回轉(zhuǎn)窯對(duì)固體廢棄物再回收利用的可行性分析

山西大同煤礦集團(tuán)建材有限責(zé)任公司　李元超

回轉(zhuǎn)窯對(duì)固體廢棄物再回收利用的可行性分析

山西大同煤礦集團(tuán)建材有限責(zé)任公司李元超

固體廢棄物排放量多，有效利用率低，傳統(tǒng)的填埋和焚燒處理方式對(duì)環(huán)境造成極大危害，利用水泥回轉(zhuǎn)窯對(duì)其進(jìn)行再分解處理，是處理固體廢棄物行之有效的方法之一。本文從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā)，對(duì)適用于回轉(zhuǎn)窯燃燒的固體廢棄物做了分類研究，并就其處理方式對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行了可行性分析。研究結(jié)果表明：使用回轉(zhuǎn)窯處理固體廢棄物，可對(duì)其進(jìn)行完全分解，降低有害氣體的產(chǎn)生，部分廢棄物還可作為水泥生產(chǎn)原料，對(duì)降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境有良好的效果。

固體廢棄物；回轉(zhuǎn)窯；環(huán)境；可行性分析

引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)工業(yè)水平大幅提高，全球人口急速膨脹，所造成的固體廢棄物相應(yīng)增多，城市垃圾、工業(yè)固體廢物、泥污等都對(duì)環(huán)境和生態(tài)造成了極大的危害，選擇行之有效的處理方案刻不容緩［1］。水泥工業(yè)可作為工業(yè)廢渣重要的消耗途徑，是未來(lái)固體廢棄物處理途徑的發(fā)展方向之一。傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)消耗大量的天然資源，極大地制約了水泥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。水泥熟料的制造成本較高，且原料的開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較大。利用回轉(zhuǎn)窯吸納固體廢棄物一方面可以替代水泥原料、燃料，減少能源和資源的消耗；另一方面，水泥回轉(zhuǎn)窯焚燒溫度高，停留時(shí)間長(zhǎng)，焚燒狀態(tài)穩(wěn)定，有利于固體廢棄物分解和減容，同時(shí)還可使固體重金屬溶解于水泥熟料中［2］。

我國(guó)水泥回轉(zhuǎn)窯量大面廣的現(xiàn)狀為利用這種設(shè)備處理固體廢棄物提供了極大的便利條件。然而，我國(guó)目前在固體廢棄物的利用和處置水平還較低，水泥回轉(zhuǎn)窯焚燒處理固體廢棄物的研究還處于起步階段。此外，我國(guó)對(duì)固體廢棄物的分類管理尚不嚴(yán)格，大部分廢棄物為混合垃圾，這也增加了固體廢棄物的處理難度［3］。因此，分析適于入窯處理的固體廢棄物類型，研究水泥生產(chǎn)系統(tǒng)處理固體廢棄物的流程和其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，對(duì)處理固體廢棄物的技術(shù)水平有著重要的指導(dǎo)意義。

1可入窯處理的固體廢棄物

入窯處理的固體廢棄物首先應(yīng)具備的條件是不會(huì)對(duì)水泥質(zhì)量和生產(chǎn)流程產(chǎn)生危害。根據(jù)水泥加工工藝的要求，可將適于入窯的廢棄物分為以下三類。

1.1可用于原料的廢棄物

水泥生產(chǎn)中的原料主要含有鈣、硅、鐵、硫、鋁等元素，

許多固體廢棄物的化學(xué)成分與之相同或類似，這類固體廢

棄物就可作為部分原料的替代品，降低生產(chǎn)成本。常見(jiàn)的

有粉煤灰、爐渣、煤矸石、窯灰等。

1.2可用于燃料的廢棄物

回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量燃料，對(duì)煤粉的需求量極大，部分可燃燒的固廢可作為輔助燃料減少煤粉的使用量，從而節(jié)約生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。廢紙、焦渣、廢塑料、木屑、生活垃圾等都可以作為輔助燃料。一部分可作為輔助燃料的固體廢棄物熱值及其化學(xué)成分如表1所示［4］。

表1　輔助燃料固體廢棄物的熱值及化學(xué)成分

1.3銷毀危害固體廢棄物

工業(yè)廢渣中含有眾多對(duì)環(huán)境和人體的有害物質(zhì)，如重金屬、腐蝕藥品、有毒物品等。該類廢棄物的傳統(tǒng)處理工藝是填埋，且環(huán)境分解周期太長(zhǎng)。利用回轉(zhuǎn)窯對(duì)其進(jìn)行焚燒處理，可將其完全分解。爐內(nèi)溫度極高，即使是重金屬也能被溶解。

對(duì)于含有重金屬的各種廢渣，尤其是含有銅、鋅等表面熱值低的固體廢棄物，傳統(tǒng)的處理方式是先對(duì)其進(jìn)行固化，然后做填埋。危險(xiǎn)重金屬在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫焚燒和堿性環(huán)境下，被固化到水泥熟料中，從而實(shí)現(xiàn)危害廢棄物的安全處理，部分固體廢棄物的重金屬含量如表2所示［5］。

表2　廢棄物中的重金屬含量（μg/g）

2對(duì)環(huán)境的可行性分析

2.1節(jié)約能源和資源

利用水泥回轉(zhuǎn)窯對(duì)固體廢棄物進(jìn)行焚燒，一方面可以充分利用廢棄物的熱能，另一方面可以利用其化學(xué)成分代替部分原料，降低生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)方式對(duì)固體廢棄物的處理一般選擇垃圾回填和焚燒，但在傳統(tǒng)焚燒過(guò)程中，燃燒溫度較低，對(duì)廢棄物的燃燒不夠充分，大量有害氣體排放到空氣中，對(duì)環(huán)境造成極大危害。而利用回轉(zhuǎn)窯焚燒時(shí)，由于爐內(nèi)高溫作用，可對(duì)固體廢棄物充分燃燒，使其完全分解。

傳統(tǒng)焚燒處理方式還有一個(gè)弊端，就是在焚燒后產(chǎn)生的廢渣還需進(jìn)行二次處理和填埋。而使用回轉(zhuǎn)窯處理時(shí)，高溫可使其完全分解，其中的金屬元素也可溶解于熟料中，避免了廢棄物的二次處理，降低了人工成本，操作方便快捷。

2.2降低廢氣處理要求

固體廢棄物燃燒可產(chǎn)生大量的有害氣體，如二惡英、硫氧化物、氯化氫等。二惡英等有害氣體對(duì)人體和環(huán)境有極大危害。利用回轉(zhuǎn)窯處理固體廢棄物時(shí)，由于窯內(nèi)溫度較常規(guī)焚燒爐高出數(shù)倍，高溫作用下可徹底分解二惡英等有害物質(zhì)，與傳統(tǒng)焚燒爐相比，有害氣體可在爐內(nèi)停留較長(zhǎng)時(shí)間。

以本公司回轉(zhuǎn)窯為例，回轉(zhuǎn)窯尺寸為φ4.8×72m，固體廢棄物進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后行程較長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)完全分解。廢氣經(jīng)窯頭排入篦冷機(jī)后，由于篦冷機(jī)的快速冷卻功能，可有效抑制二惡英等有害氣體的二次生成。

傳統(tǒng)焚燒爐密封效果差，燃燒不充分且漏氣對(duì)環(huán)境造成污染，回轉(zhuǎn)窯具有良好的密封性能，燒成系統(tǒng)更為穩(wěn)定、高效。此外，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的堿性物質(zhì)還可與燃燒廢棄物產(chǎn)生的酸性氣體中和，進(jìn)而形成化學(xué)狀態(tài)更為穩(wěn)定的鹽類，有效降低了有害氣體的生成。

3結(jié)語(yǔ)

固體廢棄物的傳統(tǒng)處理方式較為簡(jiǎn)單，且對(duì)環(huán)境危害極大，利用回轉(zhuǎn)窯處理方式對(duì)固體廢棄物進(jìn)行充分燃燒，可降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率，減少有害氣體的生成，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］徐炎華.環(huán)境保護(hù)概論［M］.中國(guó)水利水電出版社，2009.

［2］楊惠儒.工業(yè)固體廢棄物回收與資源再利用［M］.中國(guó)工業(yè)出版社，2010.

［3］鮑健強(qiáng).循環(huán)經(jīng)濟(jì)概論［M］.科學(xué)出版社，2009.

［4］劉湘欣，文海初.使用水泥窯處理城市生活垃圾的探討［J］.中國(guó)建材裝備，2003（3）：47-50.

［5］朱天樂(lè)，唐萍.水泥回轉(zhuǎn)窯處理固體廢棄物的環(huán)境效應(yīng)分析［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（4）：100-102，114.

李元超，1987年出生，內(nèi)蒙古赤峰市人，本科，助理工程師。