利用工业废料作为原料和混合材料,不但为水泥生产节约了大量的成本,而且大大减少了这些工业废料对生态环境的污染,并且由于变废料成为水泥,可大大减少熟料的生产量,从而减少生产熟料过程中无法避免的向大气排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是,利用具有一定热值,并不含有损害水泥生产过程的组份的工业废料作为生产水泥的燃料(下称为二次燃料)的工厂在国内却鲜为人知。本文专就水泥工业如何利用二次燃料为题进行论述。
中国是世界上最早利用工业废渣生产水泥的国家之一。众所周知,国内各种类型的水泥厂早就利用硫酸渣、粉煤灰、矿渣、工业石膏废料等工业废料作为生产水泥的原料和混合料生产各种建筑用的水泥,年产量至少至少在5000万吨以上。利用工业废料作为原料和混合材料,不但为水泥生产节约了大量的成本,而且大大减少了这些工业废料对生态环境的污染,并且由于变废料成为水泥,可大大减少熟料的生产量,从而减少生产熟料过程中无法避免的向大气排放CO2、SO2和NOX的有害污染。但是,利用具有一定热值,并不含有损害水泥生产过程的组份的工业废料作为生产水泥的燃料(下称为二次燃料)的工厂在国内却鲜为人知。本文专就水泥工业如何利用二次燃料为题进行论述。
一、欧美等发达国家利用二次燃料生产水泥的现状
美国、西欧各国和日本是最早利用二次燃料作为生产水泥的燃料的国家。早在上世纪七十年代末,这些国家的水泥工业的技术人员就进行利用汽车废轮胎代替煅烧燃料的试验,并在八十年代初成功地改造了一批工厂。至九十年代,各种具有一定热值的工业废料和生活废料越来越多地取代了油、煤、气这些传统的燃料来生产水泥,而这种转变始终处在对二次燃料燃烧是否产生新的污染和二次燃料燃烧后的残留物带入水泥中是否留下祸害的监控之中。事实证明,科学处置二次燃料,既能有效地利用其热量,又可能做到对环境不产生任何新的污染。目前,在欧美工业发达国家用于水泥工业的二次燃料主要是:废旧轮胎、废纸、塑料包装废弃物,废机油,木屑、废溶剂和屠宰业需弃置的内、骨头等。有趣的是,近几年在欧洲一度蔓延疯牛症和口蹄疫症,这些动物的尸体几乎都成了水泥工业非常优质的燃料。根据笔者近三年在欧洲许多水泥厂调查,实施二次燃料利用的水泥工厂其代用燃料率通常在20%~40%之间,个别工厂达50%。如H·C集团属下的一个名为Leimen的工厂,2000年二次燃料的代替为36%,而在一段时间曾达到60%,而在H·C集团属下的另一个名为Lengfurt的工厂,2000年共使用二次燃料为3.736万吨,分别为废轮胎,废塑料和废油,各占三分之一。台湾地区的水泥工厂二次燃料利用率也开始达到10%以上的水平。2001年,一台由F.L.S公司设计旨在为分解炉燃烧100%二次燃料,名为“热桌”的燃烧装置在挪威的北欧水泥集团的工厂安装并投入生产,试验成功后,其二次燃料的代用率将可达到80%。
二、二次燃料利用对环境的影响评价
人们知道二次燃料能有效利用其潜在的热量之后,普遍关注的是燃烧后随水泥窑废气一起排放在到大气所产生的影响,以及其燃烧后的残留物带入水泥中对混凝土使用环境的影响。
目前,可能采用二次燃料的水泥产生窑型普遍为新型干法窑,众所周知,在回转窑的烧成带,窑尾和分解炉的温度分别在所1450℃,1000℃和850℃左右,气体在窑、炉和预热停留的时间较长。而窑型的大型化使窑炉的热容量变得越来越大,这些条件是一般废物焚化炉所不具备的。无论是无机可燃物或是有机可燃物,在这样的工况下完全可以彻底的分解和燃尽。特别是一般物焚化炉在处理有机废物时,可能产生的二恶英问题则在水泥窑中较好地解决。
污染物 | C |
总尘量 | 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 |
二恶英和呋喃 | 0.1 |
SO2 | 50 |
有机碳总含量 | 10 |
日平均值,干基,(mg/Nm3)
按该条例进行监测的结论表明,水泥窑燃烧二次燃料废气排放物是完全低于规定值的。以下是欧洲某厂废气中汞和二恶英、呋喃排放浓度的测定结果。