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水泥行业现面临着产能过剩的危机,很多中小水泥厂面临关闭的危险,因此水泥厂纷纷寻求技术改进。在众多的技术改进路线中,利用水泥窑协同处置垃圾废物是水泥工业节能减排的新亮点。2016年年底,随着环保部《水泥窑协同处置固体废物污染防治技术政策》的出台,水泥窑协同处置固体废弃物迎来春天。
根据环保部的数据统计,我国每年未加利用的工业固体废物十几亿吨的量,其中危险废物每年有上千万吨,还有全国每年城市生活垃圾清运量近两亿吨。“十二五”期间,我国利用水泥窑协同处置各类固体废物的技术装备开始广泛应用,协同处置生活垃圾、城市污泥、危险废物和其他固体废物的水泥熟料生产线已经有100多条。
一边是危废和生活垃圾的大量产生,另一边是水泥窑协同处置的广泛应用。看起来前景光明,但仍有不少业内人士认为,水泥窑协同处置废物在技术设计、运行管理、风险管控等方面仍有很多待完善之处。
水泥窑协同处置已有成熟的工艺
对于协同处置生活垃圾的水泥窑而言,窑型越大,其处置废物过程中的缓冲能力越大,废物的特性变化对水泥窑生产的影响越小,从而越有利于固体废物协同处置。水泥窑协同处置生活垃圾的原理与垃圾焚烧发电类似,也是通过高温来处置垃圾,相较垃圾焚烧有产生二噁英、粉尘和重金属污染等缺点,水泥窑协同处置技术优势明显。后者利用既有水泥生产线窑炉的高温,窑内温度远高于焚烧电厂的焚烧炉内温度,各种有毒有害有机物能被被彻底分解。再加上水泥窑炉特有的碱性环境,可有效抑制酸性物质的排放,能对二恶英等有害废气进行控制。
据中山斯瑞德环保科技股份有限公司营销总监张帆说:“经过近些年发展,水泥窑协同处置生活垃圾技术逐渐成熟,水泥企业走水泥窑协同处置的方向是对的。在国内已有海螺、华新、中材、金隅、华润、金圆等水泥企业捷足先登,尝到了甜头。其实不只是国内,即使在欧洲等发达国家,这项技术也得到了广泛认同。实践证明,这个技术路线是环境安全、经济可行、技术可靠的。”
据了解,早在上世纪70年代,国外就开始水泥窑协同处置城市固体废弃物的研究。到目前,欧洲发达国家大部分水泥厂已使用替代燃料,且替代燃料的数量和种类近年不断扩大,除生活垃圾废弃物外,主要包括废塑料、废轮胎、生物质燃料、污泥等。其中,荷兰是目前世界上水泥行业使用燃料替代率最高的国家,2007年其燃料替代率高达85%以上。
目前,国内已经形成了以海螺、中材、金隅、华新以及华润为代表的五大水泥窑协同处置城市垃圾技术“流派”。海螺集团在2010年开发出了利用新型干法水泥窑处置生活垃圾系统(简称“CKK系统”);华新集团的水泥窑协同处置生活垃圾技术分为生态处理(预处理)和水泥窑协同处置(终端处置)两部分;金隅集团的水泥窑处置生活垃圾技术主要包括直接入窑技术、气化燃烧间接入窑技术和分级燃烧技术三部分等等。这五家技术的示范化项目均获得了良好的环保指标,各项环保指标参数均能满足相关国家标准的限值要求。
注意处理过程中的安全问题
水泥窑处置生活垃圾由于窑温高,窑内气体一般会达到1000℃~2000℃,这虽有利于有机物和二恶英等物质的分解,但也会造成热力型的NOX产生量急剧变大。特别是在危废处置过程中,若处理中所使用的设备不达标,可能会造成严重的后果。
固废处理设备商斯瑞德的张帆说:“危废处理中有易燃易爆,或者是产生化学反应的物料,这对设备的安全性和适应性要求很高,需要充分考虑物料处理过程中可能出现的危险情况。”
张帆认为,垃圾和危废处理设备在设计上要充分考虑废物处理的复杂性。首先,设备本身的材质要过硬。例如斯瑞德在破碎机刀具采用欧洲进口的材料,保证质量可靠,不易损坏,而且有较长耐磨寿命,桶装危险废物可以直接破碎。其次,驱动系统必须经得起反复冲击负荷的考验,斯瑞德的固废破碎机采用德国的液压系统,在破碎过程中遇到难破碎的物料,会自动提高破碎扭矩,或将不可破碎物料自动排出。
如果真的发生爆燃的情况,破碎系统配套的消防系统可以迅速消灭危险。为此,斯瑞德在产品设计中设计了两套消防系统。一套是二氧化碳的被动消防,假如出现着火的迹象,温度升高或者产生烟雾,就会直接喷射破灭。还有一套是主动消防,采用氮气消防系统。将氮气这种惰性气体冲入到破碎仓内,将氧的含量降到4%以下,使破碎空间不具备燃烧条件。另外,对垃圾处理全过程是自动化控制,并且实时监控。
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