人类生产生活总会产生很多垃圾,经常见到接触的都是一些城市生活垃圾,还有很多垃圾是你见不到的,比如一些企业,尤其是化工企业,在生产过程中总会产生一些无发处理的固体废料,这些固体废料不能私自掩埋或焚烧,只能交给一些有处理能力的企业去处置,比如水泥生产企业。水泥生产需要大量的煤炭和矿石,经过高温烧制成为水泥,所以水泥成产企业在生产的同时还会协同处理一些化工企业产生的废弃物等。
危险废物包括工业危险废物、医疗废物和其他社会源危险废物,主要来源于化学工业、炼油工业、金属工业、采矿工业、医药行业以及日常生活过程中。按照生源的不同,危险废物可以分为工业源和社会源两类。按照物质成分, 危险废物又可分为无机危险废物、油类危险废物、有机危险废物、其它有害废物等。
危险废物具有化学反应性、毒性、易爆性、腐蚀性等特性,会对生态环境和人类健康构成严重危害,焚烧法处理危险废物是众多方法中比较有效的方式之一,其中利用水泥回转窑处理危险废物最有潜力,不论是对水泥和环境都没有负面影响。并且,许多危险废物燃烧后还可提供部分水泥制造过程中所需要的热能,不仅可以解决废物的污染问题,还可以降低燃烧费用以及生产成本。所以利用水泥回转窑焚烧处理危险废物越来越受到重视。
水泥行业是一个自净度较高的行业,并且利用水泥行业销纳冶金、石化等行业废弃物又来已久。水泥回转窑自身在温度、运行环境、停留时间和废渣排放等方面的特点,使得水泥厂越来越成为处理危险废弃物的理想场所。
目前,国内外利用干法水泥生产线处理危险废物,主要是把危险废物作为水泥生产中的燃料,废物通过高压雾化喷入窑内。而作为原料的废物则经过分选、烘干等处理以后,和生料一起进入生料磨。窑内气流与料流整体呈逆向运动,系统全过程在负压下操作,随着水泥窑的运行,废物被分解,有机污染物被完全分解氧化,无机物也呈现熔融状态,一些重金属元素通过液相反应占据到水泥半成品熟料组分的晶格中,经过极冷后被完全固化,焚烧过程产生的酸性气体在水泥回转窑内被碱性物料所中和,气化的重金属吸附在烟尘上,随着气流大部分烟尘随着预热器中的物料返回回转窑中,少部分烟气经过换热后进入增湿塔迅速降温降尘,出塔后又进入大布袋收尘器彻底除尘,收集下的粉尘用输送带传送,与生料混合,再进入水泥窑烧制成水泥。
许多工业窑炉的操作温度都足以摧毁危险废物,其中水泥回转窑在处理危险废物上最有潜力,在水泥窑中,有毒有害物质燃烧后可提供部分水泥生产过程所需的热能,不仅可以解决废物的污染,还具有降低燃烧费用以及生产成本等诸多优势。
1, 水泥处理和销纳的废物数量巨大。水泥行业可以利用大量废物,是因为水泥行业本身是一种耗用大量能源的工业,除了燃料,石灰石、黏土等消耗量也很大。
2, 水泥回转窑的运行特点适合进行危险废物的焚烧处理。与其他危险废物的处理方法相比,就水泥窑自身的特点看,具有很多的优点:(1)处理温度高。水泥回转窑内的物料温度在1450-1550℃,而气体温度则高达1700-1800℃。在高温下,废物中有毒有害的成分彻底分解。(2)停留时间长。水泥回转窑筒体长,废物在回转窑高温状态下持续时间长。根据一般统计数据,物料从窑尾到窑头总的停留时间在35min左右,气体在大于950℃以上的停留时间在8s以上,高于1300℃以上的停留时间大于3s,更有利于废物的燃烧和分解。
3, 碱性的环境气氛。生产水泥采用的原料成分决定了回转窑内是碱性气氛,可以有效的抑制酸性物质的排放,使得二氧化硫和氯气等化学成分合成盐固定下来,减少或避免了一般燃烧后产生的二噁英现象。
回转窑焚烧处理危废产生的烟气虽然经过余热回收,但为控制二噁英类物质的重新生成,余热锅炉出口温度要控制在550℃左右,加之烟气中含一定量的粉尘、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氢、二噁英类物质及重金属汞、镉、铅等,为防止焚烧产生的烟气对大气环境造成二次污染,必须对烟气进行净化处理。针对不同烟气成分及不同的环境质量控制要求,选用不同的烟气净化系统。出去烟气中各种成分的常见方法有干干式洗涤塔、半干式洗涤塔、湿式洗涤塔、静电除尘器及布袋除尘器等。
危废烟气在净化和余热回收过程中,在换热器中与热媒、冷媒进行热交换,热量被逐步回收,温度逐渐降低,烟气中的水蒸气及腐蚀性气体,如SO2、HCl、NO2、盐雾、氢氟酸等,逐渐形成冷凝液。温度越低,形成的冷凝液越多,冷凝液带入的腐蚀性介质也越来越多。烟气中一些小分子的有机物遇冷也会凝结为液滴,这些有机液滴渗透性特别好,溶解力也很好,一般防腐涂层都会被溶胀。酸性冷凝液、有机液滴都会在换热器中形成,这就要求危废换热器的防腐涂层不仅要耐浓硫酸、耐高浓度氯离子、耐氢氟酸的腐蚀,还要耐强溶剂的溶胀,目前只有北京志盛威华化工有限公司的ZS-1032耐强氧化防腐涂料能够做到。
北京志盛威华化工有限公司生产的ZS-1032耐强氧化防腐涂料,该涂料采用聚四氟乙烯、重晶石、鳞片状石墨烯等材料,经高温钝化螯合而成,固化后,惰性高,耐温达到250℃。聚四氟乙烯的化学性质较稳定,涂层致密性好,不易失去电子,可耐强酸、强碱。鳞片状石墨烯的规则排列形成层层覆盖,可延长腐蚀介质的渗透路径,使腐蚀介质很难渗透至基材表面,进而起到超强防腐效果。微米级重晶石的化学性质稳定且硬度高,高度分散于聚四氟乙烯网络中,使得涂层在高致密基础上增加了耐磨性。ZS-1032耐强氧化涂料,仅300微米就可达到常规防腐涂料的防护效果和防护周期。
结语:回转窑焚烧炉能有效处理不同类的危险废物,根据现有工程检测结果,焚烧残渣的热灼减率<5%,燃烧率>99.9,飞灰去除率>99.99%,烟气中一氧化碳、二氧化硫、二噁英类的排放浓度分别<80mg/m³、<300mg/m³、<0.1mg/m³,满足GB18484-2001危险废物焚烧污染控制标准。
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