利用垃圾燃料的生產(chǎn)水泥的探討

利用垃圾燃料的生產(chǎn)水泥的探討廣州越秀水泥集團(tuán)有限公司吳一岳摘要：利用工業(yè)廢料作為原料和混合材料，不但為水泥生產(chǎn)節(jié)約了大量的成本，而且大大減少了這些工業(yè)廢料對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，并且由于變廢料成為水泥，可大大減少熟料的生產(chǎn)量，從而減少生產(chǎn)熟料過(guò)程中無(wú)法避免的向大氣排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是，利用具有一定熱值，并不含有損害水泥生產(chǎn)過(guò)程的組份的工業(yè)廢料作為生產(chǎn)水泥的燃料（下稱(chēng)為垃圾燃料）的工廠在國(guó)內(nèi)卻鮮為人知。本文專(zhuān)就水泥工業(yè)如何利用垃圾燃料為題進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：:燃料-廢物利用

中國(guó)是世界上最早利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)水泥的國(guó)家之一。眾所周知，國(guó)內(nèi)各種類(lèi)型的水泥廠早就利用硫酸渣、粉煤灰、礦渣、工業(yè)石膏廢料等工業(yè)廢料作為生產(chǎn)水泥的原料和混合料生產(chǎn)各種建筑用的水泥，年產(chǎn)量至少至少在5000萬(wàn)噸以上。利用工業(yè)廢料作為原料和混合材料，不但為水泥生產(chǎn)節(jié)約了大量的成本，而且大大減少了這些工業(yè)廢料對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，并且由于變廢料成為水泥，可大大減少熟料的生產(chǎn)量，從而減少生產(chǎn)熟料過(guò)程中無(wú)法避免的向大氣排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是，利用具有一定熱值，并不含有損害水泥生產(chǎn)過(guò)程的組份的工業(yè)廢料作為生產(chǎn)水泥的燃料（下稱(chēng)為垃圾燃料）的工廠在國(guó)內(nèi)卻鮮為人知。本文專(zhuān)就水泥工業(yè)如何利用垃圾燃料為題進(jìn)行論述。

1、國(guó)內(nèi)外利用垃圾燃料生產(chǎn)水泥的現(xiàn)狀

國(guó)外利用情況

美國(guó)、西歐各國(guó)和日本是最早利用垃圾燃料作為生產(chǎn)水泥的燃料的國(guó)家。早在上世紀(jì)七十年代末，這些國(guó)家的水泥工業(yè)的技術(shù)人員就進(jìn)行利用汽車(chē)廢輪胎代替煅燒燃料的試驗(yàn)，并在八十年代初成功地改造了一批工廠。至九十年代，各種具有一定熱值的工業(yè)廢料和生活廢料越來(lái)越多地取代了油、煤、氣這些傳統(tǒng)的燃料來(lái)生產(chǎn)水泥，而這種轉(zhuǎn)變始終處在對(duì)垃圾燃料燃燒是否產(chǎn)生新的污染和垃圾燃料燃燒后的殘留物帶入水泥中是否留下禍害的監(jiān)控之中。事實(shí)證明，科學(xué)處置垃圾燃料，既能有效地利用其熱量，又可能做到對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何新的污染。目前，在歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家用于水泥工業(yè)的垃圾燃料主要是：廢舊輪胎、廢紙、塑料包裝廢棄物，廢機(jī)油，木屑、廢溶劑和屠宰業(yè)需棄置的內(nèi)、骨頭等。有趣的是，近幾年在歐洲一度蔓延瘋牛癥和口蹄疫癥，這些動(dòng)物的尸體幾乎都成了水泥工業(yè)非常優(yōu)質(zhì)的燃料。根據(jù)筆者近三年在歐洲許多水泥廠調(diào)查，實(shí)施垃圾燃料利用的水泥工廠其代用燃料率通常在20％~40%之間，個(gè)別工廠達(dá)50％。如H?C集團(tuán)屬下的一個(gè)名為L(zhǎng)eimen的工廠，2000年垃圾燃料的代替為36％，而在一段時(shí)間曾達(dá)到60％，而在H?C集團(tuán)屬下的另一個(gè)名為L(zhǎng)engfurt的工廠，2000年共使用垃圾燃料為萬(wàn)噸，分別為廢輪胎，廢塑料和廢油，各占三分之一。臺(tái)灣地區(qū)的水泥工廠垃圾燃料利用率也開(kāi)始達(dá)到10％以上的水平。20XX年，一臺(tái)由公司設(shè)計(jì)旨在為分解爐燃燒100％垃圾燃料，名為“熱桌”的燃燒裝置在挪威的北歐水泥集團(tuán)的工廠安裝并投入生產(chǎn)，試驗(yàn)成功后，其垃圾燃料的代用率將可達(dá)到80％。

我國(guó)利用情況

目前我國(guó)對(duì)垃圾燃料的利用起步很晚,特別是在水泥工業(yè)利用更少。90年代中期開(kāi)始建設(shè)利用焚燒生活垃圾來(lái)發(fā)電的垃圾電站，常規(guī)的垃圾焚燒爐由于焚燒溫度低，有毒氣體在爐內(nèi)停留時(shí)間短，很容易造成不完全燃燒而產(chǎn)生二噁英，需要增加特別的廢氣凈化裝置，另外焚燒后的廢渣還需特別處理。上海、北京地區(qū)有少數(shù)水泥廠，曾直接在水泥回轉(zhuǎn)窯上進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)工作，并取得非常有意義的試驗(yàn)結(jié)果并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院從1999年對(duì)利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理可燃工業(yè)（生活）垃圾技術(shù)進(jìn)行了較為全面的探索和研究。據(jù)報(bào)導(dǎo)他們?cè)趶V東東莞完成了利用回轉(zhuǎn)窯焚燒廢塑料及廢皮革發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)工作，已投入運(yùn)行并取得了初步的成效。

2、垃圾燃料利用對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

人們知道垃圾燃料能有效利用其潛在的熱量之后，普遍關(guān)注的是燃燒后隨水泥窯廢氣一起排放在到大氣所產(chǎn)生的影響，以及其燃燒后的殘留物帶入水泥中對(duì)混凝土使用環(huán)境的影響。

目前，可能采用垃圾燃料的水泥產(chǎn)生窯型普遍為新型干法窯，眾所周知，在回轉(zhuǎn)窯的燒成帶，窯尾和分解爐的溫度分別在所1450℃，1000℃和850℃左右，氣體在窯、爐和預(yù)熱停留的時(shí)間較長(zhǎng)。而窯型的大型化使窯爐的熱容量變得越來(lái)越大，這些條件是一般廢物焚化爐所不具備的。無(wú)論是無(wú)機(jī)可燃物或是有機(jī)可燃物，在這樣的工況下完全可以徹底的分解和燃盡。特別是一般物焚化爐在處理有機(jī)廢物時(shí)，可能產(chǎn)生的二惡英問(wèn)題則在水泥窯中較好地解決。

歐盟理事會(huì)2000／76EC廢物焚化規(guī)定

污染物C

總塵量30

HCI10

HF1

HOX500／800

Cd+TI

Hg

Sb,As,Pb,Cr,Co,Cu,Mn,Ni,V

二惡英和呋喃

SO250

有機(jī)碳總含量10

日平均值，干基，（mg/Nm3）

按該條例進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)論表明，水泥窯燃燒垃圾燃料廢氣排放物是完全低于規(guī)定值的。以下是歐洲某廠廢氣中汞和二惡英、呋喃排放濃度的測(cè)定結(jié)果。

由于新型干法水泥工藝中預(yù)熱器氣相中含有大量的CaO粒子，其作用于廢氣后能十分有效地清除SO2用名，所以大量以廢輪胎作為燃料的水泥工廠，其SO2的排放不但合乎規(guī)定，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于應(yīng)用常規(guī)燃料，但窯型為濕法回