水泥窯協(xié)同處置危險廢物的工程化實踐

陳銳章

（華潤水泥控股有限公司，廣東 深圳 518001）

與傳統(tǒng)填埋、焚燒的處置方式相比，水泥窯協(xié)同處置危險廢物技術(shù)具有諸多優(yōu)勢。水泥窯協(xié)同處置被譽為處理過程最安全、處理結(jié)果最徹底方式之一，且與水泥生產(chǎn)共攤成本，邊際成本較低，加上近年來相關(guān)政策不斷出臺，危廢處理市場需求爆發(fā)，水泥窯協(xié)同處置危險廢物在我國得到快速發(fā)展。截止2021 年底，國內(nèi)水泥窯協(xié)同處置危險廢物資質(zhì)能力已突破1 000 萬t/a，占據(jù)危險廢物處置的半壁江山，成為我國危險廢物處置的有效補充手段[1]。

1 水泥窯協(xié)同處置危險廢物優(yōu)勢

危險廢物主要處置方式有：土地填埋法、焚燒法、固化法、化學(xué)法、生物法及深井灌注法等。而水泥窯是目前最適宜協(xié)同處置危險廢物的方法[2]。

1.1 工藝特點與危險廢物處置需求高度匹配

1）處理溫度高。由于水泥熟料煅燒的要求，新型干法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料燒成溫度必須保證在1 450 ℃左右（窯內(nèi)最高的氣流溫度可達1 800 ℃或更高），在如此高溫下廢棄物中主要有機物的有害成分焚毀率可達99.999 9%以上，即使很穩(wěn)定的有機物也能被完全分解。

2）焚燒空間大。新型干法回轉(zhuǎn)窯是一個旋轉(zhuǎn)的筒體，一般直徑在3.0 m～5.0 m，長度在45 m～100 m，焚燒空間很大。因此它不僅可以接受處理大量的廢料，而且可以維持均勻的、穩(wěn)定的焚燒氣氛。

3）焚燒停留時間長。物料從窯尾到窯頭總停留時間大于30 min；氣體在高于1 000 ℃溫度下停留時間大于10 s，焚燒停留時間長是一般專用焚燒爐無法比擬的。

4）焚燒狀態(tài)穩(wěn)定。水泥回轉(zhuǎn)窯是一個熱慣性很大且十分穩(wěn)定的燃燒設(shè)備，不會因危險廢物投入的變化，造成大的溫度波動，系統(tǒng)易于穩(wěn)定。

5）新型干法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)呈堿性氣氛。一方面能對燃燒后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)（如HCl、SO2和CO32-等）起中和作用，使它們變成鹽類固定下來，可避免普通焚燒爐燃燒廢氣產(chǎn)生的“二次污染”問題。

6）金屬元素固化穩(wěn)定。新型干法回轉(zhuǎn)窯焚燒有毒有害廢料，可使有害廢料中可能存在的金屬元素（包括重金屬）固化在摻合料礦物中，并且固化穩(wěn)固，因而新型回轉(zhuǎn)式焚燒爐起到了尾氣凈化和重金屬高溫固化的雙重作用。

7）沒有廢渣排出。在水泥工業(yè)的工藝過程中，只有經(jīng)過煅燒工藝所產(chǎn)生的熟料，沒有一般焚燒爐產(chǎn)生的爐渣問題。

8）廢氣處理性能好。水泥工業(yè)燒成系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)，能使燃燒后的廢氣經(jīng)過較長的路徑和良好的冷卻及收塵設(shè)備，有著較高的吸附、沉降和收塵作用，使排入大氣的灰塵和有害氣體大量降低，達到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 投資及運營成本低盈利優(yōu)勢顯著

初始改造成本低：目前水泥窯協(xié)同處置危險廢物年投資額小于1 000 元/t。年處置產(chǎn)能，而新建或改擴建傳統(tǒng)危險廢物焚燒爐設(shè)施的平均投資一般為0.3 萬元/t～1.6 萬元/t處置產(chǎn)能。

運營成本低：根據(jù)《水泥窯協(xié)同處置危險廢物污染控制規(guī)范（征求意見5 000 元/t～6 000 元/t，而水泥窯的市場處置收費大概為2 000 元/t～4 000 元/t。傳統(tǒng)危險廢物專業(yè)焚燒爐的市場收費大概為4 000元/t～6 000 元/t。實際處置成本方面：由于難以將危險廢物處置與水泥生產(chǎn)的成本嚴格區(qū)分與分拆，經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，水泥窯協(xié)同處置危險廢物成本約在500 元/t～1 000 元/t，而傳統(tǒng)危險廢物專業(yè)焚燒爐處置成本約為2 000 元/t～3 000 元/t。

1.3 協(xié)同處置危險廢物適用性強

依據(jù)工信部工業(yè)窯爐協(xié)同處置固廢最佳適用技術(shù)公益性基礎(chǔ)課題研究的成果,水泥窯協(xié)同處置危險廢物工藝可涵蓋42 大類危險廢物處置需求，占國家危險廢物名錄種類的80%以上。

2 某公司水泥窯協(xié)同處置危險廢物工程情況

2.1 工程概況

工程依托2 500 t/d 水泥熟料生產(chǎn)線，處置兩類大宗來源危險廢物，其一為采用柱塞泵送技術(shù)處置PTA污泥為代表的污泥類，處置量為2 萬t/a；另一類為采用管道噴吹技術(shù)處置以廢催化劑為代表的顆粒-粉體狀工業(yè)固廢，處置量為1 萬t/a。

2.2 工程投資及工期

工程總投資額約3 千萬元，施工工期195 d。

2.3 工藝流程及說明

工程兩類大宗來源危險廢物的工藝流程如圖1、圖2 所示。

圖1 污泥類工藝流程圖

圖2 顆粒-粉狀類工藝流程圖

工程污泥類處理能力設(shè)計為65 t/d，污泥類物料經(jīng)密封運輸車送至廠區(qū)后，噸包裝物料轉(zhuǎn)運倒入污泥接收儲罐倉，倉頂設(shè)置了1 套液壓驅(qū)動的自動倉蓋板并配備了入料格柵，在污泥卸料位置兩側(cè)設(shè)置了擋泥板，確保卸料時環(huán)境清潔。污泥儲罐下設(shè)計有柱塞泵輸送至污泥噴槍，噴入分解爐。在污泥接收儲存?zhèn)}下布置有污泥滑架卸料機構(gòu)，滑架采用液壓驅(qū)動，保證濕污泥100%的實現(xiàn)卸空。滑架下方采用預(yù)壓螺旋出料，保證污泥下料的順暢。接受及儲存車間的廢氣采取集中入窯焚燒的方式，進行高溫處理；在停窯期間，進入預(yù)處理車間廢氣活性炭吸附凈化裝置，達標(biāo)后排放。

顆粒-粉狀類處理能力設(shè)計為33 t/d，顆粒-粉狀類物料經(jīng)密封運輸車送至廠區(qū)后，噸包裝物料送至集成式拆包收塵系統(tǒng)，拆卸后通過加壓氣力管道輸送裝置送至中間儲存?zhèn)}中。中間儲存?zhèn)}中的物料經(jīng)過罐下轉(zhuǎn)子稱重給料機，計量裝置后，再通過高壓氣力管道輸送系統(tǒng)定量輸送至分解爐焚燒處置。儲存?zhèn)}及輸送系統(tǒng)中廢氣先經(jīng)過倉頂除塵凈化后，采取集中入窯焚燒的方式，進行高溫處理；在停窯期間，進入預(yù)處理車間廢氣活性炭吸附凈化裝置，達標(biāo)后排放。

2.4 工程主機設(shè)備配置情況（見表1）

表1 工程主機設(shè)備配置情況

3 工程應(yīng)用情況

工程自2017 年5 月開工建設(shè)，至2018 年2 月開始進行帶料試運行。在2020 年5 月完成項目整體性能考核。在考核期間，委托第三方單位同步進行環(huán)保檢測工作。項目相關(guān)考核結(jié)果如表2。

表2 水泥窯運行指標(biāo)考核結(jié)果

從協(xié)同處置能力，協(xié)同處置時對熟料產(chǎn)量，對水泥熟料線熱耗指標(biāo)，以及水泥熟料質(zhì)量影響等方面分析，性能考核的結(jié)果均符合設(shè)計要求。見下頁表3、表4。

表3 水泥熟料中重金屬含量 mg/kg

表4 水泥熟料中可浸出重金屬含量 mg/L

通過以上檢測數(shù)據(jù)對比分析，性能考核期間熟料中個別重金屬總量有了較大幅度的提高，但仍然在標(biāo)準(zhǔn)控制范圍之內(nèi)；可浸出重金屬并沒有顯著差異，說明本工程對重金屬固化能力強。見下頁表5。

表5 工程窯尾煙囪煙氣污染物排放檢測結(jié)果

由以上的污染物排放檢測結(jié)果可以看到，本工程有組織排放指標(biāo)遠遠高于標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其在惡臭氣體控制方面，無量綱濃度低于標(biāo)準(zhǔn)2 個數(shù)量級。

4 結(jié)語

利用水泥回轉(zhuǎn)窯協(xié)同處置危險廢物技術(shù)優(yōu)勢顯著，適用性強，處置過程安全、環(huán)保、無二次污染；較現(xiàn)有焚燒方式相比，投資省、運行費用低、具有很好的社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃。