在水泥制造工業中AFR是指替代燃料及原材料(Alternative Fuels and Raw Material)。與傳統的水泥窯使用AF(替代燃料)不一樣的是，水泥制造過程中不僅使用從廢物中回收的能源，還重復利用其礦物質（鈣、鋁、鐵、硅等），取代來自自然中的資源，是一種更為精細和高效的廢物再利用方法，也是目前水泥窯協同處置廢物的發展潮流。

水泥廠AFR生產線工作方式

不同的廢棄物化學成分和物理特性各不相同，無法在水泥廠直接進行協同處理。它們需要經過初步處理，即所謂的預處理，以將它們轉化為符合水泥廠環境和運營要求的均質 AFR。

預處理設施涉及不同的單元操作，如分離/分類、混合/混合、破碎和干燥。固體廢物通常通過機械或機械生物處理進行預處理以生產替代燃料（例如固體回收燃料SRF、垃圾衍生燃料RDF）。如果廢物含有很少或不含可生物降解材料，則預處理設施僅通過機械處理來增強進料，主要是通過減小尺寸和去除不可燃惰性材料（石頭、玻璃、金屬等）。下圖說明了使用初級破碎機、風選機和二級破碎機的機械處理過程。

在固體廢物還含有大量可生物降解材料的情況下，可以使用機械生物處理(MBT)。生物處理包括有機廢物部分的部分放熱需氧降解。用于固體燃料生產的生物過程通常基于強制通風并導致水分減少（生物干燥）以及通過生物穩定化減少氣味。在某些情況下，固體AFR也會進行熱干燥以進一步增加其熱值。熱干燥過程優選使用來自水泥窯的余熱或太陽能作為熱源。

水泥生產哪個流程中引入AFR？

AFR可以在熟料制造過程的不同位置引入。每個進料點需要不同的工藝條件（例如溫度、氣體速度），因此適用于不同的質量的AFR。在現代最先進的水泥窯系統中，AFR主要在兩個位置引入，一是用于煅燒反應的預分解爐，二是回轉窯出口處的用于熟化反應的燃燒器。總能量需求的一小部分也可以在回轉窯入口添加，即所謂的二次燃燒。

對于固體AF，進料點主要取決于它們的制備程度，尤其是粒徑和熱值。對于液體和糊狀（淤泥）AF，進料點的選擇取決于它們霧化成或多或少的細小液滴/顆粒的程度。

回轉窯入口二次燃燒對替代燃料的質量要求最低。可以在該進料點引入非常粗糙的固體燃料，例如整個輪胎或非霧化污泥和低熱值燃料。燃料暴露在含氧氣的窯氣中，在回轉窯后端的料床上緩慢燃燒。然而，只有5-10%的窯爐總能源需求的一小部分可以在這里得到滿足。

預分解爐需要窯系統總能量需求的55-65%。可以在此進料點添加粗固體AF、霧化污泥和液體。粗固體燃料需要足夠小，以便被預分解爐內的氣流懸浮，以防止它們掉落到窯爐入口。預分解爐適用于具有中等熱值的AF，所有燃料的平均熱值應至少為11至13GJ/t。氧化條件和2至7秒的高氣體滯留時間可確保完全燃燒。 

在回轉窯的主要燃燒過程中占系統總能量需求的35-45%。 可在該進料點引入可與回轉窯內的氣體混合和懸浮的精細固體AF和適當霧化的液體。為了達到熟化反應所需的高達 2,000°C 的火焰溫度，主燃燒時燃料的平均凈熱值需要至少為 18 至 22 GJ/t。 高溫、氧化條件和 6-8 秒的氣體滯留時間確保完全燃盡。 這些工藝條件使得水泥窯的主燒甚至適合于銷毀穩定的有機化合物（例如持久性有機污染物）。

對于替代原料AR，總有機碳 (TOC) 含量是選擇合適進料點的決定性標準。 如果 AR 的 TOC 含量低于 5,000 ppm，則它們可以像任何其他天然原料一樣送入原料破碎機或原料磨。 如果 TOC 含量高于 5,000 ppm，則應進行實驗室排放測試或工業試驗，以確保揮發性有機化合物 (VOC) 的排放量在允許范圍內。 如果排出測試或工業試驗結果表明 VOC 排放量過高，則必須在確保完全破壞有機物的進料點引入 AR，例如預分解爐或窯爐入口。

*數據僅供參考，不作為項目建議或合同條件。

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參考資料

《Guidelines on Pre- and Co-processing of Waste in Cement Production》