利用工業廢料作為原料和混合材料,不但為水泥生產節約了大量的成本,而且大大減少了這些工業廢料對生態環境的污染,并且由于變廢料成為水泥,可大大減少熟料的生產量,從而減少生產熟料過程中無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過程的組份的工業廢料作為生產水泥的燃料(下稱為二次燃料)的工廠在國內卻鮮為人知。本文專就水泥工業如何利用二次燃料為題進行論述。
中國是世界上最早利用工業廢渣生產水泥的國家之一。眾所周知,國內各種類型的水泥廠早就利用硫酸渣、粉煤灰、礦渣、工業石膏廢料等工業廢料作為生產水泥的原料和混合料生產各種建筑用的水泥,年產量至少至少在5000萬噸以上。利用工業廢料作為原料和混合材料,不但為水泥生產節約了大量的成本,而且大大減少了這些工業廢料對生態環境的污染,并且由于變廢料成為水泥,可大大減少熟料的生產量,從而減少生產熟料過程中無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過程的組份的工業廢料作為生產水泥的燃料(下稱為二次燃料)的工廠在國內卻鮮為人知。本文專就水泥工業如何利用二次燃料為題進行論述。
一、歐美等發達國家利用二次燃料生產水泥的現狀
美國、西歐各國和日本是最早利用二次燃料作為生產水泥的燃料的國家。早在上世紀七十年代末,這些國家的水泥工業的技術人員就進行利用汽車廢輪胎代替煅燒燃料的試驗,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廢料和生活廢料越來越多地取代了油、煤、氣這些傳統的燃料來生產水泥,而這種轉變始終處在對二次燃料燃燒是否產生新的污染和二次燃料燃燒后的殘留物帶入水泥中是否留下禍害的監控之中。事實證明,科學處置二次燃料,既能有效地利用其熱量,又可能做到對環境不產生任何新的污染。目前,在歐美工業發達國家用于水泥工業的二次燃料主要是:廢舊輪胎、廢紙、塑料包裝廢棄物,廢機油,木屑、廢溶劑和屠宰業需棄置的內、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,這些動物的尸體幾乎都成了水泥工業非常優質的燃料。根據筆者近三年在歐洲許多水泥廠調查,實施二次燃料利用的水泥工廠其代用燃料率通常在20%~40%之間,個別工廠達50%。如H·C集團屬下的一個名為Leimen的工廠,2000年二次燃料的代替為36%,而在一段時間曾達到60%,而在H·C集團屬下的另一個名為Lengfurt的工廠,2000年共使用二次燃料為3.736萬噸,分別為廢輪胎,廢塑料和廢油,各占三分之一。臺灣地區的水泥工廠二次燃料利用率也開始達到10%以上的水平。2001年,一臺由F.L.S公司設計旨在為分解爐燃燒100%二次燃料,名為“熱桌”的燃燒裝置在挪威的北歐水泥集團的工廠安裝并投入生產,試驗成功后,其二次燃料的代用率將可達到80%。
二、二次燃料利用對環境的影響評價
人們知道二次燃料能有效利用其潛在的熱量之后,普遍關注的是燃燒后隨水泥窯廢氣一起排放在到大氣所產生的影響,以及其燃燒后的殘留物帶入水泥中對混凝土使用環境的影響。
目前,可能采用二次燃料的水泥產生窯型普遍為新型干法窯,眾所周知,在回轉窯的燒成帶,窯尾和分解爐的溫度分別在所1450℃,1000℃和850℃左右,氣體在窯、爐和預熱停留的時間較長。而窯型的大型化使窯爐的熱容量變得越來越大,這些條件是一般廢物焚化爐所不具備的。無論是無機可燃物或是有機可燃物,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廢物時,可能產生的二惡英問題則在水泥窯中較好地解決。
污染物 | C |
總塵量 | 30 |
HCI | 10 |
HF | 1 |
HOX | 500/800 |
Cd+TI | 0.05 |
Hg | 0.05 |
Sb,As,Pb,Cr,Co,Cu,Mn,Ni,V | 0.5 |
二惡英和呋喃 | 0.1 |
SO2 | 50 |
有機碳總含量 | 10 |
日平均值,干基,(mg/Nm3)
按該條例進行監測的結論表明,水泥窯燃燒二次燃料廢氣排放物是完全低于規定值的。以下是歐洲某廠廢氣中汞和二惡英、呋喃排放濃度的測定結果。