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水泥回轉窯處置危險廢物技術研究(2)

2000-12-06 00:00

  在同時試燒三種廢物的情況下,各項測試數據也都符合國家及上海市排放標準,其中SO2及三苯的含量,因含量太微,無法測到。這也充分說明了處置結果的徹底。NOx的含量與單獨處置含氟異丙醇時有區別。單獨處置含氟異丙醇時,工況1的NOx>工況2。而三種廢料同時處置時,工況1的NOx含量小于工況2,這可能與窯的操作情況有關,因為NOx與窯內燒成帶溫度關系較大,溫度高NOx含量也高。
同時焚燒三種廢物廢報排放對照表:
 有害物質排放量(kg/h)
工況1:SO2--未測到 HC--11.8 NOx--25.9 苯--未測到 甲苯--未測到 二甲苯--未測到 粉塵--6.06
工況2:SO2--未測到 HC--1.69 NOx--28.0 苯--未測到 甲苯--未測到 二甲苯--未測到 粉塵--10.2
排放標準:SO2--110 HC--10 NOx--31 苯--5.6 甲苯--30 二甲苯--10 粉塵--100
  所以利用水泥回轉窯處置危險廢物不但不會加大對環境污染,而且與其它焚燒爐相比,有其特殊優點。
    五、對水泥生產和水泥質量的影響
    危險廢物中的碳氫有機物在焚燒后生成CO2和H2O,對水泥生產和水泥質量沒有影響。對水泥生產和質量影響較大的主要是其它化學成份。如K、Na、C1、S、F等,廢料中的水份對水泥回轉窯操作也會帶來較大影響。K、Na、C1、F、S都是引起懸浮預熱器結皮的主要原因,對水泥質量也有較大影響。K、Na過高會產生堿骨料反應,所以應在廢料進廠前嚴格控制。但適量的F、S含量在水泥煅燒時可起到礦化作用,氟離子和水泥原料中石灰石生成CaF2,CaF2可以加快碳酸鈣分解,破壞SiO2的晶格,促進固相反應。
    其反應式為:CaF2+H2O----CaO+2HF 
               4HF+SiO2-----SiF2+2H2O
             2HF+CaCO3-----CaF2+H2O+CO2
    下表是不同溫度下,生料中有無CaF2的碳酸鈣分解率對比:
   溫度--700℃ 無CaF2--15% 有CaF2--25%
   溫度--800℃ 無CaF2--30% 有CaF2--60%
   以氟洛氛廢液為例,氟洛氛廢液替代煤9.0%時,生料中氟含量為.0025%,一般生料中氟含量控制在0.5%以內,所以不會對水泥生產和質量帶來影響。這可以從送中國建材設計研究院的試燒對比檢驗報告中看出,焚燒廢液后水泥質量非但沒有影響,其28天強度反而提高了5—6Mpa。
  強度對照表:    
    工況1:經重3.16比表面積(m/kg)295安定性(沸煮)合格28天抗壓強度(mpa)58.1
    工況2:經重3.17比表面積(m/kg)297安定性(沸煮)合格28天抗壓強度(mpa)64.3
  我廠98年99年二年中用焚燒廢物所生產的水泥送中國建材科學院測試均符合國家標準。 所以只要控制好進廠廢料中有害成份含量就不會對水泥生產及質量引起不利,相反控制適當,其中有些微量元素還有助于水泥質量提高。
  廢料中水份對操作肯定會有影響,它可能會引起火焰溫度降低,黑火頭延長。但只要將其控制在一定范圍內,通過加強操作還是能滿足水泥生產的。美國水泥企業在焚燒液態廢物時,要求水份控制在20%以內,先靈葆雅的氟洛氛廢液所含水份在10%,所以對操作影響不大,通過試燒時觀察,及近二年的實踐證明,氟洛氛廢液噴入量小于1噸/時,火焰形狀變化不大,當噴入量大于1噸/量,黑火頭有延長趨勢。
    六、廢料控制
     水泥窯處置危險廢物是在水泥生產過程中進行的,因此對進水泥窯處置的廢物是有選樣性的。并不是所有廢物都能在水泥窯處理,進水泥窯的廢物必須滿足下列要求:(1)不能影響水泥窯正常生產;(2)不能影響水泥產品質量;(3)不能對生產設備造成損壞;(4)在處置過程中不能對操作工人健康造成危害及影響廠區環境。
    由于目前廢物的調配和預處理條件不完善,我們對目前進廠的廢料提出了如下要求:
1、無放射性
2、無強度腐蝕性
3、重金屬含量<3000ppm
4、水份<20%
5、含氯量<3% 含堿量<4% 含硫量<2%
6、作為燃料熱值≥4000kal/kg
  以上條件后三點可根據廢物量多少及物理形態作適當調整,當具備調配和預處理設施后,可根據廢物來源情況對這三項指標作修正。
七、工藝流程及設備
  危險廢料的物理形態可分為二大類,可泵送型(液態)和非泵送型(固態和半固態)。
1、液態廢物的處置工藝
  液態廢物的處置工藝方案相對簡單,廢液由噴射泵噴入窯內。通過幾次改進,我公司已具備較為成熟的液態廢料的處置系統。可適用不同性質的液態廢料,在液態工藝線的設計中應注意以下幾個因素:
(1)在保證安全的前提下,系統應盡可能簡單,減少中間環節,以便于操作。
(2)在設計時按系統工作壓力提高一個壓力等級設計,安裝時要注意泄漏問題,使操作人員在操作時不接觸廢液。
(3)泵的選型要滿足霧化噴嘴要求。
2、固態廢物的處置工藝
  我們采用的辦法主要是對一些化學性質相對較為穩定,并能被粉磨的固態廢料,通過煤磨,與原煤一起進行烘干,粉磨,然后進入窯內焚燒。采用此方法,我們為巴斯夫染料體公司處理了400噸廢染料,較為成功,但在處置過程中應注意廢料加入的均勻性。否則會引起煤粉熱值的波動而影響操作。
  對于其它一些利用以上辦法不能處理的廢料,我們自行研制了一種廢料輸送裝置,我們稱它為WA型窯炮。先用容器將廢料進行包裝(炮彈)然后裝入窯炮,利用壓縮空氣將炮彈送入窯內。目前采用的容器主要為塑料瓶和編織袋,考慮到成本問題,以編織袋為主。由于廢料沒有經過粉磨及霧化處理,進入窯內不會馬上全部燃盡,所以炮彈的落點是非常重要的。炮彈落點應保證炮彈在水泥窯最高溫度區城內有足夠的停留時間,保證其焚毀率達到99.99%。由于整個工作尚處在探索研究中,同時廢料來源有限,所以目前窯炮操作過程為人工操作。
  采用窯炮輸送廢物為間歇進料,其優點是對廢物的適應性強,只要用一定規格的容器將廢物進行包裝后就將將其送入窯內處置。缺點是需增加容器成本,并且處理能力較小。
八、結論
  根據目前的研究結果我們認為:
1、水泥窯處置危險廢物,不會對環境造成二次污染,而且還具有其他焚燒爐所不具備的優點。
2、通過對廢物的控制,不會影響水泥質量。
3、目前已初步具備處置各種廢料的技術能力及處置能力。
4、水泥窯處置危險廢物是一種先進、科學、合理的處置方法,具有處理量大,結果徹底,投資少的優點。
5、要使該技術產業化,需建立危險廢物調配廠,將廢物進行調配和預處理,以滿足水泥生產的需要。
  水泥窯處置危險廢物技術的研究成功,邁出了水泥企業向環保企業轉型的一大步,開創了“生態水泥”的新局面。

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