發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式下水泥行業(yè)廢棄物利用的走向分析
2006-12-19 00:00
1.循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的特點(diǎn)
循環(huán)經(jīng)濟(jì)是對(duì)物質(zhì)閉環(huán)流動(dòng)型經(jīng)濟(jì)的簡(jiǎn)稱，是以物質(zhì)、能量梯次和閉路循環(huán)使用為特征的，在環(huán)境方面表現(xiàn)為污染排放，甚至污染零排放。循環(huán)經(jīng)濟(jì)把清潔生產(chǎn)、資源綜合利用、生態(tài)設(shè)計(jì)和可持續(xù)消費(fèi)融為一體，是一種“促進(jìn)人與自然的協(xié)調(diào)與和諧”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，它運(yùn)用生態(tài)學(xué)規(guī)律把經(jīng)濟(jì)活動(dòng)組織成一個(gè)“資源一產(chǎn)品一再生資源”的反饋式流程，實(shí)現(xiàn)“低開(kāi)采、高利用、低排故”，以最大限度地利用進(jìn)入系統(tǒng)的物質(zhì)和能量，提高資源利用率；最大限度地減少污染物排放，提升經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和效益，并保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，循環(huán)經(jīng)濟(jì)本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)。
在工業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，物質(zhì)的流動(dòng)有以下三種循環(huán)，或稱三個(gè)層面上的循環(huán)：①小循環(huán)——企業(yè)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)，②中循環(huán)——企業(yè)之間的物質(zhì)循環(huán)，③大循環(huán)——工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)使用報(bào)廢后，其中部分物質(zhì)返回原工業(yè)部門(mén)，作為原料重新利用。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，一般更加重視的是大循環(huán)，因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)規(guī)?；痉€(wěn)定的情況下，大循環(huán)在提高資源效率方面的作用很大。
減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)，簡(jiǎn)稱3R原則是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)際操作原則。減量化原則屬于輸入端方法，旨在減少生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程的物質(zhì)量，從源頭節(jié)約資源使用和減少污染物的排放。再利用原則屬于過(guò)程性方法，目的是提高產(chǎn)品和服務(wù)的利用效率，要求產(chǎn)品和包裝容器以初始形式多次使用，減少一次性用品的污染。再循環(huán)原則屬于輸出端方法，要求物品完成使用功能后重新變成再生資源。
在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)，要注意“減量化、再使用、再循環(huán)”(3R)三原則之間的優(yōu)先排序問(wèn)題。在企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間，首先應(yīng)考慮的是“減量化”，也就是要先考慮盡可能減少各工序和整個(gè)企業(yè)的廢物產(chǎn)生量，以及天然資源的消耗量，然后才是這些廢物的循環(huán)問(wèn)題。在產(chǎn)品的使用和報(bào)廢問(wèn)題上，首先應(yīng)考慮“再使用”，也就是要先考慮盡可能延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，減少一次性使用的產(chǎn)品，然后才是產(chǎn)品報(bào)廢后的循環(huán)問(wèn)題。這些原則及其優(yōu)先排序問(wèn)題，在我國(guó)顯得格外重要，因?yàn)橛胁簧倨髽I(yè)在“減量化”、清潔生產(chǎn)方面水平還較低，不少產(chǎn)品在“再使用”、延長(zhǎng)使用壽命方面考慮得還不夠。
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則，也有人在以上3R原則基礎(chǔ)上提出需要增加重組化原則(Reorganize)，即以追求生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)。針對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的全過(guò)程，通過(guò)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重組與轉(zhuǎn)型，達(dá)到系統(tǒng)的整體最優(yōu)。以環(huán)境友好的方式利用自然資源和提升環(huán)境容量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)體系向提供高質(zhì)量產(chǎn)品和功能性服務(wù)的生態(tài)化方向轉(zhuǎn)型，力求生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合效益最優(yōu)化前提下可持續(xù)發(fā)展。
總的說(shuō)來(lái)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系就是將環(huán)境與經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來(lái)，主要包括四個(gè)方面：一是資源和能源使用效率最大化；二是通過(guò)工業(yè)企業(yè)、消費(fèi)者和政府共同努力使社會(huì)整體利潤(rùn)最大化；三是建立一種新的循環(huán)工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)；四是優(yōu)先發(fā)展與環(huán)境相關(guān)的工業(yè)。
發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的直接目的是提高資源效率，即：提高用單位天然資源所能生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品量(或產(chǎn)值，或服務(wù)量)。資源效率提高了，環(huán)境效率也會(huì)得到相應(yīng)的提高。研究表明：即使是在美國(guó)、德國(guó)、日本和荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家，至少一半以上的資源在采掘后不到一年就回到自然界中。從國(guó)家層面上分析，所有循環(huán)利用的物質(zhì)量都沒(méi)有超過(guò)原生物質(zhì)的15％。由此可見(jiàn)，在人類(lèi)社會(huì)總的物質(zhì)需求耗用中，單位時(shí)間內(nèi)能夠得以循環(huán)的比率還是太少，對(duì)廢棄物的綜合治理利用是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要方面。
在我國(guó)那些沒(méi)有進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)或者由經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)排出卻不再返回的物質(zhì)堆成了渣山或者垃圾山、成為生態(tài)系統(tǒng)的“腫瘤”，其中的有毒有害物質(zhì)則經(jīng)過(guò)自然或人工的遷移進(jìn)而引起環(huán)境健康和安全問(wèn)題。目前我國(guó)工業(yè)固體廢棄物的每年產(chǎn)生量已經(jīng)超過(guò)了8億噸，累計(jì)的堆存量超過(guò)67億噸，占用土地接近0.1萬(wàn)平方公里。2004年，全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生12.0億噸，工業(yè)固體廢物排放1792.0萬(wàn)噸，工業(yè)固體廢物綜合利用6.8億噸，危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量963.0萬(wàn)噸。目前國(guó)內(nèi)工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物的處置以焚燒為主，2004年全國(guó)危廢焚燒總量達(dá)到21.7萬(wàn)噸，多數(shù)危廢集中處置廠技術(shù)水平低，達(dá)不到國(guó)家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)轉(zhuǎn)率僅僅為40％左右，危廢處置存在巨大的產(chǎn)能缺口。
表1 全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生及處理情況 單位：萬(wàn)噸
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年度 |
產(chǎn)生量 |
排放量 |
綜合利用量 |
貯存量 |
處置量 | |||||
|
合計(jì) |
危廢 |
合計(jì) |
危廢 |
合計(jì) |
危廢 |
合計(jì) |
危廢 |
合計(jì) |
危廢 | |
|
1999 |
78442 |
1015 |
3880 |
36 |
35756 |
465 |
26295 |
397 |
10764 |
132 |
|
2000 |
81608 |
830 |
3186 |
2.6 |
34751 |
408 |
28921 |
276 |
9152 |
179 |
|
2001 |
88746 |
952 |
2894 |
2.1 |
47290 |
442 |
30183 |
307 |
14491 |
229 |
|
2002 |
94509 |
1000 |
2635 |
1.7 |
50061 |
392 |
30040 |
383 |
16618 |
242 |
|
2003 |
100428 |
1171 |
1941 |
0.3 |
56040 |
425 |
27667 |
423 |
17751 |
375 |
|
2004 |
120030 |
995 |
1762 |
1.1 |
67796 |
403 |
26012 |
343 |
26635 |
275 |
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全國(guó)年生活垃圾清運(yùn)總量已經(jīng)躍過(guò)1億噸的門(mén)檻，2004年垃圾清運(yùn)總量為1.4億噸，估計(jì)2005年將達(dá)到1.5～1.6億噸。目前我國(guó)城市生活垃圾的處置水平有較大的發(fā)展，主要城市生活垃圾的處置率已經(jīng)超過(guò)50％，生活垃圾焚燒發(fā)電也開(kāi)始成為我國(guó)垃圾處理的新趨勢(shì)，近年來(lái)投產(chǎn)的生活垃圾處理的項(xiàng)目多數(shù)為垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目。這些項(xiàng)目投資相對(duì)較高，噸投資高達(dá)20～70（萬(wàn)元，天）/噸，生活垃圾的發(fā)電量大致為150～400度/噸垃圾，目前垃圾發(fā)電廠主要集中分布在沿海大中城市。因此大力推廣生活垃圾發(fā)電技術(shù)投資很高、二次污染沒(méi)有根除，大力推廣垃圾發(fā)電技術(shù)很難適應(yīng)我國(guó)廣大地區(qū)的需要。
自1998年以來(lái)，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化水平的提高，全國(guó)的污水排放總量一直持續(xù)增加，2004年全國(guó)污水排放量總計(jì)482.4億噸，工業(yè)污水排放量221.1億噸，生活污水排放量261.3億噸，城鎮(zhèn)生活污水處理率32.3％，重要工業(yè)企業(yè)污水處理率達(dá)到91.8％。按照0.4～1％的濃縮污泥形成量估算，目前全國(guó)年形成污泥總量將超過(guò)1億噸，而目前全國(guó)污泥的處置水平很低，多數(shù)工業(yè)污泥尚沒(méi)有得到很好的處理。
2、在循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式下水泥工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的獨(dú)特性
目前中國(guó)水泥行業(yè)正在進(jìn)行著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，新型干法水泥獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。到2003年底，中國(guó)已有近300條新型干法水泥生產(chǎn)線投產(chǎn)，新型干法水泥產(chǎn)量已達(dá)1.99億t，占總產(chǎn)量的23％。2004年，新型干法水泥產(chǎn)量突破3.15億t，占總產(chǎn)量的32.4％。預(yù)期到2005年末新型干法水泥產(chǎn)量將突破4.10億t，占總產(chǎn)量的40％以上，新型干法水泥的增長(zhǎng)量和增長(zhǎng)百分?jǐn)?shù)均超過(guò)立窯，成為我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
近些年中國(guó)水泥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展很快，目前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)生產(chǎn)先進(jìn)水平已經(jīng)基本達(dá)到或接近國(guó)際水平，但在廢棄物規(guī)?；谩U氣排放和粉塵治理等方面上卻存在著很大的差距。因此水泥工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從規(guī)模的擴(kuò)張和生產(chǎn)技術(shù)的升級(jí)換代過(guò)渡到追求節(jié)能、降耗、環(huán)保和資源的合理利用的先進(jìn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)上。
表2 國(guó)內(nèi)外5000～6000tpd規(guī)模生產(chǎn)線技術(shù)對(duì)比
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項(xiàng)目 |
單位 |
國(guó)際先進(jìn)水平 |
國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 |
|
熟料熱耗 |
kJ/kg.熟料 |
2955~2970 |
2970 |
|
水泥電耗 |
kWh/t水泥 |
90 |
95 |
|
勞動(dòng)生產(chǎn)率 |
t/人.年 |
≥10000 |
≥5000 |
|
生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)率 |
% |
≥95 |
≥92 |
|
熟料質(zhì)量指標(biāo) |
MPa |
≥60 |
≥60 |
|
NOx排放 |
mg/m3 |
≤500 |
>800 |
|
粉塵排放 |
mg/m3 |
≤30 |
30~50 |
|
廢氣發(fā)電量 |
kWh/生產(chǎn)線 |
5500 |
5500 |
|
廢棄物替代燃料率 |
% |
≥50 |
/ |
|
工業(yè)廢棄物利用量 |
kg/t水泥 |
>350 |
/ |
作為嚴(yán)重的資源依賴型行業(yè)，水泥工業(yè)的發(fā)展需要大量的礦產(chǎn)資源作為依托，從水泥行業(yè)常用的原料的循環(huán)利用率來(lái)講，目前在全世界范圍內(nèi)水泥工業(yè)的主要原料依舊是以天然原料為主，對(duì)形成水泥熟料礦物的主要元素不可能形成穩(wěn)定的閉循環(huán)。以基準(zhǔn)的產(chǎn)品形成量為例解說(shuō)水泥生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)的循環(huán)特點(diǎn)，生產(chǎn)1kg的水泥產(chǎn)品，大約需要0.75～0.9kg熟料礦物和0.1～0.25kg混合材料及其他輔助材料，在磨制水泥過(guò)程中已經(jīng)大量使用礦渣、粉煤灰等其他工業(yè)門(mén)類(lèi)形成的無(wú)機(jī)固體廢棄物作為混合材料，具有很好的消納能力。目前生產(chǎn)1kg熟料，大約需要～1.3kg的石灰石、0.3kg的粘土質(zhì)原料、0.15kg左右的煤炭。替代原料占整個(gè)熟料生產(chǎn)過(guò)程中的比重并不高，尤其以消耗量最大的鈣基原料為甚，目前世界范圍內(nèi)水泥窯用替代燃料的開(kāi)發(fā)進(jìn)行得較好，部分水泥廠甚至可以100％使用替代燃料，在發(fā)達(dá)國(guó)家替代燃料的利用率接近了30％。綜上所述，水泥行業(yè)在自身并不能形成主要原材料的大的循環(huán)量，相反，借助替代原燃料的規(guī)模化應(yīng)用卻可以消納其他行業(yè)形成的廢棄物。
水泥生產(chǎn)過(guò)程中要求高溫煅燒，水泥熟料礦物在水化過(guò)程中形成的C-S-H礦物體系還可以將重金屬固化。因此水泥行業(yè)在處置以有機(jī)可燃物和重金屬為主要污染物的工業(yè)廢棄物上具有天然的優(yōu)勢(shì)，完全可以作為部分工業(yè)廢棄物最終處置的載體使用。和專業(yè)的焚燒爐相比，水泥回轉(zhuǎn)窯的處理溫度高、焚燒空間大、熱容量高、焚燒停留時(shí)間長(zhǎng)，更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和抗波動(dòng)能力，并具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)率，因此它必然具有更大的處理規(guī)模，水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)呈堿性氣氛，因此廢棄物燃燒后釋放的HCl、SO2等酸性氣體可以和CaO等堿性化合物結(jié)合形成鹽類(lèi)，固定下來(lái)，避免了燃燒尾氣的二次污染。在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，廢棄物焚燒后形成的灰渣作為水泥熟料的組成成分被礦物化或吸收，穩(wěn)定固化于水泥熟料中。通過(guò)控制廢棄物中的重金屬的成分濃度，可以保證熟料中固化的重金屬在水泥或者混凝土制品中低的釋放水平，滿足環(huán)保法令的要求。沒(méi)有灰渣的二次處理及污染防治的要求。簡(jiǎn)化了廢氣的處理流程。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)水泥回轉(zhuǎn)窯使用廢棄物替代原燃料時(shí)，空氣中的有害物排放量并沒(méi)有增加，也不會(huì)形成新的污染。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市工業(yè)廢棄物在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有廢棄料產(chǎn)生，熱能和物質(zhì)都能得到充分利用，并能取代優(yōu)質(zhì)燃料和天然原料，被國(guó)際上公認(rèn)為焚燒處理城市工業(yè)廢棄物最有效的方法。因此水泥回轉(zhuǎn)窯是目前處置工業(yè)廢棄物尤其是危險(xiǎn)廢棄物的良好的平臺(tái)，水泥行業(yè)可以作為其他行業(yè)的廢棄物終端處置平臺(tái)，對(duì)廢棄物處置形成封閉，減少了新污染源的產(chǎn)生。
水泥行業(yè)可利用的廢棄物依照其有益組分的含量不同，可分為作為替代原燃料使用的廢棄物以及利用水泥窯系統(tǒng)處置的危險(xiǎn)廢棄物兩個(gè)大的類(lèi)別。和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)水泥行業(yè)尚沒(méi)有形成對(duì)工業(yè)廢棄物的規(guī)?；瘧?yīng)用，從我國(guó)水泥行業(yè)目前的工業(yè)非危險(xiǎn)類(lèi)廢渣主要是在混合材料中占有較大的比重，而需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理再作為廢棄物替代原料或者廢棄物替代燃料尚沒(méi)有形成規(guī)模應(yīng)用。利用水泥窯處置危險(xiǎn)廢棄物則國(guó)內(nèi)也僅有北京水泥廠投入實(shí)際運(yùn)行中。
目前水泥行業(yè)廢棄物的利用主要集中在利用工業(yè)爐廢渣作為混合材料和部分原材料的替代物使用，尚沒(méi)有充分發(fā)掘水泥行業(yè)在廢棄物循環(huán)利用及優(yōu)化處置等方面的天然優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展的水平不僅在廢棄物的規(guī)?；蒙吓c國(guó)際先進(jìn)水平存在著較大的差距，而且在廢棄物利用的范圍和種類(lèi)上也和國(guó)際水平有很大的差距。
從國(guó)內(nèi)廢棄物處置的現(xiàn)狀來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)廢棄物處理主要在生活垃圾的綜合利用、污泥尤其是高水含量的市政污泥的綜合利用和工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物的處置等方面，本文就以上不同廢棄物類(lèi)型在水泥行業(yè)的應(yīng)用前景進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
作為水泥生產(chǎn)企業(yè)，廢棄物的處置必須以不影響水泥產(chǎn)品生產(chǎn)為宗旨。從生產(chǎn)工藝控制的角度看，廢棄物的水分、熱值、灰分組成、有害元素（硫、氯、堿金屬）含量、重金屬的豐度、進(jìn)入窯系統(tǒng)的分散狀態(tài)等因素將對(duì)熟料的煅燒具有較大的影響，在熟料中重金屬含量還對(duì)水泥產(chǎn)品的性能還具有一定的影響，有害元素和重金屬以及部分有機(jī)焚燒產(chǎn)物對(duì)大氣污染排放物也具有一定的影響。廢棄物的物性形貌的差異很大，來(lái)源和待處理量的隨機(jī)性很強(qiáng)，因此從提高水泥窯系統(tǒng)的處理效率的要求來(lái)看，對(duì)廢棄物進(jìn)行以調(diào)熱、均質(zhì)、穩(wěn)定化為特征廢棄物預(yù)處理工藝是很有必要的。在中國(guó)國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有專業(yè)的廢棄物預(yù)處理行業(yè)，因此水泥行業(yè)處置廢棄物則多數(shù)需要考慮附設(shè)廢棄物預(yù)處理車(chē)間。下表為各類(lèi)廢棄物對(duì)工藝處置技術(shù)的影響程度對(duì)比。
表3 不同廢棄物處置的工藝性能要求比較
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|
城市生活垃圾 |
有機(jī)質(zhì)污泥 |
工業(yè)危廢 | |
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平均含水量 |
（％） |
60～80 |
～70 |
>60 |
|
平均低位熱值 |
kcal/kg |
1200～1500 |
1400~2000 |
不確定 |
|
主要有害元素 |
Cl、Na、S |
S、Na、K |
S、Na、K、Cl | |
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重金屬含量 |
低，微量 |
微量 |
因類(lèi)別定峰值 | |
|
灰分含量 |
（％） |
<20 |
<15 |
<10 |
|
主要灰分組成 |
硅鋁鈣混合物 |
硅鋁鈣混合物 |
硅鋁鈣混合物 | |
|
灰分成分的穩(wěn)定性 |
較穩(wěn)定 |
最穩(wěn)定 |
波動(dòng)大 | |
|
燃爆可能性 |
低 |
低 |
高 | |
|
來(lái)源穩(wěn)定性 |
季節(jié)/地域波動(dòng) |
較好 |
很差 | |
|
成分波動(dòng)變化 |
季節(jié)波動(dòng) |
基本穩(wěn)定 |
高 | |
|
焚燒主要形成污染物 |
飛灰、NOx、SOx、POPs | |||
|
預(yù)處理破碎要求 |
一般 |
無(wú) |
高 | |
|
預(yù)處理均化要求 |
一般 |
低 |
高 | |
|
預(yù)處理輸送要求 |
一般 |
一般 |
高 | |
|
處置收益 |
元/噸 |
<150 |
100～300 |
>800 |
|
噸投資額 |
中等 |
低廉 |
較高 | |
顯然，幾乎所有廢棄物其水分含量均較高，因此可以基本忽視水分對(duì)處置不同廢棄物的工藝性能的顯著性分析影響。由于有機(jī)物分解焚燒的要求，這些廢棄物自身的熱值往往不能夠作為有效的熱源在窯爐系統(tǒng)內(nèi)的能量傳遞、物質(zhì)傳遞、動(dòng)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程中被有效使用，廢棄物的處置不可避免的降低了系統(tǒng)的有效功，往往會(huì)表現(xiàn)為廢棄物的處置導(dǎo)致系統(tǒng)熱耗的輕微的上揚(yáng)。由于廢棄物中有害元素的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的水泥原料，對(duì)系統(tǒng)的消納能力，影響最大的通常是廢棄物中氯、硫和堿金屬元素的含量。重金屬因其絕對(duì)數(shù)量較少，對(duì)系統(tǒng)操作的影響小，但由于水化礦物對(duì)重金屬的禁錮作用的不同，作為水泥產(chǎn)品性能對(duì)其總量有一定的要求，此外飛灰中重金屬的富集也對(duì)系統(tǒng)收塵設(shè)備有更高的要求。窯內(nèi)的反應(yīng)是固相反應(yīng)過(guò)程為主，入窯干生料混合物成分的均勻和穩(wěn)定對(duì)窯內(nèi)物料的煅燒具有先決的基礎(chǔ)性作用，而對(duì)比于正常的生產(chǎn)過(guò)程，引入廢棄物處置將顯著降低入窯干生料的均化效果，因此在規(guī)?；幹脧U棄物需要注意確保加入窯系統(tǒng)的物料的成分的穩(wěn)定和總量的平衡。這就要求對(duì)廢棄物的品質(zhì)和預(yù)處理水平提出較高的要求，而危廢的處置因其來(lái)源的不穩(wěn)定和處置量的隨機(jī)性導(dǎo)致其需要通過(guò)配料、破碎、調(diào)質(zhì)、混合、均化等多道工藝環(huán)節(jié)才能滿足要求，而污泥由于自身生產(chǎn)工藝導(dǎo)致其成分較穩(wěn)定，有害元素的分布較均勻。因此其預(yù)處理工藝主要是滿足易于輸送及入窯爐后分散良好的要求，處置流程相應(yīng)比較簡(jiǎn)單。生活垃圾的預(yù)處理其關(guān)鍵在分選、破碎。
多數(shù)的水泥廠由于城市規(guī)劃及原燃料的制約往往離中心城市有一定的距離，因此在處置利用干基廢棄物含量較小的生活垃圾及污泥類(lèi)廢棄物時(shí)必須考慮到長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)呢?fù)荷以及在輸送過(guò)程中的泄漏對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。生活垃圾由于容重低，即使是通過(guò)中轉(zhuǎn)站進(jìn)行機(jī)械壓縮，其密度仍然很低，長(zhǎng)距離的輸送對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)處置生活垃圾具有尤其不利的影響。
4、北京水泥廠廢棄物利用示范線
長(zhǎng)期以來(lái)，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院對(duì)國(guó)內(nèi)外水泥行業(yè)廢棄物綜合利用的技術(shù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了詳盡的技術(shù)跟蹤，并配合以北京水泥廠有限責(zé)任公司為代表的部分國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)對(duì)廢棄物的綜合處置及利用進(jìn)行了深入的技術(shù)研究。隨著對(duì)廢棄物處置技術(shù)的分析以及水泥行業(yè)自身特性的匹配，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院系統(tǒng)地完成了水泥窯處置工業(yè)廢棄物的技術(shù)攻關(guān)，形成了漿化和顆?；瘍煞N流程并舉的廢棄物處置思路，保障了水泥窯安全、有效、經(jīng)濟(jì)的處置工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物。
表4 本項(xiàng)目處置廢棄物類(lèi)別及能力
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廢棄物種類(lèi) |
飛灰 |
爐渣 |
廢白土 |
工業(yè)污泥 |
低熱值廢 |
破碎固廢 |
合計(jì) |
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年處理量 (萬(wàn)t/年) |
0.3 |
3.7 |
1.0 |
2.0 |
1.0 |
2.0 |
10 |
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小時(shí)處理量 (t/h) |
0.8 |
10.0 |
3.0 |
6.0 |
3.0 |
5.0 |
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運(yùn)轉(zhuǎn)率 (%) |
43 |
42 |
38 |
38 |
38 |
46 |
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北京水泥廠有限責(zé)任公司自上世紀(jì)90年代就已經(jīng)開(kāi)始利用水泥窯系統(tǒng)處置廢棄物的研究工作，在天津水泥院與北京水泥廠有限責(zé)任公司的協(xié)作努力下，該公司綜合利用城市工業(yè)示范線工程于2002年立項(xiàng)，2003年進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，同年開(kāi)始施工安裝工作，焚燒系統(tǒng)于2004年5月完成調(diào)試，投入運(yùn)行。廢棄物處理系統(tǒng)于2004年年底開(kāi)始設(shè)計(jì)，2005年施工及安裝工作，2005年10月預(yù)處理系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。廢棄物處置能力良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
圖1為廢棄物預(yù)處理的主要工藝流程。污泥通過(guò)和生料的在雙軸攪拌機(jī)中混合調(diào)整粘度，形成以污泥生料小球，經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)輸送進(jìn)入流態(tài)化分解爐。其他的工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物通過(guò)搭配進(jìn)料，經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)入混合器，并依據(jù)物性添加部分廢液，調(diào)質(zhì)形成漿狀物，經(jīng)柱塞泵輸送到窯尾煙室，利用壓縮空氣作為打散介質(zhì)，呈不規(guī)則塊狀物入窯。部分替代燃料則依賴三級(jí)破碎制備成<10mm的顆粒，通過(guò)燃燒器入窯。
5、結(jié)論
利用水泥窯處置工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物、污泥和生活垃圾等廢棄物，一方面消減了其他行業(yè)無(wú)法進(jìn)行循環(huán)利用的廢棄物，有利于形成物質(zhì)的良性的循環(huán)，并達(dá)到廢棄物資源化利用的目的，而另一方面則利用了水泥窯的高熱環(huán)境，減少了廢棄物處置的成本。在整個(gè)社會(huì)的層面上利用有效的跨行業(yè)合作也降低了有害物質(zhì)和溫室氣體的排放總量。
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