反应炉(13)，所述回转式垃圾焚烧炉(7)尾部经烟气管道(9)与所述反应炉(13)连通。
4.根据权利要求1或2或3所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述垃圾喂料机(6)由垃圾储存小仓(28)、喂料装置(25)、捅料装置(30)、下料溜管(33)组装而成，所述喂料装置(25)尾部设有一驱动装置(24)，头部连接一推料杆(27)，该推料杆(27)由所述垃圾储存小仓(28)的一侧伸进，该驱动装置(24)驱动推料杆(27)工作；所述捅料装置(30)尾部设有一驱动装置(31)，头部连接一捅料杆(29)，该捅料杆(29)由所述垃圾储存小仓(28)的另一侧伸进，驱动装置(31)驱动捅料杆(29)工作；所述推料杆(27)与所述下料溜管(33)布置角度一致；所述推料杆(27)与所述捅料杆(29)的前端分别设置活动连接的推爪，在前进时，该推爪张开，推进垃圾，后退时，推爪合拢。
5.根据权利要求4所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述回转式垃圾焚烧炉(7)由可回转的圆柱形筒体(38)、装置于该圆柱形筒体(38)头部的头罩(35)、装置于该圆柱形筒体(38)尾部的尾罩(40)、支撑装置(37)与传动装置(39)组装而成，圆柱形筒体(38)的中心线与水平面成2°～5°倾斜布置，其头部处于高位；在圆柱形筒体(38)的内壁上装有导料板(42)、分布板(43)、前部扬料板(45)、中部扬料板(46)、后部扬料板(47)和隔热及耐火材料(44)，导料板(42)焊接或螺栓连接在圆柱形筒体(38)前部，分布板(43)螺栓安装于该导料板(42)之后，前部扬料板(45)、中部扬料板(46)、后部扬料板(47)分别固定于圆柱形筒体(38)前部的分布板(43)之后和圆柱形筒体(38)后部，所述中部扬料板(46)为矩形，所述前部扬料板(45)和后部扬料板(47)的横截面为抛物线型。
6.根据权利要求5所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述分布板(43)的板面与所述圆柱形筒体(38)内轴线成45°～60°角，分布板(43)与所述圆柱形筒体(38)接触处留有缺口，所述分布板(43)上开有长条形通风孔，开孔率大于60％。
7.根据权利要求6所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，其特征是：所述导料板(42)为矩形，与所述圆柱形筒体(38)内轴线成30°～45°角焊接或螺栓连接。
8.一种权利要求1所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾系统的应用，用于处理原生城市生活垃圾，其处理步骤如下：由所述水泥回转窑(15)的窑头罩(1)处抽取燃烧空气，该燃烧空气经热风管道(19)送入回转式垃圾焚烧炉(7)内对其内送入的垃圾进行焚烧；焚烧后的热烟气经预热器(12)换热后再经所述水泥回转窑(15)的废气处理系统净化排放；焚烧后的灰渣经回转式垃圾焚烧炉(7)尾部设置的锁风阀(8)卸出，直接进入所述水泥回转窑(15)作为生产水泥熟料的原料或者外排作为水泥混合材；所述垃圾储池(4)存放的垃圾，其臭味及有害气体经与垃圾储池(4)连接的袋式除尘器(3)除去粉尘后经连接管道(22)输送到熟料冷却机(21)与高温熟料接触，将所述的臭味及有害气体分解、燃烧。
9.根据权利要求8所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾系统的应用，其特征是：所述水泥回转窑(15)与所述预热器(12)之间设置一水泥分解炉(11)，回转式垃圾焚烧炉(7)排出的热烟气通过烟气管道(9)先进入分解炉(11)，再进入预热器(12)。
10.根据权利要求8所述的水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾系统的应用，其特征是：所述水泥回转窑(15)的窑尾与所述预热器(12)之间设置一反应炉(13)，回转式垃圾焚烧炉(7)排出的热烟气经烟气管道(9)先进入反应炉(13)，再进入预热器(12)。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种废弃物无害化、资源化处理技术，具体涉及一种用水泥回转窑和垃圾焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统及其应用。
背景技术
目前我国一年产生的城市生活垃圾已高达1.5亿吨，在城市周围历年堆存的生活垃圾量已达60亿吨，侵占了约5亿平方米的地面。近年来，我国城市生活垃圾增长速度很快，年增长率已达9％，少数城市已达到15～20％。垃圾直接堆放和简易填埋场向大气释放大量的有害气体，其中还含有致癌物；垃圾在堆放腐败过程中产生大量酸性和碱性有机污染物，并溶解出垃圾中的重金属，形成有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源，此外，垃圾堆积场还时有爆炸事故发生，存在安全隐患。这些数量庞大的生活垃圾已对城市及城市周围的生态环境构成日趋严重的威胁。
现在，垃圾焚烧发电已成为发达国家处理生活垃圾的主要途径。但是，垃圾焚烧炉尾气中含有大量的SO2、NOX等酸性气体和二恶英(Dioxin)、重金属等有毒有害组分；垃圾灰渣含有多种重金属等有毒有害物质，如果就地堆放或简单填埋，不仅占用土地，而且重金属离子也会溶出，造成对水环境形成二次污染。垃圾焚烧发电的主要缺陷为：1、吨投资50～80万元，运行费90～200元，投资运行太高。2、热能利用率最高只有25％，有些甚至低于5％，利用率太低。3、运行过程中一般要补充矿物质燃料。4、灰渣要另行处理。5、废气中二恶英等有害气体脱除系统复杂。为消除生活垃圾污染和对其有效利用，各国均寻求现有工业处理生活垃圾的新方法。
水泥窑焚烧废弃物最初是基于利用废弃物的热量，作为替代燃料，以降低水泥生产成本，后来才出于环保的要求而进行。国内的水泥厂也曾烧过废油墨渣、烧过危险废弃物等，这些废弃物均为在水泥窑内直接焚烧，要求废弃物热值要高或处理量小于水泥熟料的10％。而我国城市生活垃圾已被拾荒者多次拣取有价值的东西，其热值、水分、灰分分别为5000kJ/kg、48％、25％左右，与先进国家生活垃圾相比，明显存在热值低、水分和灰分高的特征。在水泥窑内直接处理城市生活垃圾，热值低的垃圾将破坏水泥窑热系统的平衡；垃圾的体积也影响窑系统通风；从而影响水泥窑的产量和水泥熟料质量。可以说，在水泥窑内不能直接大量处理原生城市生活垃圾。国外对于热值低、水分高的城市生活垃圾往往经过分拣预处理后，制成衍生燃料，水泥厂以衍生燃料替代化石燃料。上述分拣和衍生燃料制备系统十分复杂，运行费用高；同时工人工作环境差，甚至发生泄露，对外界形成污染；也不是一种理想的原生城市生活垃圾处理方法。
中国专利申请号200410000031.3提出了“生活垃圾处理与水泥回转窑联合生产工艺”。将生活垃圾在焚烧炉内焚烧产生的850℃以上的烟气引入水泥干法旋窑生料预热、预分解设备中，利用这部分烟气的热量作为预热、预分解水泥生料的辅助热源，利用水泥预热器、预分解设备、增湿塔和除尘器对焚烧垃圾的烟气进行净化处理，利用水泥熟料冷却机排出的热空气烘干入厂垃圾、垃圾焚烧后的废渣，作为水泥熟料的混合材。该方法只表示处理筛分后的垃圾，并没有提出与此方法相适应的设备；仅提出用熟料冷却机排出的热空气烘干入厂垃圾，但是在什么样的设备中烘干，如何抽取热空气烘干和烘干后的垃圾下一过程如何进行没有说明，同样垃圾如何喂进焚烧炉以及燃烧空气从哪儿来没有描述。因而处理原生城市生活垃圾仍很困难。
现在，垃圾焚烧发电已成为发达国家处理生活垃圾的主要途径。但是，垃圾焚烧炉尾气中含有大量的SO2、NOX等酸性气体和二恶英(Dioxin)、重金属等有毒有害组分；垃圾灰渣含有多种重金属等有毒有害物质，如果就地堆放或简单填埋，不仅占用土地，而且重金属离子也会溶出，造成对水环境形成二次污染。垃圾焚烧发电的主要缺陷为：1、吨投资50～80万元，运行费90～200元，投资运行太高。2、热能利用率最高只有25％，有些甚至低于5％，利用率太低。3、运行过程中一般要补充矿物质燃料。4、灰渣要另行处理。5、废气中二恶英等有害气体脱除系统复杂。为消除生活垃圾污染和对其有效利用，各国均寻求现有工业处理生活垃圾的新方法。
水泥窑焚烧废弃物最初是基于利用废弃物的热量，作为替代燃料，以降低水泥生产成本，后来才出于环保的要求而进行。国内的水泥厂也曾烧过废油墨渣、烧过危险废弃物等，这些废弃物均为在水泥窑内直接焚烧，要求废弃物热值要高或处理量小于水泥熟料的10％。而我国城市生活垃圾已被拾荒者多次拣取有价值的东西，其热值、水分、灰分分别为5000kJ/kg、48％、25％左右，与先进国家生活垃圾相比，明显存在热值低、水分和灰分高的特征。在水泥窑内直接处理城市生活垃圾，热值低的垃圾将破坏水泥窑热系统的平衡；垃圾的体积也影响窑系统通风；从而影响水泥窑的产量和水泥熟料质量。可以说，在水泥窑内不能直接大量处理原生城市生活垃圾。国外对于热值低、水分高的城市生活垃圾往往经过分拣预处理后，制成衍生燃料，水泥厂以衍生燃料替代化石燃料。上述分拣和衍生燃料制备系统十分复杂，运行费用高；同时工人工作环境差，甚至发生泄露，对外界形成污染；也不是一种理想的原生城市生活垃圾处理方法。
中国专利申请号200410000031.3提出了“生活垃圾处理与水泥回转窑联合生产工艺”。将生活垃圾在焚烧炉内焚烧产生的850℃以上的烟气引入水泥干法旋窑生料预热、预分解设备中，利用这部分烟气的热量作为预热、预分解水泥生料的辅助热源，利用水泥预热器、预分解设备、增湿塔和除尘器对焚烧垃圾的烟气进行净化处理，利用水泥熟料冷却机排出的热空气烘干入厂垃圾、垃圾焚烧后的废渣，作为水泥熟料的混合材。该方法只表示处理筛分后的垃圾，并没有提出与此方法相适应的设备；仅提出用熟料冷却机排出的热空气烘干入厂垃圾，但是在什么样的设备中烘干，如何抽取热空气烘干和烘干后的垃圾下一过程如何进行没有说明，同样垃圾如何喂进焚烧炉以及燃烧空气从哪儿来没有描述。因而处理原生城市生活垃圾仍很困难。
发明内容
本发明的目的是要提供一种针对我国原生城市生活垃圾水分高、灰分高、热值低的特点的原生城市生活垃圾处理的系统及其应用。不仅要克服垃圾焚烧发电的主要缺陷，还要避免在水泥窑内直接处理城市生活垃圾对水泥生产的造成的不利影响，提高生产单位水泥熟料的垃圾处理量。
本发明通过在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉来联合处理原生城市生活垃圾，从水泥窑窑头罩抽取冷却水泥熟料的热空气作为城市生活垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由垃圾喂料机喂入回转式焚烧炉焚烧，焚烧后产生的热烟气引进水泥窑尾系统为水泥生料分解提供热量，垃圾焚烧后产生的灰渣直接进入水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料或作为水泥混合材，用计算机控制垃圾焚烧系统和水泥烧成系统的协调运行，存放垃圾的垃圾池臭味等有害气体经袋除尘器除去粉尘后输送到熟料冷却机与高温熟料接触，臭味等有害气体被分解、燃烧。
本发明是根据可燃物质燃烧理论、废弃物焚烧无害化处理理论、酸性气体和碱性物质化学反应理论而设计的。燃烧理论表明：物质燃烧产生的热量小于散发的热量，燃烧温度便逐渐降低，以至不能自行燃烧而熄灭，燃烧温度与可燃物质的热值及燃烧空气的温度有关，物质的热值高、燃烧空气的温度高，物质燃烧的温度就高。废弃物焚烧无害化处理理论表明：废弃物焚烧时温度低于900℃得不到无害化处理，原生生活垃圾用自然空气自行焚烧达不到这个温度，要达到900℃，必须补充矿物质燃料。本发明用冷却水泥熟料后的热空气作垃圾燃烧空气，从窑头抽取的热空气可达800℃左右，从而解决了垃圾热值低、水分高，不补充矿物质燃料用自然空气自行燃烧温度低的问题。一般情况下，用冷却水泥熟料后的热空气作垃圾燃烧空气，可使垃圾燃烧温度达1100℃左右，使得垃圾中有害物质彻底摧毁。根据高温条件下，臭气等有害气体分解成无害物质的原理，垃圾池的臭气等有害气体被输送到水泥熟料冷却机前部，在这里与1400℃左右的熟料相接触，被分解成无害物质而净化。
为了实现上述目的，依据上述理论，本发明采用技术方案如下：一种水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，包括垃圾焚烧装置、水泥生产设备、控制装置和若干管道；其中，水泥生产设备包括水泥回转窑、窑头罩、熟料冷却机、预热器与鼓风机；水泥回转窑的窑头通过窑头罩与熟料冷却机连通，其窑尾通过上升烟道与预热器连接；其特点在于：所述垃圾焚烧装置包括依次连通的回转式垃圾焚烧炉、垃圾喂料机、垃圾储池、袋式除尘器与排风机，其中，回转式垃圾焚烧炉的头罩通过热风管道与所述窑头罩连通，该回转式垃圾焚烧炉的尾部设置有用于排卸焚烧灰渣的锁风阀与烟气管道；该锁风阀通过一管道与所述水泥回转窑窑尾连接；排风机通过连接管道与所述鼓风机连通。
上述方案中的水泥生产设备若只有预热器没有分解炉，回转式垃圾焚烧炉焚烧垃圾后的热烟气经烟气管道直接进入所述预热器；若在水泥回转窑的窑尾与预热器之间设置分解炉，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气通过烟气管道先进入该分解炉，再进入预热器。
若在水泥回转窑的窑尾与预热器之间设置反应炉，替代分解炉，此时，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气经烟气管道先进入反应炉，再进入预热器，用由反应炉连接预热器实现上述垃圾的联合处理。
本发明采用的主要设备包括垃圾喂料机、回转式垃圾焚烧炉与水泥回转窑，其中垃圾喂料机与回转式垃圾焚烧炉为本专利的发明点，而水泥回转窑则采用现有技术。
垃圾喂料机是用强制推入的方法把垃圾喂入回转式垃圾焚烧炉而设计的，它是一个把垃圾储存小仓、喂料装置、捅料装置、下料溜管组合成一体的机构。垃圾储存小仓为一锥体，上口大，下口小，由钢板材料制成；垃圾储存小仓和下料溜管内衬耐磨和耐腐蚀性材料，以延长使用寿命；垃圾储存小仓在下料溜管的上部焊接连接，溜管中心线与水平面一般成45°角，溜管的上端部布置喂料装置；喂料装置由2～4个带推爪的推料杆、动力装置、支撑和固定件组成，推料杆与下料溜管布置角度一致，在下料溜管内交替推料，当推料杆前进时，位于推料杆前端的推爪张开，推进垃圾，当推料杆后退时，位于推料杆前端的推爪合拢，避免带回垃圾并减小回程阻力；动力装置采用液压或气动装置实现推料杆往复运动，也可采用电动机带动的齿轮齿条机构，通过电动机的转动使推料杆往复运动；通过调整推料杆的运行速度来调整垃圾喂入量；垃圾小仓上亦装有与推料杆相近的捅料装置，它不需要调速，只是在小仓垃圾到溜管发生或可能发生堵塞时才运行。之所以采用上述设备喂料，是因为原生垃圾成分复杂、容重小，不仅依靠本身自重不能自行从储仓溜入垃圾焚烧炉，而且在储仓内就会结拱，难于下移。本发明以推力的方法把垃圾推入，同时在垃圾储仓亦装设捅料装置，强制垃圾向下移动。垃圾喂料机的下料溜管通过焚烧炉头罩伸入焚烧炉筒体，下料溜管和焚烧炉头罩联结处用螺栓密封联接。
回转式垃圾焚烧炉由能够回转的圆柱形筒体、装置于筒体头部的头罩、装置于筒体尾部的尾罩、密封装置、支撑装置、可调速的传动装置、装于筒体内的导料板、分布板及扬料热交换装置、装于筒体内的隔热及耐火材料等组成。筒体与水平面成2°～5°倾斜布置，头部处于高位。头罩和尾罩固定不动，垃圾和从水泥回转窑窑头罩引来的热空气都从头罩进入，在回转式垃圾焚烧炉筒体内垃圾与热空气混合，受到烘干，水分蒸发，继而焚烧，燃烧着的垃圾及灰渣受倾斜筒体的回转作用，向前移动，热烟气在水泥窑尾风机抽力的作用下由尾罩引出，灰渣由尾罩卸出炉外。本发明的特点是在焚烧炉筒体内设计并安装能适应垃圾烘干和焚烧的导料板、分布板、扬料热交换装置。导料板为矩形，与筒体中心线成30°～45°角度，焊接或螺栓连接在筒体前部。分布板用螺栓装在筒体前端的导料板之后，12～24块分布板沿筒体内圆周均布一周。分布板上开有长条形孔，分布板承接垃圾时，能使热风通过，在这里垃圾和热风充分接触，使热风在炉截面上分布均匀。分布板上的开孔率大于60％，在保证强度的情况下提高开孔率。扬料热交换装置由多块扬料板组成，在筒体内呈螺旋状或交错状布置。单块扬料板用耐热钢制造，根据在筒体内所起的作用，制成不同的表面形状，与筒体中心线成一定角度焊接或螺栓连接于筒体上。
垃圾经过焚烧，可燃物质氧化成CO2和H2O，还会生成SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体。上述气体与燃烧后的空气、粉尘组成焚烧烟气。烟气中还有易挥发性重金属等物质。对于带分解炉的水泥窑，焚烧烟气进入分解炉。对于预热器水泥窑，焚烧烟气先通过本发明设置的能把加入一部分预热器二级筒(从下数)收集的已预热的生料粉撒入的反应炉。在上述两种情况中，垃圾焚烧烟气提供热量，使生料粉中的CaCO3分解成CaO和CO2，新生的CaO是活性很高的碱性物质，便把垃圾焚烧烟气中的SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体吸收生成无害的盐类，抑制二恶英类物质生成，在水泥生产的分解炉和预热器中，粉尘浓度相当高，也会吸附垃圾焚烧烟气中的易挥发性重金属等物质，进入水泥窑结合成水泥熟料。垃圾焚烧烟气出焚烧炉后，经过10米以上的烟气管道和水泥窑气体混合。垃圾焚烧烟气处于900℃以上的高温时间超过5秒，再经各级预热器向水泥生料传递热量，垃圾焚烧热量得到利用。经过多级热交换的垃圾焚烧烟气温度逐渐降低，由于和水泥窑气体的混合，垃圾焚烧烟气有害物质浓度降低，又处于高碱性的环境，出水泥窑尾预热器的混合气体无论经增湿塔或进入生料磨都是急剧降温过程，遏制了垃圾焚烧烟气在冷却过程二恶英类有害物质的重新生成。最后由水泥窑尾废气系统除尘后，达到环境保护排放标准排放。
对于预热器水泥窑本发明设置的反应炉主体由上升管道、进料口、撒料装置、带两个有斜度的螺旋状蜗壳的圆柱形炉体、耐火及隔热材料组成。撒料装置安装在上升管道内，撒料装置由圆锥形分料锥和调整位置装置构成。来自水泥预热器二级筒(从下数)的生料从进料口撒入，在分料锥和上升气流的作用下分散于气流中，经进气蜗壳料气径向混合，生料吸收气体的热量而分解出CaO和CO2，新生的CaO把垃圾焚烧烟气中的SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体吸收生成无害的盐类，抑制二恶英类物质生成，混合气流从出口蜗壳流出，与窑尾气体混合进入最下一级预热器。
垃圾焚烧灰渣由于焚烧炉的回转输送作用，集中到尾罩的灰斗中，经锁风卸灰阀排出炉外。灰渣入窑作为原料结合于水泥熟料之中，或直接排出作为水泥混合材。
本发明在系统的管道和焚烧炉、反应炉上装有温度及压力检测设备，主要管道上还装有电动或气动阀门，利用计算机技术，根据温度和压力等参数对垃圾焚烧系统适时控制。
本发明不仅提出了用水泥回转窑处理城市生活垃圾的组合系统，而且提出了利用该系统联合处理城市生活垃圾应用的具体方法，其处理步骤为：由所述水泥回转窑的窑头罩处抽取燃烧空气，该燃烧空气经热风管道送入回转式垃圾焚烧炉内对其内送入的垃圾进行焚烧；焚烧后的热烟气经预热器换热后在再经所述水泥回转窑的废气处理系统净化排放；焚烧后的灰渣经回转式垃圾焚烧炉尾部设置的锁风阀卸出，直接进入所述水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料或者外排作为水泥混合材；所述垃圾储池存放的垃圾，其臭味及有害气体经与垃圾储池连接的袋式除尘器除去粉尘后经连接管道输送到熟料冷却机与高温熟料接触，将所述的臭味及有害气体分解、燃烧。
上述的水泥回转窑的窑尾与预热器之间可设置一分解炉，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气通过烟气管道先进入分解炉，再进入预热器。
上述的水泥回转窑的窑尾与所述预热器之间也可以设置一反应炉，用反应炉替代分解炉；回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气经烟气管道先进入反应炉，再进入预热器。
本发明具有以下明显优点：首先针对我国原生城市垃圾水分高、热值低的特点利用水泥熟料冷却的热空气作为燃烧空气，利用了工业余热，省去或减少了一般垃圾焚烧需要外加的矿物质燃料。第二，针对我国原生城市生活垃圾成分复杂、能分检出有价值物品少的特点，设计了能适应原生城市生活垃圾焚烧的回转式焚烧炉，省去了垃圾分检系统，降低了垃圾处理费用。第三，把垃圾焚烧热能直接用于水泥生料的预热和分解，避免了垃圾焚烧发电的能量转换损失，提高了垃圾热能利用率。第四，设计的垃圾喂料装置有效防止原生城市生活垃圾在垃圾小仓和下料管的堵塞，调整喂料量方便。第五，垃圾焚烧烟气进入水泥窑分解炉和预热器，有害气体等物质被碱性物质吸收，有害气体产生量少，与水泥窑气体共用一套废气处理系统，处理效果好，废气量比水泥生产和垃圾焚烧分别进行时少。第六，垃圾焚烧灰渣全部用于水泥生产，不存在二次排放和污染问题。第七，对于仅有预热器的水泥窑，由于在窑尾加进垃圾焚烧的热量，提高了生料分解率，即提高了水泥窑产量。第八，系统阻力低，可与水泥生产系统共用排风机，简化了垃圾焚烧系统工艺流程。第九，垃圾焚烧系统和水泥窑生产系统仅用管道连接，当没有垃圾焚烧或垃圾焚烧系统故障时，两系统能方便地隔离，不影响水泥烧成系统生产。第十，垃圾池臭气等有害气体引入水泥熟料冷却机处理，过程简单、处理彻底。总之，采用本发明处理城市生活垃圾，适应性强，垃圾的热能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需二次处理，投资省，运转费用低，是一种垃圾全利用的无害化处理工艺。
本发明通过在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉来联合处理原生城市生活垃圾，从水泥窑窑头罩抽取冷却水泥熟料的热空气作为城市生活垃圾焚烧的燃烧空气，垃圾由垃圾喂料机喂入回转式焚烧炉焚烧，焚烧后产生的热烟气引进水泥窑尾系统为水泥生料分解提供热量，垃圾焚烧后产生的灰渣直接进入水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料或作为水泥混合材，用计算机控制垃圾焚烧系统和水泥烧成系统的协调运行，存放垃圾的垃圾池臭味等有害气体经袋除尘器除去粉尘后输送到熟料冷却机与高温熟料接触，臭味等有害气体被分解、燃烧。
本发明是根据可燃物质燃烧理论、废弃物焚烧无害化处理理论、酸性气体和碱性物质化学反应理论而设计的。燃烧理论表明：物质燃烧产生的热量小于散发的热量，燃烧温度便逐渐降低，以至不能自行燃烧而熄灭，燃烧温度与可燃物质的热值及燃烧空气的温度有关，物质的热值高、燃烧空气的温度高，物质燃烧的温度就高。废弃物焚烧无害化处理理论表明：废弃物焚烧时温度低于900℃得不到无害化处理，原生生活垃圾用自然空气自行焚烧达不到这个温度，要达到900℃，必须补充矿物质燃料。本发明用冷却水泥熟料后的热空气作垃圾燃烧空气，从窑头抽取的热空气可达800℃左右，从而解决了垃圾热值低、水分高，不补充矿物质燃料用自然空气自行燃烧温度低的问题。一般情况下，用冷却水泥熟料后的热空气作垃圾燃烧空气，可使垃圾燃烧温度达1100℃左右，使得垃圾中有害物质彻底摧毁。根据高温条件下，臭气等有害气体分解成无害物质的原理，垃圾池的臭气等有害气体被输送到水泥熟料冷却机前部，在这里与1400℃左右的熟料相接触，被分解成无害物质而净化。
为了实现上述目的，依据上述理论，本发明采用技术方案如下：一种水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾的系统，包括垃圾焚烧装置、水泥生产设备、控制装置和若干管道；其中，水泥生产设备包括水泥回转窑、窑头罩、熟料冷却机、预热器与鼓风机；水泥回转窑的窑头通过窑头罩与熟料冷却机连通，其窑尾通过上升烟道与预热器连接；其特点在于：所述垃圾焚烧装置包括依次连通的回转式垃圾焚烧炉、垃圾喂料机、垃圾储池、袋式除尘器与排风机，其中，回转式垃圾焚烧炉的头罩通过热风管道与所述窑头罩连通，该回转式垃圾焚烧炉的尾部设置有用于排卸焚烧灰渣的锁风阀与烟气管道；该锁风阀通过一管道与所述水泥回转窑窑尾连接；排风机通过连接管道与所述鼓风机连通。
上述方案中的水泥生产设备若只有预热器没有分解炉，回转式垃圾焚烧炉焚烧垃圾后的热烟气经烟气管道直接进入所述预热器；若在水泥回转窑的窑尾与预热器之间设置分解炉，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气通过烟气管道先进入该分解炉，再进入预热器。
若在水泥回转窑的窑尾与预热器之间设置反应炉，替代分解炉，此时，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气经烟气管道先进入反应炉，再进入预热器，用由反应炉连接预热器实现上述垃圾的联合处理。
本发明采用的主要设备包括垃圾喂料机、回转式垃圾焚烧炉与水泥回转窑，其中垃圾喂料机与回转式垃圾焚烧炉为本专利的发明点，而水泥回转窑则采用现有技术。
垃圾喂料机是用强制推入的方法把垃圾喂入回转式垃圾焚烧炉而设计的，它是一个把垃圾储存小仓、喂料装置、捅料装置、下料溜管组合成一体的机构。垃圾储存小仓为一锥体，上口大，下口小，由钢板材料制成；垃圾储存小仓和下料溜管内衬耐磨和耐腐蚀性材料，以延长使用寿命；垃圾储存小仓在下料溜管的上部焊接连接，溜管中心线与水平面一般成45°角，溜管的上端部布置喂料装置；喂料装置由2～4个带推爪的推料杆、动力装置、支撑和固定件组成，推料杆与下料溜管布置角度一致，在下料溜管内交替推料，当推料杆前进时，位于推料杆前端的推爪张开，推进垃圾，当推料杆后退时，位于推料杆前端的推爪合拢，避免带回垃圾并减小回程阻力；动力装置采用液压或气动装置实现推料杆往复运动，也可采用电动机带动的齿轮齿条机构，通过电动机的转动使推料杆往复运动；通过调整推料杆的运行速度来调整垃圾喂入量；垃圾小仓上亦装有与推料杆相近的捅料装置，它不需要调速，只是在小仓垃圾到溜管发生或可能发生堵塞时才运行。之所以采用上述设备喂料，是因为原生垃圾成分复杂、容重小，不仅依靠本身自重不能自行从储仓溜入垃圾焚烧炉，而且在储仓内就会结拱，难于下移。本发明以推力的方法把垃圾推入，同时在垃圾储仓亦装设捅料装置，强制垃圾向下移动。垃圾喂料机的下料溜管通过焚烧炉头罩伸入焚烧炉筒体，下料溜管和焚烧炉头罩联结处用螺栓密封联接。
回转式垃圾焚烧炉由能够回转的圆柱形筒体、装置于筒体头部的头罩、装置于筒体尾部的尾罩、密封装置、支撑装置、可调速的传动装置、装于筒体内的导料板、分布板及扬料热交换装置、装于筒体内的隔热及耐火材料等组成。筒体与水平面成2°～5°倾斜布置，头部处于高位。头罩和尾罩固定不动，垃圾和从水泥回转窑窑头罩引来的热空气都从头罩进入，在回转式垃圾焚烧炉筒体内垃圾与热空气混合，受到烘干，水分蒸发，继而焚烧，燃烧着的垃圾及灰渣受倾斜筒体的回转作用，向前移动，热烟气在水泥窑尾风机抽力的作用下由尾罩引出，灰渣由尾罩卸出炉外。本发明的特点是在焚烧炉筒体内设计并安装能适应垃圾烘干和焚烧的导料板、分布板、扬料热交换装置。导料板为矩形，与筒体中心线成30°～45°角度，焊接或螺栓连接在筒体前部。分布板用螺栓装在筒体前端的导料板之后，12～24块分布板沿筒体内圆周均布一周。分布板上开有长条形孔，分布板承接垃圾时，能使热风通过，在这里垃圾和热风充分接触，使热风在炉截面上分布均匀。分布板上的开孔率大于60％，在保证强度的情况下提高开孔率。扬料热交换装置由多块扬料板组成，在筒体内呈螺旋状或交错状布置。单块扬料板用耐热钢制造，根据在筒体内所起的作用，制成不同的表面形状，与筒体中心线成一定角度焊接或螺栓连接于筒体上。
垃圾经过焚烧，可燃物质氧化成CO2和H2O，还会生成SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体。上述气体与燃烧后的空气、粉尘组成焚烧烟气。烟气中还有易挥发性重金属等物质。对于带分解炉的水泥窑，焚烧烟气进入分解炉。对于预热器水泥窑，焚烧烟气先通过本发明设置的能把加入一部分预热器二级筒(从下数)收集的已预热的生料粉撒入的反应炉。在上述两种情况中，垃圾焚烧烟气提供热量，使生料粉中的CaCO3分解成CaO和CO2，新生的CaO是活性很高的碱性物质，便把垃圾焚烧烟气中的SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体吸收生成无害的盐类，抑制二恶英类物质生成，在水泥生产的分解炉和预热器中，粉尘浓度相当高，也会吸附垃圾焚烧烟气中的易挥发性重金属等物质，进入水泥窑结合成水泥熟料。垃圾焚烧烟气出焚烧炉后，经过10米以上的烟气管道和水泥窑气体混合。垃圾焚烧烟气处于900℃以上的高温时间超过5秒，再经各级预热器向水泥生料传递热量，垃圾焚烧热量得到利用。经过多级热交换的垃圾焚烧烟气温度逐渐降低，由于和水泥窑气体的混合，垃圾焚烧烟气有害物质浓度降低，又处于高碱性的环境，出水泥窑尾预热器的混合气体无论经增湿塔或进入生料磨都是急剧降温过程，遏制了垃圾焚烧烟气在冷却过程二恶英类有害物质的重新生成。最后由水泥窑尾废气系统除尘后，达到环境保护排放标准排放。
对于预热器水泥窑本发明设置的反应炉主体由上升管道、进料口、撒料装置、带两个有斜度的螺旋状蜗壳的圆柱形炉体、耐火及隔热材料组成。撒料装置安装在上升管道内，撒料装置由圆锥形分料锥和调整位置装置构成。来自水泥预热器二级筒(从下数)的生料从进料口撒入，在分料锥和上升气流的作用下分散于气流中，经进气蜗壳料气径向混合，生料吸收气体的热量而分解出CaO和CO2，新生的CaO把垃圾焚烧烟气中的SO2、氮氧化物、氯化物等有害气体吸收生成无害的盐类，抑制二恶英类物质生成，混合气流从出口蜗壳流出，与窑尾气体混合进入最下一级预热器。
垃圾焚烧灰渣由于焚烧炉的回转输送作用，集中到尾罩的灰斗中，经锁风卸灰阀排出炉外。灰渣入窑作为原料结合于水泥熟料之中，或直接排出作为水泥混合材。
本发明在系统的管道和焚烧炉、反应炉上装有温度及压力检测设备，主要管道上还装有电动或气动阀门，利用计算机技术，根据温度和压力等参数对垃圾焚烧系统适时控制。
本发明不仅提出了用水泥回转窑处理城市生活垃圾的组合系统，而且提出了利用该系统联合处理城市生活垃圾应用的具体方法，其处理步骤为：由所述水泥回转窑的窑头罩处抽取燃烧空气，该燃烧空气经热风管道送入回转式垃圾焚烧炉内对其内送入的垃圾进行焚烧；焚烧后的热烟气经预热器换热后在再经所述水泥回转窑的废气处理系统净化排放；焚烧后的灰渣经回转式垃圾焚烧炉尾部设置的锁风阀卸出，直接进入所述水泥回转窑作为生产水泥熟料的原料或者外排作为水泥混合材；所述垃圾储池存放的垃圾，其臭味及有害气体经与垃圾储池连接的袋式除尘器除去粉尘后经连接管道输送到熟料冷却机与高温熟料接触，将所述的臭味及有害气体分解、燃烧。
上述的水泥回转窑的窑尾与预热器之间可设置一分解炉，回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气通过烟气管道先进入分解炉，再进入预热器。
上述的水泥回转窑的窑尾与所述预热器之间也可以设置一反应炉，用反应炉替代分解炉；回转式垃圾焚烧炉排出的热烟气经烟气管道先进入反应炉，再进入预热器。
本发明具有以下明显优点：首先针对我国原生城市垃圾水分高、热值低的特点利用水泥熟料冷却的热空气作为燃烧空气，利用了工业余热，省去或减少了一般垃圾焚烧需要外加的矿物质燃料。第二，针对我国原生城市生活垃圾成分复杂、能分检出有价值物品少的特点，设计了能适应原生城市生活垃圾焚烧的回转式焚烧炉，省去了垃圾分检系统，降低了垃圾处理费用。第三，把垃圾焚烧热能直接用于水泥生料的预热和分解，避免了垃圾焚烧发电的能量转换损失，提高了垃圾热能利用率。第四，设计的垃圾喂料装置有效防止原生城市生活垃圾在垃圾小仓和下料管的堵塞，调整喂料量方便。第五，垃圾焚烧烟气进入水泥窑分解炉和预热器，有害气体等物质被碱性物质吸收，有害气体产生量少，与水泥窑气体共用一套废气处理系统，处理效果好，废气量比水泥生产和垃圾焚烧分别进行时少。第六，垃圾焚烧灰渣全部用于水泥生产，不存在二次排放和污染问题。第七，对于仅有预热器的水泥窑，由于在窑尾加进垃圾焚烧的热量，提高了生料分解率，即提高了水泥窑产量。第八，系统阻力低，可与水泥生产系统共用排风机，简化了垃圾焚烧系统工艺流程。第九，垃圾焚烧系统和水泥窑生产系统仅用管道连接，当没有垃圾焚烧或垃圾焚烧系统故障时，两系统能方便地隔离，不影响水泥烧成系统生产。第十，垃圾池臭气等有害气体引入水泥熟料冷却机处理，过程简单、处理彻底。总之，采用本发明处理城市生活垃圾，适应性强，垃圾的热能和灰渣全部利用，污染物排放低，不需二次处理，投资省，运转费用低，是一种垃圾全利用的无害化处理工艺。
附图说明
图1是适用于带分解炉的回转窑处理城市生活垃圾工艺流程示意图；
图2是适用于只带预热器的回转窑处理城市生活垃圾工艺流程示意图；
图3是本发明垃圾喂料机结构示意图；
图4是本发明回转焚烧炉结构示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是本发明反应炉结构示意图。
图2是适用于只带预热器的回转窑处理城市生活垃圾工艺流程示意图；
图3是本发明垃圾喂料机结构示意图；
图4是本发明回转焚烧炉结构示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是本发明反应炉结构示意图。
具体实施方式
结合以上附图对本发明的实施方式作进一步说明。
如图1所示，市政垃圾车把城市垃圾运至工厂，经计量后由垃圾储池4的垃圾门倒入垃圾储池4，倾倒完毕后垃圾门自动关闭。卸入的垃圾由操作工人在垃圾储池4构筑物外通过大玻璃窗观察，远距离操作抓运装置5送入垃圾喂料机6的小仓，垃圾喂料机6把垃圾喂入回转式垃圾焚烧炉7。
经实验和理论分析表明，以水泥熟料冷却机热风作垃圾焚烧空气，要使焚烧温度达到900℃，垃圾低位燃热值应超过4000kJ/kg，为确保垃圾焚烧温度超过900℃，甚至更高，规定垃圾低位热值均超过4500kJ/kg，这与目前我国城市垃圾平均热值的实际情况相近。有较低热值垃圾进厂时，一定要有较高热值垃圾与其搭配，否则较低热值垃圾不允许进厂。
热值4500kJ/kg的垃圾在焚烧炉内焚烧，燃烧空气温度为300℃时，就使焚烧温度达900℃，燃烧空气的温度达600℃时，焚烧温度可达1100℃。根据我国垃圾平均热值在5000kJ/kg左右，垃圾焚烧系统从水泥窑窑头抽取300～600℃温度的冷却机热风，能使焚烧温度维持在900℃～1100℃。
垃圾焚烧用的热风由水泥回转窑15的窑头罩1抽取，通过热风管道19引入回转式垃圾焚烧炉7的头罩，热风管道19上设有电动调节阀18和冷风阀17。调节阀18可以控制入焚烧炉的热空气量，也起着调节焚烧炉系统和水泥窑系统的阻力平衡的作用。通过冷风阀17调节掺入的冷空气量可以调节进入回转式垃圾焚烧炉7热空气温度。热空气在水泥窑尾风机的抽力下穿过回转式垃圾焚烧炉7前部的分布板与喂入的垃圾接触，向垃圾传热，使其烘干，扬料板把部分轻质垃圾扬起，更有利于其水分的蒸发。垃圾在炉内受旋转的作用向前移动到较高温度段时便被点燃而焚烧。
上述所说的较高温度段是在焚烧炉运行前的点火阶段形成的。其过程为在炉内堆放木材，浇上废油，把其引燃，有时在木材上还加一部分煤，当炉温上升到一定程度时才喂入垃圾。该过程基本与水泥回转窑的点火过程一致。垃圾在此段焚烧，其放出的热量继续维持此段的高温状态。
垃圾在焚烧过程中多次被扬料板扬起，与热空气充分接触从而完全燃烧。焚烧产生的热烟气从回转式垃圾焚烧炉7尾罩出气口引出，经烟气管道9与水泥熟料烧成系统三次风管16相联或直接接入分解炉11，在烟气管道9上装有流量调节阀10，通过阀门开度调节烟气流量，平衡水泥窑系统和垃圾焚烧炉系统阻力。被引入分解炉11的垃圾焚烧烟气中剩余的氧气参与分解炉11中煤的燃烧，共同为水泥生料分解提供热量。混合气体经水泥窑各级预热器12进一步向生料传递热量。垃圾焚烧烟气为水泥生料提供的热量，减少了分解炉喂煤装置14向分解炉11的喂煤量，出预热器的废气被水泥窑尾废气处理系统净化。回转式垃圾焚烧炉焚烧后的垃圾灰渣经回转式垃圾焚烧炉7尾罩下的锁风阀8排入水泥回转窑15或外排。
垃圾储池4被一闭封的构筑物罩着，构筑物上面放置一袋式除尘器3、排风机2，用连接管道22把除尘器后面的排风机2连接到位于熟料冷却机21头部的鼓风机20(篦冷机为头部的冷却风机，回转式冷却机为冷却机前端密封处的风机)。由于排风机2的作用，给垃圾储池4造成一个负压，其散发的臭味及有害气体便被吸收到除尘器3，携带的固体颗粒被除尘器分离，仍落入垃圾储池4，除尘后的气体排到鼓风机20，鼓入熟料冷却机21，含有臭味及有害气体的气流在冷却机前部与1400℃左右的熟料接触，有害物质在高温下分解。
带分解炉11的水泥回转窑烧成系统和本发明的城市生活垃圾焚烧系统其结合点有四处，第一处为从水泥回转窑15窑头罩引出热空气，第二处为从回转式垃圾焚烧炉7尾罩引出的高温烟气到进分解炉11前的三次风管16上或直接进分解炉11，第三处为回转式垃圾焚烧炉7尾罩卸下的灰渣经锁风阀8到水泥回转窑15或外排。第四处为垃圾储池4气体进入冷却机前部鼓风机接点。
垃圾焚烧系统各设备运行和水泥窑系统的联合运行均由计算机控制的电气系统23控制。
图1中分解炉11、预热器12、喂煤装置14、水泥回转窑15、三次风管16、熟料冷却机21、鼓风机20为水泥生产设备。
特别指出的是：图1中垃圾焚烧系统和水泥窑的三次风管是分两条路径设置的，在实施中该两条路径可以合并，即用垃圾焚烧系统代替三次风管，或把水泥生产系统三次风管断开，接入垃圾焚烧系统，这样全部系统更简单，控制更方便。
下面结合图2来描述适用于只带预热器的回转窑处理城市生活垃圾工艺流程。图2和图1的差别在于回转式垃圾焚烧炉7热烟气进预热器12前设置了一个反应炉13，该反应炉13相当于图1的分解炉11。在反应炉13中，从水泥预热器12倒数二级旋风筒下来的生料粉被垂直上升气流和旋转气流分散，部分石灰石吸收热烟气的热量分解成CaO，新生的CaO与烟气中的S02等有害物质反应结合成盐类，从而降低烟气中有害物质的浓度。热烟气携带着生料、分解物、化学反应物由反应炉13出口排出与水泥窑尾气体一起进入窑预热器12的最下级旋风筒。图2与图1相同的部分不再重复叙述。
水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾，垃圾的焚烧量可按水泥窑熟料生产量计算，热值在5000kJ/kg的垃圾，灰分约为25％，生产1吨水泥熟料可处理0.2吨垃圾，灰渣占熟料的5％，经高温焚烧的灰渣有很高的活性，不会影响水泥熟料质量。日产1000吨水泥熟料的生产线可处理垃圾200吨/日，日产5000吨水泥熟料的生产线可处理垃圾1000吨/日。灰分低、热值高的垃圾可增加处理量，热值低的垃圾可减少处理量，一般垃圾的焚烧量为(0.15～0.4)t/(t熟料)。在生产中应综合考虑各种条件，确定合适的处理量。
下面结合图3来描述垃圾喂料机的结构和工作原理。垃圾喂料机由垃圾储存小仓28、捅料装置30、喂料装置25、下料溜管33、捅料驱动装置31，喂料驱动装置24，固定装置26、支架32、喂料杆27、捅料杆29构成。垃圾储存小仓28和下料溜管33内可衬耐磨或耐腐蚀材料。当垃圾储存小仓28内有垃圾时，喂料驱动装置24带动喂料装置25的喂料杆27向前运行，喂料杆27前部的推爪张开，推动垃圾下移，把垃圾送入焚烧炉中，然后喂料杆27后退，另一个喂料杆27向前运行推料。喂料杆27后退时，前部的推爪受垃圾的阻力而合拢，喂料杆27能方便地退回，喂料杆27如此往复运动，使垃圾源源不断进入焚烧炉中。推爪的张开和合拢是通过推爪的斜面结构和焊在推爪上的定位销实现的。运行装置运行的快慢由图1或图2中表示的控制装置23通过调整喂料驱动装置24速度实现，从而调整垃圾喂入焚烧炉的数量。若垃圾在垃圾储存小仓28下料不畅，便可开动捅料装置30，捅料杆29在捅料驱动装置31的驱动下运行，运行方式同喂料装置，差别是其不需要调速。垃圾喂料机的下料溜管33通过焚烧炉头罩伸入焚烧炉筒体，下料溜管33和焚烧炉头罩联结处密封。垃圾喂料机在工作时，垃圾储存小仓28始终保持一定量的垃圾，阻止外界冷空气从垃圾喂料机进入焚烧炉内。
下面结合图4和图5来描述回转式垃圾焚烧炉结构和在图1或图2中表示的控制装置23控制下的工作原理。图5是图4的A-A剖视图。垃圾焚烧炉由与水平面成2°～5°倾角布置并可回转的圆柱形筒体38，圆柱形筒体38前端的头罩35、后端的尾罩40，装于圆柱形筒体38上的导料板42、分布板43、前部扬料板45、中部扬料板46、后部扬料板47、耐火保温材料44，传动设备39、支承装置37组成。头罩35、尾罩40内均衬有耐火隔热材料，头罩35上还设有观察孔34及热空气进口36，根据工艺布置的不同，热空气进口36可联结于头罩35的上部、下部或侧面。尾罩40上设有人孔门41。焚烧后的烟气从尾罩40的上部排出，灰渣从尾罩40的下部卸出。圆柱形筒体38与头罩35、尾罩40之间用密封装置密封，减少运行过程外界冷空气的漏入，该密封装置与现有的水泥回转窑的窑头、窑尾密封装置相同。
垃圾入窑前，首先从尾罩40的人孔门41把点火的木材放入炉筒体的中部，木材上可浇废机油，并添加部分块煤，以延长着火时间，提高炉体温度，待炉温上升到900℃即可喂入垃圾。垃圾喂入焚烧炉内，首先落于分布板43上，分布板43与筒体内表面有45°～60°倾斜角度，增加了分布面积，从而增加了垃圾与燃烧空气的接触面。透过分布板43孔隙的粒状物料由导料板42引导，穿过分布板43下面的孔洞向前运行，垃圾受倾斜圆柱形筒体38回转作用而输送，受扬料板的作用，物料不断被抛起，增加了与热空气接触的机会，随着水分的蒸发、燃点低的物质首先着火燃烧，燃烧物质逐渐燃尽，形成灰渣，灰渣受后部扬料板作用，被破碎和扬起，燃烬的部分密度大、未燃烬的部分密度小，在扬起过程受到分离，未燃烬的部分与热空气更充分接触而进一步燃烧，燃烬的灰渣最后落入尾罩下部的灰斗，经锁风阀卸出。燃烧后的热烟气从尾罩40上部的出气管排出。运行过程中，操作工人可通过头罩35的观察孔34察看垃圾焚烧的情况，结合温度和压力的指示调整垃圾喂入量和焚烧炉转速。焚烧炉的长径比为5～10，最高转速小于每分钟8转，调速比为1/5～1/10。
下面结合图6来描述反应炉的结构和工作原理。反应炉由上升管道50、钢制带双螺旋涡壳圆柱形炉体53、耐火隔热材料52，生料加入口49、撒料装置51、撒料装置调节器48、出风口55、支承座54构成。从二级旋风筒(从下数)收集下来的预热生料经生料加入口49对着撒料装置51下料，撒料装置调节器48可调节撒料装置的位置，使生料落在撒料装置51上，撒料装置51为圆锥面，落在圆锥面上的料粉周边撒开，从上升管道50来的上升气流卷起物料，生料粉在进入反应炉又受蜗壳的作用而径向混合，在热烟气中均匀分布。气-固相均布的混合气体在反应炉内按炉体形状螺旋前进，固相中碳酸钙吸热分解成CaO，继而与气相中的SO2等有害气体反应生成盐类，有害气体浓度降低，混合气体从反应炉出口出来进入预热器最下一级旋风筒，上述反应在出反应炉的管道和进入水泥预热器内仍然可以继续进行。
如图1所示，市政垃圾车把城市垃圾运至工厂，经计量后由垃圾储池4的垃圾门倒入垃圾储池4，倾倒完毕后垃圾门自动关闭。卸入的垃圾由操作工人在垃圾储池4构筑物外通过大玻璃窗观察，远距离操作抓运装置5送入垃圾喂料机6的小仓，垃圾喂料机6把垃圾喂入回转式垃圾焚烧炉7。
经实验和理论分析表明，以水泥熟料冷却机热风作垃圾焚烧空气，要使焚烧温度达到900℃，垃圾低位燃热值应超过4000kJ/kg，为确保垃圾焚烧温度超过900℃，甚至更高，规定垃圾低位热值均超过4500kJ/kg，这与目前我国城市垃圾平均热值的实际情况相近。有较低热值垃圾进厂时，一定要有较高热值垃圾与其搭配，否则较低热值垃圾不允许进厂。
热值4500kJ/kg的垃圾在焚烧炉内焚烧，燃烧空气温度为300℃时，就使焚烧温度达900℃，燃烧空气的温度达600℃时，焚烧温度可达1100℃。根据我国垃圾平均热值在5000kJ/kg左右，垃圾焚烧系统从水泥窑窑头抽取300～600℃温度的冷却机热风，能使焚烧温度维持在900℃～1100℃。
垃圾焚烧用的热风由水泥回转窑15的窑头罩1抽取，通过热风管道19引入回转式垃圾焚烧炉7的头罩，热风管道19上设有电动调节阀18和冷风阀17。调节阀18可以控制入焚烧炉的热空气量，也起着调节焚烧炉系统和水泥窑系统的阻力平衡的作用。通过冷风阀17调节掺入的冷空气量可以调节进入回转式垃圾焚烧炉7热空气温度。热空气在水泥窑尾风机的抽力下穿过回转式垃圾焚烧炉7前部的分布板与喂入的垃圾接触，向垃圾传热，使其烘干，扬料板把部分轻质垃圾扬起，更有利于其水分的蒸发。垃圾在炉内受旋转的作用向前移动到较高温度段时便被点燃而焚烧。
上述所说的较高温度段是在焚烧炉运行前的点火阶段形成的。其过程为在炉内堆放木材，浇上废油，把其引燃，有时在木材上还加一部分煤，当炉温上升到一定程度时才喂入垃圾。该过程基本与水泥回转窑的点火过程一致。垃圾在此段焚烧，其放出的热量继续维持此段的高温状态。
垃圾在焚烧过程中多次被扬料板扬起，与热空气充分接触从而完全燃烧。焚烧产生的热烟气从回转式垃圾焚烧炉7尾罩出气口引出，经烟气管道9与水泥熟料烧成系统三次风管16相联或直接接入分解炉11，在烟气管道9上装有流量调节阀10，通过阀门开度调节烟气流量，平衡水泥窑系统和垃圾焚烧炉系统阻力。被引入分解炉11的垃圾焚烧烟气中剩余的氧气参与分解炉11中煤的燃烧，共同为水泥生料分解提供热量。混合气体经水泥窑各级预热器12进一步向生料传递热量。垃圾焚烧烟气为水泥生料提供的热量，减少了分解炉喂煤装置14向分解炉11的喂煤量，出预热器的废气被水泥窑尾废气处理系统净化。回转式垃圾焚烧炉焚烧后的垃圾灰渣经回转式垃圾焚烧炉7尾罩下的锁风阀8排入水泥回转窑15或外排。
垃圾储池4被一闭封的构筑物罩着，构筑物上面放置一袋式除尘器3、排风机2，用连接管道22把除尘器后面的排风机2连接到位于熟料冷却机21头部的鼓风机20(篦冷机为头部的冷却风机，回转式冷却机为冷却机前端密封处的风机)。由于排风机2的作用，给垃圾储池4造成一个负压，其散发的臭味及有害气体便被吸收到除尘器3，携带的固体颗粒被除尘器分离，仍落入垃圾储池4，除尘后的气体排到鼓风机20，鼓入熟料冷却机21，含有臭味及有害气体的气流在冷却机前部与1400℃左右的熟料接触，有害物质在高温下分解。
带分解炉11的水泥回转窑烧成系统和本发明的城市生活垃圾焚烧系统其结合点有四处，第一处为从水泥回转窑15窑头罩引出热空气，第二处为从回转式垃圾焚烧炉7尾罩引出的高温烟气到进分解炉11前的三次风管16上或直接进分解炉11，第三处为回转式垃圾焚烧炉7尾罩卸下的灰渣经锁风阀8到水泥回转窑15或外排。第四处为垃圾储池4气体进入冷却机前部鼓风机接点。
垃圾焚烧系统各设备运行和水泥窑系统的联合运行均由计算机控制的电气系统23控制。
图1中分解炉11、预热器12、喂煤装置14、水泥回转窑15、三次风管16、熟料冷却机21、鼓风机20为水泥生产设备。
特别指出的是：图1中垃圾焚烧系统和水泥窑的三次风管是分两条路径设置的，在实施中该两条路径可以合并，即用垃圾焚烧系统代替三次风管，或把水泥生产系统三次风管断开，接入垃圾焚烧系统，这样全部系统更简单，控制更方便。
下面结合图2来描述适用于只带预热器的回转窑处理城市生活垃圾工艺流程。图2和图1的差别在于回转式垃圾焚烧炉7热烟气进预热器12前设置了一个反应炉13，该反应炉13相当于图1的分解炉11。在反应炉13中，从水泥预热器12倒数二级旋风筒下来的生料粉被垂直上升气流和旋转气流分散，部分石灰石吸收热烟气的热量分解成CaO，新生的CaO与烟气中的S02等有害物质反应结合成盐类，从而降低烟气中有害物质的浓度。热烟气携带着生料、分解物、化学反应物由反应炉13出口排出与水泥窑尾气体一起进入窑预热器12的最下级旋风筒。图2与图1相同的部分不再重复叙述。
水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾，垃圾的焚烧量可按水泥窑熟料生产量计算，热值在5000kJ/kg的垃圾，灰分约为25％，生产1吨水泥熟料可处理0.2吨垃圾，灰渣占熟料的5％，经高温焚烧的灰渣有很高的活性，不会影响水泥熟料质量。日产1000吨水泥熟料的生产线可处理垃圾200吨/日，日产5000吨水泥熟料的生产线可处理垃圾1000吨/日。灰分低、热值高的垃圾可增加处理量，热值低的垃圾可减少处理量，一般垃圾的焚烧量为(0.15～0.4)t/(t熟料)。在生产中应综合考虑各种条件，确定合适的处理量。
下面结合图3来描述垃圾喂料机的结构和工作原理。垃圾喂料机由垃圾储存小仓28、捅料装置30、喂料装置25、下料溜管33、捅料驱动装置31，喂料驱动装置24，固定装置26、支架32、喂料杆27、捅料杆29构成。垃圾储存小仓28和下料溜管33内可衬耐磨或耐腐蚀材料。当垃圾储存小仓28内有垃圾时，喂料驱动装置24带动喂料装置25的喂料杆27向前运行，喂料杆27前部的推爪张开，推动垃圾下移，把垃圾送入焚烧炉中，然后喂料杆27后退，另一个喂料杆27向前运行推料。喂料杆27后退时，前部的推爪受垃圾的阻力而合拢，喂料杆27能方便地退回，喂料杆27如此往复运动，使垃圾源源不断进入焚烧炉中。推爪的张开和合拢是通过推爪的斜面结构和焊在推爪上的定位销实现的。运行装置运行的快慢由图1或图2中表示的控制装置23通过调整喂料驱动装置24速度实现，从而调整垃圾喂入焚烧炉的数量。若垃圾在垃圾储存小仓28下料不畅，便可开动捅料装置30，捅料杆29在捅料驱动装置31的驱动下运行，运行方式同喂料装置，差别是其不需要调速。垃圾喂料机的下料溜管33通过焚烧炉头罩伸入焚烧炉筒体，下料溜管33和焚烧炉头罩联结处密封。垃圾喂料机在工作时，垃圾储存小仓28始终保持一定量的垃圾，阻止外界冷空气从垃圾喂料机进入焚烧炉内。
下面结合图4和图5来描述回转式垃圾焚烧炉结构和在图1或图2中表示的控制装置23控制下的工作原理。图5是图4的A-A剖视图。垃圾焚烧炉由与水平面成2°～5°倾角布置并可回转的圆柱形筒体38，圆柱形筒体38前端的头罩35、后端的尾罩40，装于圆柱形筒体38上的导料板42、分布板43、前部扬料板45、中部扬料板46、后部扬料板47、耐火保温材料44，传动设备39、支承装置37组成。头罩35、尾罩40内均衬有耐火隔热材料，头罩35上还设有观察孔34及热空气进口36，根据工艺布置的不同，热空气进口36可联结于头罩35的上部、下部或侧面。尾罩40上设有人孔门41。焚烧后的烟气从尾罩40的上部排出，灰渣从尾罩40的下部卸出。圆柱形筒体38与头罩35、尾罩40之间用密封装置密封，减少运行过程外界冷空气的漏入，该密封装置与现有的水泥回转窑的窑头、窑尾密封装置相同。
垃圾入窑前，首先从尾罩40的人孔门41把点火的木材放入炉筒体的中部，木材上可浇废机油，并添加部分块煤，以延长着火时间，提高炉体温度，待炉温上升到900℃即可喂入垃圾。垃圾喂入焚烧炉内，首先落于分布板43上，分布板43与筒体内表面有45°～60°倾斜角度，增加了分布面积，从而增加了垃圾与燃烧空气的接触面。透过分布板43孔隙的粒状物料由导料板42引导，穿过分布板43下面的孔洞向前运行，垃圾受倾斜圆柱形筒体38回转作用而输送，受扬料板的作用，物料不断被抛起，增加了与热空气接触的机会，随着水分的蒸发、燃点低的物质首先着火燃烧，燃烧物质逐渐燃尽，形成灰渣，灰渣受后部扬料板作用，被破碎和扬起，燃烬的部分密度大、未燃烬的部分密度小，在扬起过程受到分离，未燃烬的部分与热空气更充分接触而进一步燃烧，燃烬的灰渣最后落入尾罩下部的灰斗，经锁风阀卸出。燃烧后的热烟气从尾罩40上部的出气管排出。运行过程中，操作工人可通过头罩35的观察孔34察看垃圾焚烧的情况，结合温度和压力的指示调整垃圾喂入量和焚烧炉转速。焚烧炉的长径比为5～10，最高转速小于每分钟8转，调速比为1/5～1/10。
下面结合图6来描述反应炉的结构和工作原理。反应炉由上升管道50、钢制带双螺旋涡壳圆柱形炉体53、耐火隔热材料52，生料加入口49、撒料装置51、撒料装置调节器48、出风口55、支承座54构成。从二级旋风筒(从下数)收集下来的预热生料经生料加入口49对着撒料装置51下料，撒料装置调节器48可调节撒料装置的位置，使生料落在撒料装置51上，撒料装置51为圆锥面，落在圆锥面上的料粉周边撒开，从上升管道50来的上升气流卷起物料，生料粉在进入反应炉又受蜗壳的作用而径向混合，在热烟气中均匀分布。气-固相均布的混合气体在反应炉内按炉体形状螺旋前进，固相中碳酸钙吸热分解成CaO，继而与气相中的SO2等有害气体反应生成盐类，有害气体浓度降低，混合气体从反应炉出口出来进入预热器最下一级旋风筒，上述反应在出反应炉的管道和进入水泥预热器内仍然可以继续进行。