當飛灰遇上了水泥窯(新編)

文章導讀 

提起飛灰,會想到什么?大地之殤、焚燒之痛、談灰色變、浴水重生……  

生活垃圾焚燒飛灰中重金屬、二噁英、氯離子等有毒有害物質含量較多,我國環境保護部在《國家危險廢物名錄》中將其定義為危廢,代號HW18。因國內無垃圾分類基礎,飛灰污染物質不穩定和成分復雜使其無害化處置和再生循環面臨很大困難。

《危險廢物豁免管理清單》中明確指出生活垃圾焚燒飛灰處置滿足《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》(GB30485-2013),進入水泥窯協同處置,水泥窯協同處置過程不按危險廢物管理。

水泥窯協同處置飛灰技術,環??煽?、處理成本合理,為困擾全國各大城市的 “垃圾圍城”問題提供了一條可行的產業鏈處置終端技術,利用水泥窯協同處置生活垃圾焚燒飛灰技術是飛灰“三化”處置(無害化、資源化、減量化)的最優路線。 飛灰知多少 哪里來的

垃圾焚燒飛灰是在生活垃圾焚燒發電過程中主要收集于煙氣管道、煙氣凈化裝置、旋風分離器和布袋除塵器等容重較輕、粒徑細小的粉體物質。

產生量有多少

我國垃圾焚燒主要以流化床和爐排爐為主,兩種爐型處理能力分別占我國生活垃圾比例為1:2,流化床焚燒爐產生飛灰量約為入爐垃圾質量的15-20%,爐排爐產生飛灰量約為入爐垃圾量的3-5%。

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垃圾焚燒能力占無害化處理能力表格

根據《十三五城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》,十三五期間,全國規劃新增生活垃圾無害化處置能力50.97萬噸/日,設市城市生活垃圾焚燒能力占無害化總能力比例達到50%,東部地區達到60%。垃圾焚燒產業爆發式增長,未來飛灰產量巨大。

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到2020年底,垃圾總焚燒量達59.14萬噸/日,年產生飛灰量約為1000萬噸。

成分復雜、毒性大

城市生活垃圾焚燒飛灰中不僅含有大量的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金屬無機有害物,還富集了高濃度的具有最強毒性的二噁英等有機致癌物,故我國國家環境保護局將生活垃圾焚燒飛灰定義為國家危險廢物(代號HW18)。

資源化特征

飛灰中的不溶物主要以鈣、硅、鋁、鐵等無機組分為主,這也是利用水泥窯處置飛灰的優勢之一,這部分成分約占飛灰總量的60-70%,全國目前每年產生400萬噸飛灰,經無害化處理后,將能替代優質石灰石280萬噸。 主要政策支持 《關于城市垃圾焚燒飛灰處置有關問題的復函》環辦函2014(122):飛灰在目前沒有相關綜合利用標準情況下,不得采用送建材公司加水泥,河沙做標磚等方式進行綜合利用,只能按照《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》(GB30485-2013)要求,利用水泥窯協同處置等方式進行綜合利用。

《危險廢物豁免管理清單》:生活垃圾焚燒飛灰處置滿足《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》(GB30485-2013),進入水泥窯協同處置,水泥窯協同處置過程不按危險廢物管理;提高了處置企業的積極性。

《關于促進生產過程協同資源化處理城市及產業廢棄物工作的意見》中指出加大支持推進利用現有水泥窯協同處理垃圾焚燒飛灰等危廢。

《綠色制造工程實施指南(2016-2020)》中指出鼓勵推進水泥窯協同處理生活垃圾飛灰等,促進產城融合。 水泥窯協同飛灰,why 填埋場限制

我國垃圾焚燒廠主要分布在人口密集的中東部地區,可用來填埋的土地資源極其有限,飛灰面臨填埋場地枯竭的壓力。隨著時間的遷移,部分填埋場地質條件的變化,填埋場的滲漏已經成為危害環境的毒瘤和定時炸彈。隨著環保監查力度的加大,其對環境的潛在風險的不可控性也使其不能填埋處理。

中國環科院固體廢物污染控制技術研究所調查發現,所有填埋場防滲層均有嚴重的滲漏現象,對周邊地下水環境造成 了嚴重污染。

水泥窯優勢

水泥窯協同處置飛灰具有技術成熟、不占用土地、環境風險小的優勢,隨著技術的不斷優化和處置成本的降低,這將成為我國大中型城市飛灰處置的主流技術。

一、水泥窯的產量很大,可以協同處置絕大多數飛灰;

二、水泥回轉窯的1400℃溫度,可處置飛灰中的危險物質;

三、飛灰的主要化學組分為鈣、硅和鋁,接近普通硅酸鹽水泥,存在作為建筑材料進行資源化利用物質基礎,又因水泥窯的處置量大,經過預處理后的飛灰可替代部分水泥原料。采用這種方法處置飛灰生產出的水泥熟料均符合相關質量檢測標準。

環境無害化

預處理后的飛灰在水泥窯中經過高溫熔融煅燒,二噁英被完全分解且不會二次合成,實現了環境無害化;重金屬被徹底固熔于水泥晶格中,含量遠低于水泥產品標準,絕對安全。真正實現了飛灰處置的無害化、減量化與資源化。

水泥窯協同處置生活垃圾焚燒飛灰的預處理也完全實現了污水循環利用無外排,飛灰中的鹽、固體廢物等可全部回收進行資源化利用。飛灰中可提純出大量的可溶性鉀鹽,鉀鹽是關系到國家糧食安全的重要戰略稀缺資源。 首條飛灰工業化處置示范線 國內首條水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰示范線在北京金隅琉水環??萍加邢薰窘ǔ?。我公司是核心設計單位和主要承建單位。目前該示范線年處置垃圾焚燒飛灰3萬噸,已連續滿負荷運轉兩年。 

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實現了連續穩定運行,最大單日處理量達到了150噸/天,連續穩定處理處理能力110-120噸/天。 

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焚燒飛灰水洗-水泥窯協同處置工藝流程簡圖 飛灰處置技術對比

國內飛灰處置技術對比

 

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國內外飛灰處置技術對比 飛灰處置與水泥生產的結合,既節約了飛灰處置的能耗,又減少了水泥原料的消耗,而且水泥行業巨大的消耗能力是其他處理技術無可比擬的,為此該技術必將成為我國飛灰處置最有發展前景的方法。 焦點問題答疑 水洗脫氯鹽及水資源循環利用問題

我國飛灰中氯含量高達10%-20%甚至以上,而水泥中的氯含量過高會引起鋼筋腐蝕,所以普通水泥中規定氯含量必須小于600mg/kg,因此如何分離、除去氯、是整個生產過程的關鍵。目前水洗是去除飛灰中大量氯的最佳途徑,經我公司研發的水處理后飛灰中氯離子含量≤0.5%。采用多級逆流漂洗技術配合專門的水洗反應裝置,運行過程中每噸飛灰實際用水量在0.7噸左右,此技術完全使污水循環利用,不外排,不產生二次污染,最大限度的節約了水資源。

水洗脫氯過程中的二噁英問題

二噁英難溶于水,只能吸附在水中的懸浮物中,所以只要將水中的懸浮物去除,水中就不會存在二噁英。二噁英會隨不可溶沉淀物進入水泥窯中被徹底分解,且不具備二次合成的條件。

水洗脫氯過程中的重金屬問題

飛灰中對人體危害最大的重金屬有5種:鉛、汞、鉻、砷、鎘。由于飛灰水洗液會加入堿液,使其完全處于堿性條件下,重金屬基本不會溶出,會隨不可溶沉淀物進入水泥窯中,因此重金屬被固化在水泥晶格中,徹底處理無危害。

水泥窯煅燒過程中的結皮堵塞問題

結皮堵塞問題的原因是由于飛灰中的Cl離子含量過高,而水泥窯協同處置過程中的水洗預處理,可以使飛灰中的Cl離子含量降到0.5%以下,不會對水泥窯煅燒帶來影響。

垃圾焚燒飛灰水洗后對水泥質量的影響問題

水洗后飛灰中鈣、硅、鋁、鐵共占總量的60%以上,這些都是水泥熟料所需要的成分。因此,可以利用水洗飛灰作為熟料的配料進行燒制水泥,通過對水泥生料配料進行微調即可生產出合格的水泥熟料。

加入飛灰后對熟料性能影響不大,能夠滿足標準要求。采用本方法處置飛灰生產出的水泥可達到P.O 42.5水泥符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的性能要求。全部煅燒過程基本正常,對回轉窯的工況影響不大,窯的溫度雖然波動較大,但在可控范圍內。因此,用經過預處理后的飛灰按最高處理量進行水泥煅燒對水泥回轉窯運行和水泥質量的影響是可以接受的。 經濟、社會、環境效益 水泥窯協同處置飛灰使得垃圾焚燒的高毒二次污染物得到了徹底處理,解決了垃圾焚燒最后一公里的問題;使垃圾焚燒廠追求的“藍色焚燒”更加名副其實;使垃圾焚燒不但實現了能量的循環利用,也實現了物質的循環利用。

水泥窯的高溫、大容量、堿性還原環境為實現飛灰無害化、資源化和減量化提供了可靠的保證,使我國的水泥窯在生產的同時擔起了更大的環保責任,成為名副其實的城市保障企業。

飛灰中可以提取約8-10%的鉀鹽,1000萬噸飛灰能提取可溶性鉀鹽80-100萬噸,可制成鉀肥150多萬噸,為我國鉀鹽匱乏問題提供了重要的解決途徑。

利用水泥窯協同處置飛灰一方面為我國的環境事業做出貢獻,保護我們生存的這片土地不被飛灰所污染,防止飛灰中的二噁英、重金屬和大量的可溶性鹽滲入土壤、地下水,進而進入食物鏈,給環境和人類健康造成巨大威脅;另一方面政府也會為企業處置飛灰做出相應的補貼,可實現盈利運營,同時為企業轉型和可持續發展提供了堅實保障。

保護生態環境,實現了飛灰的無害化、減量化、資源化綜合再利用,符合循環經濟的發展方向,符合“十三五”及“京津冀一體化”的有關規劃,而且能夠進一步解決困擾多年的生活垃圾焚燒飛灰處置處理問題,實現了社會效益、環保效益和經濟效益的有效統一。 原文來自于中國環聯《“一言不合”就協同,當飛灰遇上了水泥窯》,部分數據和內容進行了修改。