一、发展历程
(1)国外水泥窑协同处置危废发展历程:
起步阶段(七十年代):国外开始研究利用可燃性固体废物作为替代燃料用于水泥生产。1974年在加拿大的Lawrence水泥厂进行了将聚氯苯基的化工肥料作为替代燃料用于水泥生产的实验。
发展阶段(八九十年代):1994年美国共37家水泥厂用危险废物作为替代燃料,处理了近300万t危险废物;20世纪八九十年代,日本水泥工业已从其它产业接受大量废弃物和副产品。
广泛应用(2000年以后):美国水泥厂一年焚烧的工业危险废物是焚烧炉处理的4倍之多,全美国液态危险废物的90%在水泥窑进行焚烧处理;2000年后,挪威协同处置危险废物的水泥厂覆盖率为100%;2001年,日本水泥厂的废物利用量已达到355kg/t水泥;2003年,欧洲共250多个水泥厂参与协同处置固体废物业务等等。
(2)国内水泥窑协同处置危废发展历程:
上世纪90年代,上海万安水泥厂在国内首创水泥窑协同处置危险废物的实践;北京水泥厂1998年开始水泥窑处置危险废物的试烧实践,研发了全国第一条协同处置工业(危险)废物的环保示范线,如今已开展不间断的大规模共处置业务其中危险废物年处置量已达10万吨;
目前水泥窑协同处置危废企业集团分布情况:水泥窑协同处置危废上处置能力排名前五的集团为红狮、海螺、南方水泥、金隅和金圆,合计危废处置能力占行业总量的70%。除此之外,华新、中建材、台泥等也在推进水泥窑协同项目的发展,并在积极地往危废处置方向进行改造和扩张。
(3)水泥窑协同处置与专业固废焚烧的优缺点:
综合来看,水泥窑协同在处置危废方面优势明显,无焚烧残留物产出实现终端处置;改造成本相对较低;处理量较大;危废处置收益可观。在传统水泥企业环保转型之路上优势十分明显。
二、相关标准
自20世纪90年代末期起,我国水泥窑协同处置技术一致参照水泥生产的行业相关标准。为了进一步规范水泥窑协同处置产业发展,防范环境安全,我国相继发布:
《水泥窑协同处置工业废物设计规范》(GB50634)
《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》(GB50757)
《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915)
《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》(H662)
《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485)
《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB30760)
《水泥窑协同处置固体废物污染防治政策》2016年第72号公告
《水泥窑协同处置危险废物经营许可证审查指南(试行)》2017年第22号公告
……
规定了水泥窑协同处置危险废物的设施技术要求、入窑废物特性要求、运行技术要求、污染物排放限值、生产的水泥产品污染物控制要求、监测方法、监测频次和监督管理要求等方面的内容。
三、协同处置危废类别
适合水泥窑协同处置的危险废物:
水泥窑协同处置危险废物涵盖2016年新版国家危险废物名录46大类危险废物种类中的HW02-HW50 共42大类别,占危险废物种类的80%以上。
禁止在水泥窑中协同处置:
①放射性废物;②具有传染性、爆炸性及反应性废物;③未经拆解的废电池、废家用电器和电子产品;④含汞温度计、血压计、荧光灯管和开关;⑤有钙焙烧工艺生产铬盐过程中产生的铬渣;⑥石棉类废物;⑦未知特性和未经鉴定的废物。
四、危废协同处置对水泥窑要求
标准/规范:《水泥窑协同处置危险废物经营许可证申查指南(试行)2017年第22号公告》
五、工艺简介
根据危险废物的特性、进料装置的要求、投加口的工况特点、选择不同的投加位置,如下图。
(1)窑头高温区——主燃烧器投加技术要求:
适宜废物:①液态或易于气力输送的粉状废物;②含POPs物质或高氯、高毒、难降解有机物质的废物;③热值高、含水率低的有机废液。
满足条件:
①通过泵力输送投加的液态废物不应含有沉淀物、以免堵塞燃烧器喷嘴;
②通过气力输送投加的粉状废物,从多通道燃烧器的不同通道喷入窑内,并尽可能喷入更远的距离,尽量带到固相反应带。
(2)窑头高温区——窑门罩投加技术要求:
①窑门罩适合投加不适于在窑头主燃烧器投加的液体废物,如各种低热值液态废物;
②可以采用特殊设计的投加设施在窑门罩投加固态废物。投加时应确保将固态废物投至固相反应带;
③在窑门罩投加的液态废物通过泵力输送至窑门罩喷入窑内;
④采用窑门罩抽气作为窑头余热发电热源的水泥窑禁止从窑门罩投加危险废物。
(3)窑尾高温区——烟室、分解炉、上升烟道投加技术要求:
①适合含水率高、大块状等危险废物;
②含POPs物质和高氯、高毒、难降解有机物质的废物优先从窑头投加。如需要从窑尾投加时,优先选择从窑尾烟室投加点;
③若危险废物废燃烧特性限值(如可燃或有机质含量较高的危险废物)也不能从窑尾烟室投加时,选择从分解炉投加;
④危险废物从分解炉投加时,投加位置应选择在分解炉的煤粉或三次风入口附近,并在保证分解炉内氧化气氛稳定的前提下,尽可能靠近分解炉下部,以确保足够的烟气停留时间。
(4)生料磨投加技术要求:
①对危险废物的要求相对较高,只能投加不含有机物和挥发、半挥发性重金属的固态危险废物;
②有机质含量小于0.5%;
③二噁英含量小于10ng TEQ/kg;
④其他特征有机物含量不大于常规水泥生料中相应的有机物含量和氰化物(CN-含量小于0.01 mg/kg)。
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