水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
來源：徐榮 日期：2021-10-29 訪問量：5476 次
誠邀各位朋友參會(huì)
一、協(xié)同處置新技術(shù)
1、離線轉(zhuǎn)床爐新工藝技術(shù)路線
為解決以上瓶頸問題，行業(yè)自主研發(fā)出了水泥窯協(xié)同處置離線旋轉(zhuǎn)床綜合氣化爐（離線轉(zhuǎn)床爐）工藝技術(shù)路線，可以較好地解決如上所述存在的問題。
離線轉(zhuǎn)床爐工藝技術(shù)路線，將廢棄物由原來的在線直喂式入窯處置變更為離線式處置。廢棄物在離線轉(zhuǎn)床爐內(nèi)經(jīng)高溫長(zhǎng)時(shí)間焚燒氣化，有機(jī)成分完全分解并隨氣體進(jìn)入分解爐實(shí)現(xiàn)無害化處置；重金屬高溫下在爐渣中熔融固化，不再析出，爐渣可作為水泥生產(chǎn)原料或混合材資源化利用。
離線轉(zhuǎn)床爐示意圖
相較于以往的協(xié)同處置技術(shù)路線，離線轉(zhuǎn)床爐具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）綜合處置能力強(qiáng)。
通過合理的預(yù)處理措施，可單獨(dú)或組合處置各類廢棄物，如危廢、市政垃圾、裝修垃圾、污泥、飛灰、污染土、農(nóng)業(yè)及園林廢棄物等，對(duì)廢棄物形態(tài)要求低。處置生活垃圾和固態(tài)、半固態(tài)危廢單機(jī)150噸/天處置污染土、飛灰（含水洗飛灰）等單機(jī)400-500噸/天。熱值不低于4600kJ/kg（對(duì)低熱值廢棄物可采取配伍措施，或添加少量煤粉），水分<45% ，灰分<28% ，最大粒度<230mm × 230mm × 230mm ，即滿足入爐要求。
同時(shí)遇到突發(fā)應(yīng)急事件時(shí)，在政府批準(zhǔn)的前提下，具備處置醫(yī)療垃圾、病死家禽家畜、自然災(zāi)害廢棄物等能力。
（2）廢棄物替代燃料化處置能力強(qiáng)。
離線轉(zhuǎn)床爐爐內(nèi)溫度高達(dá)1200攝氏度，入分解爐氣體溫度穩(wěn)定控制在950-1050攝氏度，高于分解爐內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)廢棄物熱值替代水泥生產(chǎn)用化石燃料。對(duì)替代燃料化處置市政垃圾、裝修垃圾、陳腐垃圾、農(nóng)林廢棄物等具有更大優(yōu)勢(shì)。
（3）安全環(huán)保優(yōu)勢(shì)更加突出。
二惡英等有機(jī)物被高溫分解，分解產(chǎn)物隨950度以上高溫氣體入分解爐，在高溫堿性環(huán)境下徹底無害化處置。少量二惡英、酸性氣體、氣化的重金屬隨高溫氣體到分解爐，氣體被高溫堿性環(huán)境消解，重金屬被堿性固體吸附進(jìn)入水泥熟料燒成系統(tǒng)，被高溫熔融固化。
重金屬在爐內(nèi)與鈣、硅熔融產(chǎn)生玻璃體，經(jīng)破碎、空氣急冷裝置排出爐外，固化重金屬同時(shí)生成強(qiáng)度可與熟料相比的爐渣，作為活性混合材進(jìn)入水泥粉磨系統(tǒng)或作為水泥生產(chǎn)原料加以利用。
根據(jù)所處置廢棄物特性，可靈活控制氧化或還原氣氛，保證廢棄物的無害化處置。
與廢棄物在線投加方式相比，離線轉(zhuǎn)床爐在抑制爆燃、抑制重金屬和氯硫揮發(fā)、全系統(tǒng)密閉操作、減少操作人員安全隱患方面優(yōu)勢(shì)明顯。采用高規(guī)格的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在離線轉(zhuǎn)床爐出口安裝高溫?zé)煔鈾z測(cè)設(shè)備，在線檢測(cè)多項(xiàng)氣體成分，如HCL、HF、CH4、SO2、NOx、O2、CO、H2S等，根據(jù)氣體成分分析隨時(shí)控制離線轉(zhuǎn)床爐的運(yùn)行參數(shù)。全密閉負(fù)壓操作，無臭氣排放。
（4）窯況干擾小，協(xié)同銜接度高。
目前各種在線直喂式處置廢棄物工藝技術(shù)路線，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水分、入料形態(tài)尺寸、熱值、有害元素及重金屬、不可燃礦物質(zhì)的均衡連續(xù)穩(wěn)定控制，進(jìn)而對(duì)窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、熟料產(chǎn)質(zhì)量、熱耗等產(chǎn)生較大影響。
物料密度、粒徑與懸浮所需風(fēng)速關(guān)系圖
以入料形態(tài)尺寸為例，從上圖可以看出，在水泥生產(chǎn)工況下，廢棄物入窯尺寸需小于5毫米才能夠在分解爐內(nèi)懸浮并徹底無害化處置。而在線直喂式處置方式難以實(shí)現(xiàn)該要求，入窯廢棄物會(huì)不完全燃燒并下落到煙室，影響水泥產(chǎn)質(zhì)量及窯況，有要害成分不能完全無害化處置并有被熟料包裹最終進(jìn)入水泥產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。
離線轉(zhuǎn)床爐則完全解決了以上問題，該路線僅將穩(wěn)定可控的高溫氣體進(jìn)入分解爐，單臺(tái)爐風(fēng)量?jī)H為18000標(biāo)立/小時(shí)以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)窯況干擾的最小化。同時(shí)廢棄物在1200攝氏度爐溫下停留時(shí)間超過60分鐘，各種有害成分被完全分解。爐渣經(jīng)生料磨或水泥磨粉磨均化，作為原料或混合材進(jìn)行資源化利用，對(duì)水泥生產(chǎn)工況無干擾。
目前該技術(shù)已在贊皇金隅、銅陵上峰等企業(yè)應(yīng)用，其他項(xiàng)目正在前期工作中。
2、協(xié)同處置廢棄物用精準(zhǔn)除氯硫系統(tǒng)
水泥窯在協(xié)同處置廢的過程中，由于固廢中含有較多的有害成分，對(duì)水泥窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果，其中氯硫元素就是其中影響最大的成分，上文中有詳細(xì)論述。在協(xié)同處置廢棄物的生產(chǎn)線中，由于氯硫元素含量偏高導(dǎo)致水泥窯的結(jié)皮和堵塞，影響安全運(yùn)行、影響熟料產(chǎn)質(zhì)量，影響人身安全健康，甚至嚴(yán)重危及到企業(yè)的生存和發(fā)展。具體表現(xiàn)為：限制了廢棄物處置量及處置種類；窯尾煙室、分解爐出口、預(yù)熱器易出現(xiàn)結(jié)皮堵塞現(xiàn)象；窯內(nèi)易長(zhǎng)厚窯皮、后結(jié)圈，產(chǎn)生包心料和大料球，篦冷機(jī)堆雪人；影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率；設(shè)備腐蝕較快，對(duì)設(shè)備安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)帶來影響；耐火材料腐蝕較快，對(duì)生產(chǎn)線安全可靠帶來影響；對(duì)系統(tǒng)通風(fēng)影響，對(duì)產(chǎn)量帶來影響；對(duì)熟料質(zhì)量帶來影響；還原氣氛，對(duì)熟料燒成帶來影響，二惡英排放升高；水泥氯離子含量超標(biāo)等。
為解決協(xié)同處置廢棄物氯硫有害元素入窯帶來的窯況干擾大、熟料產(chǎn)質(zhì)量影響大、廢棄物處置量及處置種類限制大等問題，行業(yè)研發(fā)了精準(zhǔn)除氯硫系統(tǒng)。該系統(tǒng)是針對(duì)協(xié)同處置廢棄物針對(duì)性研發(fā)的旁路放風(fēng)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)用旁路放風(fēng)系統(tǒng)區(qū)別明顯。其特點(diǎn)包括：個(gè)性化設(shè)計(jì)，能適應(yīng)老廠改造，便于布置；通過縮短流程減少阻力、減少冷卻風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；采用高效細(xì)粉分離器替代袋收塵；可減少旁路冷卻風(fēng)量，獲得較高的煙氣排放溫度，余熱利用；取風(fēng)除氯探頭具有高效分離功能，粗粉粒回?zé)熓?；能?shí)現(xiàn)小比例、高效率放風(fēng)，降低總投資，降低總運(yùn)行成本。
此外由于進(jìn)入分解爐乃至實(shí)際進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的廢棄物物理形態(tài)及粒度、水分、化學(xué)成分及熱值的變化和波動(dòng)，造成在窯尾過渡帶出現(xiàn)不穩(wěn)定和不完全燃燒，會(huì)使窯主電機(jī)電流波動(dòng)，并容易呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)。并且由于燃燒過程會(huì)產(chǎn)生氣體逸出、水分也以蒸發(fā)氣體形式逸出，會(huì)增加過渡帶的生料的流動(dòng)性，呈現(xiàn)加速運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)造成部分未完全預(yù)燒的生料進(jìn)入燒成帶和冷卻帶，出現(xiàn)未煅燒好的熟料。
總體而言，處置廢棄物后燒成系統(tǒng)操作難度加大，需要根據(jù)不同工廠的情況進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在廢棄物預(yù)處理、配伍、投加位置、窯系統(tǒng)工藝改進(jìn)和操作優(yōu)化方面進(jìn)一步加強(qiáng)。
水泥窯協(xié)同處置廢棄物用精準(zhǔn)除氯硫系統(tǒng)與傳統(tǒng)旁路放風(fēng)
該系統(tǒng)可降低入窯有害元素對(duì)水泥產(chǎn)量及質(zhì)量的影響，提高廢棄物處置量，保障人員、設(shè)備、環(huán)境、產(chǎn)品安全等。目前金隅、紅獅、京蘭、江山虎等水泥窯協(xié)同處置廢棄物項(xiàng)目均已配備該系統(tǒng)，效果良好。
某企業(yè)精準(zhǔn)除氯硫系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果圖
二、發(fā)展趨勢(shì)展望
水泥窯協(xié)同處置危廢自2014年以來已經(jīng)歷了6年多的爆發(fā)式發(fā)展。由于其對(duì)于水泥行業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)、增量技術(shù)，在快速發(fā)展期行業(yè)更多的考慮的是產(chǎn)業(yè)布局、抓住機(jī)遇窗口，解決“有無”問題。作者認(rèn)為水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物前期粗放發(fā)展期已接近尾聲，接下來該領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)入精細(xì)優(yōu)化發(fā)展期。在該時(shí)期，危廢處置市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，技術(shù)先進(jìn)性將是決定一個(gè)項(xiàng)目能否長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵。未來誰的危廢處置量大、處置成本低、綜合處置能力強(qiáng)、對(duì)水泥生產(chǎn)窯況干擾小、環(huán)保安全，誰才能獲得良好的環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。從現(xiàn)有的技術(shù)路線發(fā)展來看，水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物未來將通過技改優(yōu)化升級(jí)，由多數(shù)采用在線處置技術(shù)路線向逐漸采用更加先進(jìn)合理、協(xié)同度高的離線處置技術(shù)路線演變。
