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利用垃圾燃料的生产水泥的探讨

时间:2007-10-21栏目:职教论文

广州越秀水泥集团有限公司 吴一岳

  摘 要:利用工业废料作为原料和混合材料,不但为水泥生产节约了大量的成本,而且大大减少了这些工业废料对生态环境的污染,并且由于变废料成为水泥,可大大减少熟料的生产量,从而减少生产熟料过程中无法避免的向大气排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是,利用具有一定热值,并不含有损害水泥生产过程的组份的工业废料作为生产水泥的燃料(下称为垃圾燃料)的工厂在国内却鲜为人知。本文专就水泥工业如何利用垃圾燃料为题进行论述。
  关键词::燃料-废物利用
  中国是世界上最早利用工业废渣生产水泥的国家之一。众所周知,国内各种类型的水泥厂早就利用硫酸渣、粉煤灰、矿渣、工业石膏废料等工业废料作为生产水泥的原料和混合料生产各种建筑用的水泥,年产量至少至少在5000万吨以上。利用工业废料作为原料和混合材料,不但为水泥生产节约了大量的成本,而且大大减少了这些工业废料对生态环境的污染,并且由于变废料成为水泥,可大大减少熟料的生产量,从而减少生产熟料过程中无法避免的向大气排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是,利用具有一定热值,并不含有损害水泥生产过程的组份的工业废料作为生产水泥的燃料(下称为垃圾燃料)的工厂在国内却鲜为人知。本文专就水泥工业如何利用垃圾燃料为题进行论述。
  1、国内外利用垃圾燃料生产水泥的现状
  1.1国外利用情况
  美国、西欧各国和日本是最早利用垃圾燃料作为生产水泥的燃料的国家。早在上世纪七十年代末,这些国家的水泥工业的技术人员就进行利用汽车废轮胎代替煅烧燃料的试验,并在八十年代初成功地改造了一批工厂。至九十年代,各种具有一定热值的工业废料和生活废料越来越多地取代了油、煤、气这些传统的燃料来生产水泥,而这种转变始终处在对垃圾燃料燃烧是否产生新的污染和垃圾燃料燃烧后的残留物带入水泥中是否留下祸害的监控之中。事实证明,科学处置垃圾燃料,既能有效地利用其热量,又可能做到对环境不产生任何新的污染。目前,在欧美工业发达国家用于水泥工业的垃圾燃料主要是:废旧轮胎、废纸、塑料包装废弃物,废机油,木屑、废溶剂和屠宰业需弃置的内、骨头等。有趣的是,近几年在欧洲一度蔓延疯牛症和口蹄疫症,这些动物的尸体几乎都成了水泥工业非常优质的燃料。根据笔者近三年在欧洲许多水泥厂调查,实施垃圾燃料利用的水泥工厂其代用燃料率通常在20%~40%之间,个别工厂达50%。如H•C集团属下的一个名为Leimen的工厂,2000年垃圾燃料的代替为36%,而在一段时间曾达到60%,而在H•C集团属下的另一个名为Lengfurt的工厂,2000年共使用垃圾燃料为3.736万吨,分别为废轮胎,废塑料和废油,各占三分之一。台湾地区的水泥工厂垃圾燃料利用率也开始达到10%以上的水平。2001年,一台由F.L.S公司设计旨在为分解炉燃烧100%垃圾燃料,名为“热桌”的燃烧装置在挪威的北欧水泥集团的工厂安装并投入生产,试验成功后,其垃圾燃料的代用率将可达到80%。
  2.2我国利用情况
  目前我国对垃圾燃料的利用起步很晚,特别是在水泥工业利用更少。90年代中期开始建设利用焚烧生活垃圾来发电的垃圾电站,常规的垃圾焚烧炉由于焚烧温度低,有毒气体在炉内停留时间短,很容易造成不完全燃烧而产生二噁英,需要增加特别的废气净化装置,另外焚烧后的废渣还需特别处理。上海、北京地区有少数水泥厂,曾直接在水泥回转窑上进行了一系列的试验工作,并取得非常有意义的试验结果并积累了宝贵的经验。在此基础上南京水泥工业设计研究院从1999年对利用水泥回转窑处理可燃工业(生活)垃圾技术进行了较为全面的探索和研究。据报导他们在广东东莞完成了利用回转窑焚烧废塑料及废皮革发电项目的设计和建设工作,已投入运行并取得了初步的成效。
  2、垃圾燃料利用对环境的影响评价
  人们知道垃圾燃料能有效利用其潜在的热量之后,普遍关注的是燃烧后随水泥窑废气一起排放在到大气所产生的影响,以及其燃烧后的残留物带入水泥中对混凝土使用环境的影响。
  目前,可能采用垃圾燃料的水泥产生窑型普遍为新型干法窑,众所周知,在回转窑的烧成带,窑尾和分解炉的温度分别在所1450℃,1000℃和850℃左右,气体在窑、炉和预热停留的时间较长。而窑型的大型化使窑炉的热容量变得越来越大,这些条件是一般废物焚化炉所不具备的。无论是无机可燃物或是有机可燃物,在这样的工况下完全可以彻底的分解和燃尽。特别是一般物焚化炉在处理有机废物时,可能产生的二恶英问题则在水泥窑中较好地解决。
  欧盟理事会2000/76EC废物焚化规定
  污染物 C
  总尘量 30
  HCI 10
  HF 1
  HOX 500/800
  Cd+TI 0.05
  Hg 0.05
  Sb,As,Pb,Cr,Co,Cu,Mn,Ni,V 0.5
  二恶英和呋喃 0.1
  SO2 50
  有机碳总含量 10
  日平均值,干基,(mg/Nm3)
  按该条例进行监测的结论表明,水泥窑燃烧垃圾燃料废气排放物是完全低于规定值的。以下是欧洲某厂废气中汞和二恶英、呋喃排放浓度的测定结果。 
  由于新型干法水泥工艺中预热器气相中含有大量的CaO粒子,其作用于废气后能十分有效地清除SO2用名,所以大量以废轮胎作为燃料的水泥工厂,其SO2 的排放不但合乎规定,而且远远低于应用常规燃料,但窑型为湿法回转窑和立窑的工厂。事实证明,对一个城市或一个地区击言,利用水泥窑处理废料,不但利用了它的热量,节约了煤炭,对环境排放的总废气较之单独设置焚化炉为优。
  垃圾燃料燃烧后会形成一些残留物。主要是金属类

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