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水泥窑协同处置危险废物技术现状与发展趋势

2019-12-02 19:51 作者:pokerking club 点击:

  摘要:我国从未停止过利用水泥窑对废弃物处理的研究,水泥窑协同处置危险废物技术已成为现阶段一种主要的危险废物焚烧处置技术。本文对水泥窑协同处置危险废物技术优势进行简单分析,研究其应用现状,对其发展趋势进行探索,以期为我国日后相关

  近年来,国内危险废物处置刚需不断增多,尤其是要求进入规范渠道处置的量明显增加,后续的监管及处理都面临着巨大的挑战。随着城市化进程的逐渐推进,水泥需求量也在与日俱增。用废弃物代替燃料一方面降低了水泥生产的能耗,另一方面又降低了废弃物对环境的影响。 目前水泥窑协同处置危废技术已经成为了我国降低环境污染,促进经济循环的重要手段,取得了比较可观的社会效益、环境效益以及经济效益。

  经过实践应用和研究,水泥窑协同处置危险废物,较之专业焚烧炉废物焚烧技术,具有以下优势:

  水泥窑协同处置危险废物过程中,废物停留时间长,焚烧充分,不会对水泥窑的NOx的生成产生影响,与废物专用焚烧炉相比减少了 NOx 的排放。负压状态下运转,烟气和粉尘不会外溢,从根本上防止了处理过程中的再污染。新型水泥窑内呈碱性气氛,协同处理废物的过程有吸硫、吸氯作用,SO2、HCl 等酸性气体以及二噁英也得到有效地抑制, 因此能改善和降低污染物综合排放量。

  经过协同处置,危险废物无机分成为了水泥生产的原料,从而实现了危险废物的回收和再利用。水泥的生产与废弃物协同处理,在很大程度上节省了处理成本,根据实际调查,发现协同处置危险废物的资金投资约为建设专业焚烧炉的三分之一,无论是运营成本还是建设成本都大大低于专业焚烧炉,因此在成本消耗方面具备较大的优势。

  水泥窑焚烧空间大,适用范围广,能够实现大量、多种类危险废物的处理。此外,可以维持均匀、稳定的焚烧气氛。在高温焚烧条件下, 危险废物中的有机物能够彻底被分解,重金属也会被固熔,不存在传统焚烧处置工艺中焚烧灰渣的二次处理问题,显著提升了焚烧效率。

  在国外,水泥窑协同处置是固废危废处置的主要手段之一,已经有40多年的发展历史。在国内,利用水泥窑的超高温来协同处置危险废弃物历来被环保界所重视,经过技术引进和多年来的研究开发,协同处置的技术装备已经逐步完善成熟,水泥窑协同处置废弃物以其建设费用低、选址较容易等优势而受到国家政策支持,并将其作为《水泥工业十三五发展规划》的重点任务之一。

  作为国内首先利用协同处置技术处理危险废物的企业,金隅集团北京水泥厂在20世纪末已经开始尝试利用水泥窑处理各种有机渣液,在全国范围内起到了高效处理危险废物的示范作用。此外,多家水泥企业投资的环保示范线已成功投入生产,红狮水泥、华新水泥、金圆股份、都江堰拉法基水泥、溧阳中材、华润红水河等多家公司也都在进行水泥窑协同处置项目。在 2017 年全国水泥窑协同处置创新发展大会上获悉,全国已建成水泥窑协同处置线条,全国利用水泥窑协同处置危险废物核准能力超过每年150万t,截止至 2018年底,规模累积比上年增加262万t。

  水泥窑协同处置固体危险废物技术主要有破碎、研磨以及混合搅拌等。其具备较强的密闭性,保证了处置过程与操作人员隔离。对于有挥发性或者半挥发性有毒有害成分的固体废物的预处理设施大多布置在室内车间,车间内设置通风换气装置,排出的气体经过水泥窑的高温区进行焚烧后再达标排放。对于液体废物,预处理过程包含着混合搅拌功能,有一些液体废物中可能会混杂各种较大的颗粒物,通过在混合搅拌系统内配加研磨装置可以有效减小颗粒物的数量。与此同时,还能够根据实际需要配加沉淀、中和以及过滤等装置。

  水泥窑协同处置危险废物技术中对重金属的处理结果主要有固化, 伴随窑灰、烟尘等排出。窑灰能够间接的再利用,因此不会对环境产生压力,而烟尘中的重金属则会对大气环境产生一定的影响。因此,水泥窑在焚烧过程中必须要严格控制重金属污染物的成分以及含量,保证烟尘以及水泥的质量符合国家相关标准。根据德国水泥所的实践,发现90%以上的不挥发重金属能够被吸收,铅和镉等难挥发的金属则会在焚烧的过程中生成硫酸盐等,这些物质能够在一定的温度范围内冷凝,从而在水泥窑系统中进行循环,很少会被带出去。

  目前我国的水泥窑协同处置危险废物的技术仍然处于起步阶段,还需要不断积累经验,多方面进行改进。根据数据调查分析,笔者认为水泥窑协同处置危险废物未来发展趋势主要有以下几个方面:

  一般的水泥窑中危险废物的投放位置主要有三个,分别是窑头、窑尾以及生料配料系统。根据实际调查,发现不同的投放位置温度不同,危险废物的停留时间也不一样。然而现阶段业内对水泥成分以及烟尘排放影响仍处于探索阶段,对其研究并不完善。因此,在未来应当在研究水泥窑协同处置危险废物的过程中,加强对不同处置条件下最终效果的研究。

  重金属的迁移转化规律仍然是业内研究者的工作重点,目前一般使用化学试剂来模拟水泥窑对危险废物的系统处置过程,然而危险废物的实际存在形式十分复杂,容易受到多种元素的影响。因此,在未来研究重金属处置的过程中,应当将实际的危险废物作为研究对象,从而为日后的处置工作提供更加准确地支持。

  许多危险废物中含有一定的硫、氯元素,其容易引起水泥窑的堵塞,降低水泥的质量。据规范HJ662-2013要求,危险废物中硫的含量应小于0.014%,氯的含量应小于0.04%,然而对于水泥窑处理含硫、氯危险废物的化学研究以及燃烧实验依然较少。因此,未来必然要加强对高硫、高氯危险废物的转化处理研究,从而进一步提升对含硫、氯危险废物的处置能力。

  我国的危险废物种类十分复杂,数量也十分庞大,处置条件也应当根据实际要求进行选择。未来应当提高对危险废物的精确分类能力,并不断优化水泥窑对不同种类危险废物处置方式。除此以外,现阶段的水泥原料和燃料替代率仍然不高,因此一方面要扩大水泥窑的处置容量,另一方面要提高水泥原料和燃料的替代率。

  与传统的环保产业相比,水泥窑协同处置危险废物技术已经在很大程度上降低了处置成本,给相关企业带来了一定的经济效益。然而我国的危险废弃物产量仍然具有逐年增长的趋势,与此同时,危险废物的处置成本依然居高不下。从2004-2018年,吨处理价格已经从2800元涨到了4500元,未来几年在水泥窑处置危险废物的能力提升的同时,也要不断降低资金投入,优化经济效益。

  本文在对水泥窑协同处置危险废物技术阐释的基础上,分析了其研究现状,并且对未来的发展趋势进行了展望。然而要真正提高水泥窑协同处置危险废物的应用水平,依然需要水泥窑工作人员和相关研究者在实践中不断积累经验,逐渐改进优化处置技术,从而进一步提升危险废物的处置水平,降低环境污染,实现废弃资源的合理利用,进而促进我国经济的稳步发展。

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