水泥窑协同处置工业废弃物和加大利用低品位资源是当今世界水泥工业发展的方向,瑞士Cementis公司和挪威Sivtef公司通过生产实践,取得了良好的效果,其经验介绍如下:
2010年世界水泥总产量约30亿吨,中国约占60%,2020年估计总量约35~40亿吨。水泥数量增加,意味着资源消耗增加,大气污染物和CO2排放量增多,可通过以下措施来减少水泥生产资源消耗和CO2等有害物排
放:
(1)采用最佳实用技术(BAT)提高生产线性能和效率,相应减少资源消耗和排放。
(2)增加使用低品位原燃料,减少矿物资源消耗。
(3)提高混合水泥的使用数量,减少水泥中熟料的比例。
在接受工业废弃物的资料后,应作如下评估:
(1)工业废弃物在运输、装卸、储存和使用时,对生产企业职工和合同参与人员以及社区居民的健康和安全的影响。
(2)现场人员的安全和保护装置是否满足要求。
(3)相互之间易产生化学反应的工业废料需分别处置,不能混合储存再输送。
(4)废料中的碱、硫、氯含量对生产的影响,是否要进行旁路放风及放风量数量,废料中的含水量对生产热耗的影响及废料中灰分对原料成分的影响均需作出评估。
(5)对熟料、水泥、混凝土产品质量的影响。
(6)对废气中粉尘、污染排放物的影响。
(7)每批废弃物必须提供物化性能和数量的报告,以及限制使用的废料品种的名称。
电子元件、电池、传染性和生物质的医疗废物、酸性矿物和腐蚀物、爆炸物、放射性材料、未处置的城市生活垃圾及固态垃圾以及石棉等。
水泥窑协同处置废弃物不能损坏及大幅降低窑运转的稳定性和运转率以及产品质量和环保状况。因此,入窑废料务必均化且具有稳定的化学成分、热含量和确定的颗粒尺寸。
废料处置的方式大致为:
(1)液体废料的混合和均化,使其粘度和成分均匀。
(2)切割、破碎包装箱及废轮胎等固体代用燃料至确定的颗粒尺寸。
(3)在储库内使用抓斗或其他装备对废料和生活垃圾进行混合。
(4)从原始废料或非危险废料中分选和生产衍生燃料。
燃料喂入分解炉系统的喂料点主要有:粉状燃料从窑、分解炉燃烧器喷入,块状燃料主要通过窑尾物料入窑、分解炉撒料装置入分解炉、传统窑窑中入窑。
危险废料必须从系统内具有较高燃烧温度和较长停留时间的部位入窑,如窑、分解炉燃烧器或传统长窑的窑中部位。而对于持久性有机污染物(PoPs)和高氯有机化合物必须由主燃烧器喷入以确保其完全燃烧。其他喂料点必须通过试验证实该部位具有高破坏性和去除毒性效率后才能进行生产。
试验性燃烧主要是测试窑内有机危险化合物的破坏性和去除毒性效率。去除毒性效率计算是指入窑的主要有机危险化合物量,减去烟囱内有机危险化合物剩余量,除以入窑有机危险化合物的百分率。
为使操作稳定,入窑废料需明确其物理和化学性能,对于每一种废料需要记录接受量、停留时间和含氧量等。
需记录入窑废料中的碱、氯、硫含量,从而控制这些化合物对窑系统产生的操作问题。水泥窑系统焚烧危险废弃物时,必须设置一套自动停机系统,在下列工况下自动停机:
(1)当水泥窑内温度降至1100℃以下。
(2)原料和燃料停止喂料时。
(3)窑尾废气氧含量降至1.5%以下时。
(4)当空气污染控制装置出现事故时,窑废气必须迅速冷却至200℃以下,避免生成二噁英和持久性有机污染物(PoPs),同时停止喂入废料。
(5)排放烟气和空气质量控制必须监测,以证明符合现有污染法规和协议所规定的限制值。
在发展协同处置工业废物过程中,应考虑如下情况:
(1)装备的灵活性。
(2)分步投资。
(3)逐步增加危险废弃物的用量。
(4)热代用率增加不影响熟料的生产。
实践证实,水泥工业协同处置工业废弃物只要管理完善,就不会影响水泥生产。在生产中建立质量控制和论证系统可以保证水泥后端产品(砂浆和混凝土)的需水量及其他性能。
超过40个以上国家的实践表明,在现有法律框架下,水泥工业协同处置工业废弃物的吨熟料净利润大致为5美元。