CN111807732B - 一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法 - Google Patents

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Abstract

一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，包括以下步骤：（1）改性处理；（2）脱水预热；（3）分解炉内焚烧。本发明操作简单，处理能耗低，处理成本低，无二次污染；（2）可将含碳类有机质固体危废有效替代干法水泥生产所需的部分硅铝质原料和约60～65%的燃煤，利于水泥企业的节能减排、降本增效。

Description

一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法
技术领域
本发明涉及一种含有机质固体危废的处理方法，具体涉及一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法。
背景技术
我国危险废弃物具有产生量大、种类多、来源广泛的特点，《国家危险废物名录》（2016版）中将危险废物划分为46类别，共计479种，其中含碳类有机质危险废弃物所占比重不少。近20余年来，我国已形成了以焚烧处置技术、固化稳定化技术、水泥窑协同处置为主的三大类处置技术。目前，水泥窑协同处置危险废物已成为最重要、最有效的技术途径之一。
近十年来，我国有关部委相继发布政策文件将水泥窑协同处置废物定位于促进环境保护、发展循环经济、促进节能减排、调整产业结构调整的战略高度。有效推动了我国水泥窑协同处置废弃物的进展，已开展协同处置危险废弃物或已通过环评或正在环评阶段的水泥企业近二百家。但与国外发达国家相比，我国水泥企业在替代燃料制备方面，因国情与汇率折算水泥价格的巨大差异，受投资与成本承受能力等的影响，废物替代燃料存在成份不够稳定、形态不够均匀、热值较低等实际问题，导致替代燃料产品在水泥窑内燃烧不够充分，反而会增加系统能耗。在替代燃料使用方面，远低于国外发达国家在水泥生产过程中的燃料平均替代率可达30%以上、最大替代率达到了90%以上的水平，我国绝大部份水泥企业燃料废物替代率为0%，最先进的典型企业燃料废物替代率不足10%。
尽管水泥窑系统及熟料矿物有巨大的包容性，但废弃物对窑系统的工况稳定性、污染物排放、及水泥熟料性能易造成不利的影响，为解决或减轻水泥窑系统协同处理各类废弃物包括危险废弃物对水泥窑系统的影响，国内外技术工作者进行了大量的研究实践，现有的协同处置方法大致可分为：
（1）窑头喷入回转窑内焚烧法，主要包括三种方式：
（A）危险废液（含水废液、废溶剂、废油等）经调配过滤预处理后，泵送至窑头罩喷射入回转窑内焚烧。该方法适宜于高热值、低氯碱、低水分的危废液的协同处理，相当于喷油燃烧可节省大量燃料，但高含水、或含氯碱元素高的危废液会影响头煤燃烧，或产生大量的氯酸气雾等影响窑况，不但未能有效利用其中的有机质能源，反而增加能耗。
（B）粉状危废经管道压缩空气输送至窑头罩喷射入回转窑内焚烧。该方法一则影响头煤燃烧、增加热耗，二则不适宜于含易还原挥发的重金属如汞等及含氯碱高的危废，影响窑况，适应的处理量一般很小。
（C）粉状或细粒状干化处理的锯末、动物饲料、塑料等易燃的高热值废弃物，管道输送至窑头罩喷射入回转窑内焚烧。该方法可大量节省燃料，但干化、粉碎处理成本高。
（2）窑头/窑尾推送入回转窑内焚烧法，主要为橡胶轮胎类大件可燃废弃物，对喂料推送机构要求高。
（3）窑头罩内篦冷机内投料焚烧法，即将可燃废物直接投入篦冷机内焚烧，一则易影响熟料的冷却质量、二则降低入窑二次风和入炉三次风的含氧浓度，影响窑炉煤粉燃烧及窑况。该方法仅适宜于吸热物料或低热值物料、且需对所含的重金属及氯碱硫等有针对性预处理的物料。
（4）送入窑尾烟室协同处置法，包括如下三种方式：（A）将破碎后的固体废弃物直接送入窑尾烟室协同处置。（B）将浆状物料直接泵送入窑尾烟室协同处置。（C）将粉状物料以管道压缩空气直接喷入窑尾烟室协同处置。该类方法的共同缺陷：一是易造成窑尾烟室的积料粘堵。二是没有对固体废弃物中的重金属进行还原抑制和预固化处理，易造成重金属的还原挥发及氯碱硫的挥发，加剧烟室及缩口等的结皮，影响窑况稳定性，增加热耗。因为窑尾烟室是连通回转窑和上部分解炉的缺氧的通道，未及时燃尽的头煤随风加速飞到烟室、上部分解炉锥部亦有少量煤粉颗粒随料逆风星火坠落，而使烟室总是处于弱还原气氛或强还原气氛状态。三是未对固废中的含碳有机质及硫化物等可燃物作过渡性的还原抑制处理，其中的可燃物会加剧烟室、缩口的还原结皮。
（5）送入预分解炉协同处理法，主要方式有：
（A）将破碎后的含碳类有机质固体废弃物作为替代燃料从分解炉的三次风管进口位置直接送入分解炉内协同处置。该协同处置方式寄望于高温含氧的三次风优先加热和燃烧固体废弃物，但因含碳类有机质固体废弃物的燃烧性能本身就比燃煤差得多，大多又含有不少的吸附水和结晶水，入分解炉的冷态的固废的燃烧性能更差，客户观上影响分解炉内煤粉的燃烧，大多反而增加煤耗、影响窑系统工况、增加废气中重金属及污染物排放。
（B）将浆状危废、或固态/塑性态的危废物打碎为浆渣类危废、再加油类物质混合，作为替代燃料从分解炉的三次风管进口位置泵送入分解炉内协同处置。该协同处置方式虽然加有油类助燃、又加在高温含氧的三次风口的理想位置，但因含碳类有机质固体废弃物的燃烧性能本身就比燃煤差得多，大多又含有不少的吸附水和化合水、及自由水，实际运行情况大多是影响了分解炉内煤粉的燃烧，反而增加煤耗、影响窑系统工况、增加废气中重金属及污染物排放。
（C）将预处理干化的易燃物作为替代燃料从预分解炉上部（或顶部）投入预分解炉内协同处置，预处理干化的替代燃料一般为易燃的颗粒状或粉状的吸附废物的锯末、过滤土、塑料、RDF、污染土、干化后的有机污泥、造纸污泥等。该方法可替代大量的尾煤，但预处理、干化成本高，我国水泥企业大多难以承受超过燃煤的成本，更头疼的大多预处理过程中的二次污染问题难以解决或解决成本极高。
（6）入生料磨配料协同处置法，该方法适用于处理一般固体废弃物替代原料，对于未经针对性有效预处理的危险废弃物可能存在重金属/有毒有害物污染扩散的隐患。
显然，现有的含有机质危险废弃物作为替代燃料的技术存在不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种操作简单，处理能耗低，处理成本低，无二次污染，可降低水泥生产的燃煤消耗和硅铝质原料消耗的水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，主要步骤如下：
（1）改性处理：在含有机质固体危废预处理过程中加入还原抑制剂、或还原抑制剂和稳定剂进行混合反应，制成颗粒状或粉末状物料，或制成浆状物料，得改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得改性固体危废燃料加入C5预热器的上行风管中、或加入C4预热器中，脱除自由水和结晶水（于约8秒时间内），并升温至600～780 ℃，然后，从C5或C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；
或将步骤（1）所得的浆状改性固体危废燃料喷入C4预热器中脱除自由水和结晶水（于约8秒时间内），并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；
（3）分解炉内焚烧：步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内替代尾煤焚烧；分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
进一步，步骤（1）中，所述含有机质固体危废为热值500～8000×4.18KJ/Kg的农林渔牧医危险废弃物、含有机溶剂废物、含矿物油废物、油水废物、烃/水混合物废物、乳化液废物、多氯（溴）联苯类废物，精（蒸 ）馏残渣，染料废物、涂料废物、有机氰化物废物、含酚废物、含醚废物中的一种或两种以上的混合物。
进一步，步骤（1）中，所述还原抑制剂为高铁酸盐、高锰酸盐、过碳酸盐、硝酸盐等氧化剂中的一种或两种以上的混合物。
进一步，步骤（1）中，所述还原抑制剂的用量相当于含有机质固体危废质量的0.1～6%，优选1～5%。
进一步，步骤（1）中，所述稳定剂为硅酸钠/钾、偏铝酸钠/钾、聚乙烯醇、硼酸盐、肌醇六磷酸等中的至少2种。
进一步，步骤（1）中，所述稳定剂的用量相当于含有机质固体危废质量的0.3～5%，优选1～3%。
步骤（1）中，加入还原抑制剂是为抑制含有机质固体危废中的重金属及有机质在入窑系统后的快速干化升温过程中产生还原效应，并促进含有机质固体危废中的有机质在进入分解炉内后快速燃尽，加快重金属离子于回转窑内的氧化性高温条件下固融于硅铝酸盐矿物晶格中；稳定剂的加入是为初步稳定重金属并防止污染物在预处理过程中扩散。
进一步，步骤（1）中，所述的预处理过程中可掺入石灰、电石渣、水泥粉、渣粉、硅灰粉、碳酸钙粉、高铝土、膨润土、沸石粉、凹凸棒粉及其他含碳氢物料等中的一种或两种以上的混合物作为辅助料。
进一步，步骤（2）中，改性固体危废燃料的加入量为入窑系统的生料粉质量的 0.5～25%，优选5～15%。
进一步，步骤（2）中，所述预热器为六级旋风预热器时，步骤（2）所述的脱水预热：将步骤（1）所得改性固体危废燃料加入C6预热器的上行风管中、或加入C5预热器中脱除自由水和结晶水（于约8秒时间内）、并升温至600～780 ℃，然后，从或C5预热器的锥部溜管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；或将步骤（1）所得的浆状改性固体危废燃料喷入C5预热器中脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，C5预热器的锥部溜管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料。
上述的加入C5（五级预热器系统）旋风预热器的上行风管、或加入C4旋风预热器的改性固体危废燃料与热生料粉、热气流快速的混合预热后既卸入分解炉内（耗时约8秒）随拉风悬浮，改性固体危废燃料在缺氧的C5旋风预热器的上行风管、C4旋风预热器中的粉料环境中从常温冷态快速升温至600 ℃～780℃，快速越过了改性固体危废燃料中有机碳类的挥发、裂解温度（350 ℃～600 ℃）段。快速的升温仅来得及脱除改性固体危废燃料中阻碍升温和着火燃烧的自由水和化合水，就达到了改性固体危废燃料中碳类有机质等可燃物的快速氧化燃烧温度范围（600℃～800 ℃），随拉风悬浮于分解炉内的快速预热（脱水膨化）的改性固体危废燃料的燃烧性能大大优于冷态进入分解炉内的无烟煤粉或半烟煤粉或含内水的烟煤（冷态煤粉需要先经过升温、恒温脱水段脱除内水和化合水、再升温的时间段然后才能挥发、裂解、氧化燃烧），加之还原抑制剂对改性固体危废燃料的改性助烧作用，改性固体危废燃料中的碳类有机质等可燃物在分解炉内以无烟悬浮燃烧方式可以快速燃尽，放出的热量直接供给碳酸钙的分解，从而达到有效的替代尾煤燃料的效果。
本发明具有如下有益效果：（1）操作简单，处理能耗低，处理成本低，无二次污染；（2）可将含碳类有机质固体危废有效替代干法水泥生产所需的部分硅铝质原料和最大约60～65%的燃煤（尾煤用量一般占全部燃料的60～65%），利于水泥企业的节能减排、降本增效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
以下所述本发明实施例涉及的标准包括：DB37/T 1939-2011 用于水泥生产中的固体废弃物，GB 18597-2001 危险废物贮存污染控制标准，《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》（GB 5085.1-2007），《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007），《危险废物鉴别标准通则》（GB 5085.7），《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》（GB 5085.6），《危险废物鉴别标准反应性鉴别》（GB 5085.5）《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T 298），熟料采用毒性特征沥滤方法TCLP实验检测。以下实施例同。
以下实施例在某￠4 × 60m带五级旋风预热器预分解窑干法水泥生产线上进行，其正常生产时窑尾烟室、缩口、窑内中度结皮、长圈，熟料中约有10%左右的还原料，窑况稳定性偏差。正常窑况熟料产量平均为2678t/d，熟料实际标准煤耗110.7kg/t，熟料立升重波动在1160～1330g/L，f-CaO 波动在0.5～1.2%，熟料强度波动在3d 抗压强度 24.6～32.4MPa、28d抗压强度52.8～57.6MPa，标准稠度需水量波动在23～28%，凝结时间波动在初凝104～137min、终凝139～168min，氯离子（Cl-)含量0.013%。
实施例1
本实施例选用某危废处置公司仓库编号类别为HW04的固态状农药废物，水泥厂实验室检测：水分0.37%、烧失量76.18%、SiO2 1.37%、Al2O3 0.59%、Fe2O3 0.85%、CaO 9.1%、MgO1.94%、K2O 0.06%、Na2O 3.49%、Cl- 3.11%、S 2.95%、F 0.35%，低位热值4127Kcal/Kg。
本实施例所用还原抑制剂选用高铁酸钾、过碳酸钠、硝酸锂，其中高铁酸钾、过碳酸钠、硝酸锂的质量比为1∶1.8∶4；稳定剂选用硅酸钾、聚乙烯醇，其中硅酸钾、聚乙烯醇的质量比为30∶1；将还原抑制剂和稳定剂制成35%浓度溶液使用。
本实施例按如下步骤进行：
（1）改性处理：在固态状农药废物破碎、辗压混合预处理过程中，加入相当于固态状农药废物质量0.5%的还原抑制剂、相当于固态状农药废物质量3%的稳定剂进行混合反应60min，打散成细颗粒状改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得细颗粒状改性固体危废燃料从C5预热器的上行风管与C4预热器接口处连续加入，于约8秒时间内快速脱除自由水和结晶水，并升温至600～780℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；改性固体危废燃料的投加量，从相当于入窑系统的生料粉质量的1.0%逐步提高至12.7%（尾煤喷入量逐步下降至零，替代全部尾煤）；
（3）分解炉内焚烧：将步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内的替代尾煤焚烧，分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
干化预热的改性固体危废燃料其所含的含碳类有机质可燃物于分解炉内无烟悬浮燃烧中燃尽，热能供给混合生料粉中碳酸钙的分解，使得改性固体危废燃料可以有效地替代尾煤，当改性固体危废燃料的投加量提高至12.7%时替代全部尾煤。
改性固体危废燃料中的无机矿物于分解炉内热分解为活性氧化物全部成为生料成分的组份；
为追综熟料质量波动状况，每2小时取一轮熟料样。
试验连续运行72小时，窑况明显转好，预热器、窑尾烟室、缩口及窑内未见明显结皮粘堵现象，窑头基本无飞砂、熟料结粒性好，还原料逐步消失，熟料立升重波动在1280～1380g/L，f-CaO 波动在0.5～1.0%，窑系统运行工况正常。窑尾废气排放未见任何负面影响，环保在线烟气监测显示SO2排放值、脱硝氨水消耗量相当。
3天吨熟料原煤消耗同比下降显著，当改性固体危废燃料的投加量提高至入窑生料粉质量的12.7%时替代全部尾煤。
3天熟料产量平均为2799t/d，提高101t/d。
熟料强度波动在3d 抗压强度 32.8～35.7MPa、28d抗压强度56.9～61.6MPa，标准稠度需水量波动在22.5～26.5%，凝结时间波动在初凝100～124min、终凝127～147min，熟料的各项物理力学性能指标均有所提高。
3天熟料样，氯离子检测含量波动在0.014～0.027%，全部低于水泥行业氯离子<0.06%的标准。
3天熟料样TCLP实验检测：铬、铅、汞、锌、镉、砷均为0.00mg/kg，重金属得以完全固融于硅铝酸盐矿物晶格中。
本次生产试验显示，本发明一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，可有效地将含有机质固体危废转化为分解炉用的替代燃料，可改善分解炉内的无烟悬浮燃烧工况，对窑况及熟料烧成质量有积极的影响，可有效的节省部分尾煤，对窑尾烟气排放无负面影响。
实施例2
本实施例选用某危废处置公司仓库编号类别为HW49固态危废，实验室取样检测：pH值7～8、水分7.56～27.54%、烧失量20.98～88.62%，SiO2 0.87～4.84%、Al2O3 0.91～3.96%、Fe2O3 3.86～15.76%、CaO 0.76～3.84%、MgO 0.11～1.36%、K2O 0.08～0.39%、Na2O4.31～8.64%、Cl- 0.46～2.31%、S 0.03～0.82%、F 0.00～0.02%，低位热值1987～6143Kcal/Kg。
本实施例所用还原抑制剂选用过碳酸钠、硝酸铈，其中过碳酸钠、硝酸铈的质量比为1∶4；稳定剂选用硅酸钠、聚乙烯醇，其中硅酸钠、聚乙烯醇的质量比为30∶1；将还原抑制剂和稳定剂制成35%浓度溶液使用；选用石灰为辅助料。
本实施例按如下步骤进行：
（1）改性处理：在HW49固态危废打碎、搅拌混合预处理过程中，加入相当于HW49固态危废质量1.2%的还原抑制剂、相当于HW49固态危废质量3%的稳定剂进行混合反应40min，再加入相当于HW49固态危废质量4.7%的辅助料混合10min，挤出成型制成8mm的棒状颗粒改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得棒状颗粒改性固体危废燃料从C4预热器的进风口位置加入C4预热器中，于约8秒时间内快速脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；改性固体危废燃料的投加量，从相当于入窑系统的生料粉质量的2.0%逐步提高至14.7%（尾煤喷入量逐步下降至零，替代全部尾煤）；
（3）分解炉内焚烧：将步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内的替代尾煤焚烧，分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
入分解炉内的干化预热的改性固体危废燃料，其所含的有机质可燃物于分解炉内无烟悬浮燃烧中燃尽，热能供给混合生料粉中碳酸钙的分解，使得改性固体危废燃料可以有效地替代尾煤，当改性固体危废燃料的投加量提高至14.7%时替代全部尾煤。改性固体危废燃料中的无机矿物于分解炉内热分解为活性氧化物全部成为生料成分的组份。
为追综熟料质量波动状况，每2小时取一轮熟料样。
试验连续运行72小时，窑况明显转好，预热器、窑尾烟室、缩口及窑内未见明显结皮粘堵现象，窑头基本无飞砂、熟料结粒性好，还原料逐步消失。熟料立升重波动在1280～1380g/L，f-CaO 波动在0.5～1.0%，窑系统运行工况正常。窑尾废气排放未见任何负面影响，环保在线烟气监测显示SO2排放值、脱硝氨水消耗量相当。
3天吨熟料原煤消耗同比下降显著，当改性固体危废燃料的投加量提高至入窑生料粉质量的14.7%时替代全部尾煤。
3天熟料产量平均为2803t/d，提高105t/d。
熟料强度波动在3d 抗压强度 32.8～35.3MPa、28d抗压强度55.4～60.7MPa，标准稠度需水量波动在22.5～26.5%，凝结时间波动在初凝100～124min、终凝127～147min，熟料的各项物理力学性能指标均有所提高。
3天熟料样，氯离子检测含量波动在0.014～0.031%，全部低于水泥行业氯离子<0.06%的标准。
3天熟料样TCLP实验检测：铬、铅、汞、锌、镉、砷均为0.00mg/kg，重金属得以完全固融于硅铝酸盐矿物晶格中。
本次生产试验显示，本发明一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，可有效地将含有机质固体危废转化为分解炉用的替代燃料，可改善分解炉内的无烟悬浮燃烧工况，对窑况及熟料烧成质量有积极的影响，可有效的节省部分尾煤，对窑尾烟气排放无负面影响。
实施例3
本实施例选用某危废处置公司仓库编号类别为HW13的固态有机树脂类废物，检查为漆渣等混合物。实验室取样检测：pH值7.5～8.5、水分6.4～78.6%、烧失量61.85～80.63%，SiO2
0.87～6.27%、Al2O3 0.14～1.57%、Fe2O3 0.03～1.64%、CaO 6.96～14.98%、MgO0.09～0.31%、K2O 0.02～0.13%、Na2O 0.11～0.29%、Cl- 0.09～0.12%、S 0.00～0.12%、F0.00～0.01%，低位热值1574～6583Kcal/Kg。
本实施例所用还原抑制剂选用高铁酸钾、过碳酸钠、硝酸铈，高铁酸钾、过碳酸钠、硝酸铈的质量比为1 ∶1.5∶4；稳定剂选用偏铝酸钠，将还原抑制剂和稳定剂制成35%浓度溶液使用；选用膨润土为辅助料。
本实施例按如下步骤进行：
（1）改性处理：在固态有机树脂类废物打碎、辗磨混合预处理过程中，加入相当于固态有机树脂类废物质量1.8%的还原抑制剂、相当于固态有机树脂类废物质量2%的稳定剂进行混合反应30min，再加入相当于固态有机树脂类废物质量4.8%的辅助料混合，调制成含固量为63%的浆状改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得浆状改性固体危废燃料用泵从C4预热器的进风口位置喷入C4预热器中，于8秒时间内快速脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，形成干化预热的改性固体危废燃料；
浆状改性固体危废燃料的喷加量，从相当于入窑系统的生料粉质量的0.5%逐步提高至8.3%；
（3）分解炉内焚烧：将步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内的替代尾煤焚烧，分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
改性固体危废燃料中的无机矿物于分解炉内热分解为活性氧化物全部成为生料成分的组份；分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
为追综熟料质量波动状况，每2小时取一轮熟料样。
试验连续运行72小时，窑况明显转好，预热器、窑尾烟室、缩口及窑内未见明显结皮粘堵现象，窑头基本无飞砂、熟料结粒性好，还原料逐步消失。熟料立升重波动在1280～1380g/L，f-CaO 波动在0.5～1.0%，窑系统运行工况正常。窑尾废气排放未见任何负面影响，环保在线烟气监测显示SO2排放值、脱硝氨水消耗量相当。
3天吨熟料原煤消耗同比下降，当改性固体危废燃料的投加量提高至入窑生料粉质量的8.3%时替代尾煤量为67.5Kg标煤，尾煤替代率为93%，窑系统工况正常。
3天熟料产量平均为2773t/d，提高95t/d。
熟料强度波动在3d 抗压强度 32.3～35.4MPa、28d抗压强度55.4～60.9MPa，标准稠度需水量波动在22.5～26.5%，凝结时间波动在初凝100～124min、终凝127～147min，熟料的各项物理力学性能指标均有所提高。
3天熟料样，氯离子检测含量波动在0.013～0.017%，全部低于水泥行业氯离子<0.06%的标准。
3天熟料样TCLP实验检测：铬、铅、汞、锌、镉、砷均为0.00mg/kg，重金属得以完全固融于硅铝酸盐矿物晶格中。
本次生产试验显示，本发明一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，可有效地将含有机质固体危废转化为分解炉用的替代燃料，可改善分解炉内的无烟悬浮燃烧工况，对窑况及熟料烧成质量有积极的影响，可有效的节省部分尾煤，对窑尾烟气排放无负面影响。
实施例4
本实施例选用某电解铝厂提供的铝电解槽废料废阴极炭块，其元素分析为：C58.56%、Si 4.33%、Al 2.42%、Fe 0.74%、Ca 1.36%、Na 11.86%、F 9.86%。主要为氰化物毒性。
本实施例所用还原抑制剂选用过高铁酸钾、苯甲酸钠、硝酸锂，其中高铁酸钾、苯甲酸钠、硝酸锂的质量比为1∶2∶3；稳定剂选用硅酸钠、聚乙烯醇，其中硅酸钠、聚乙烯醇的质量比为30∶1；将还原抑制剂和稳定剂制成35%浓度溶液使用；选用石灰为辅助料。
本实施例按如下步骤进行：
（1）改性处理：在废阴极炭危废的打碎、辗压混合预处理过程中，喷加相当于废阴极炭危废4.5%的还原抑制剂、相当于废阴极炭危废质量5%的稳定剂进行混合反应70min，再加入相当于废阴极炭危废质量5.9%的辅助料辗压混合反应30min，制成粒径小于6mm散颗粒改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得散颗粒改性固体危废燃料从C4预热器的进风口位置加入C4预热器中，于约8秒时间内快速脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；
改性固体危废燃料的投加量，从相当于入窑系统的生料粉质量的1%逐步提高至7.9%（尾煤喷入量逐步下降至零，替代全部尾煤）；
（3）分解炉内焚烧：将步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内的替代尾煤焚烧，分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
入分解炉内的干化预热的改性固体危废燃料，其所含的含碳类有机质可燃物于分解炉内无烟悬浮燃烧中燃尽，热能供给混合生料粉中碳酸钙的分解，使得改性固体危废燃料可以有效地替代尾煤，当改性固体危废燃料的投加量提高至14.7%时替代全部尾煤。改性固体危废燃料中的无机矿物于分解炉内热分解为活性氧化物全部成为生料成分的组份。
为追综熟料质量波动状况，每2小时取一轮熟料样。
试验连续运行72小时，窑况明显转好，预热器、窑尾烟室、缩口及窑内未见明显结皮粘堵现象，窑头基本无飞砂、熟料结粒性好，还原料逐步消失。熟料立升重波动在1280～1380g/L，f-CaO 波动在0.5～1.0%，窑系统运行工况正常。窑尾废气排放未见任何负面影响，环保在线烟气监测显示SO2排放值、脱硝氨水消耗量相当。
3天吨熟料原煤消耗同比下降显著，当改性固体危废燃料的投加量提高至入窑生料粉质量的7.9%时替代全部尾煤。
3天熟料产量平均为2813t/d，提高115t/d。
熟料强度波动在3d 抗压强度 34.8～36.8MPa 、28d抗压强度55.6～61.8MPa，标准稠度需水量波动在23～27%，凝结时间波动在初凝84～114min、终凝113～137min，由于生成有氟铝酸钙矿物，熟料凝结时间缩短，早期强度增加显著，熟料的各项物理力学性能指标均有所提高。
3天熟料样，氯离子检测含量波动在0.014～0.016%，全部低于水泥行业氯离子<0.06%的标准。
3天熟料样TCLP实验检测：铬、铅、汞、锌、镉、砷均为0.00mg/kg，重金属得以完全固融于硅铝酸盐矿物晶格中。
本次生产试验显示，本发明一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，可有效地将含有机质固体危废转化为分解炉用的替代燃料，可改善分解炉内的无烟悬浮燃烧工况，对窑况及熟料烧成质量有积极的影响，可有效的节省部分尾煤，对窑尾烟气排放无负面影响。
实施例5
本实施例选用某危废处置公司堆存干化的编号类别为HW13的固态渣和编号类别为HW48 冶炼废渣。
HW13固态渣经检查为干化的漆渣，实验室取样检测：pH值7.5～8.5、水分0.81～3.76%、烧失量61.85～80.63% ，SiO2 0.87～6.27%、Al2O3 0.14～1.57%、Fe2O3 0.03～1.64%、CaO 6.96～14.98%、MgO 0.09～0.31%、K2O 0.02～0.13%、Na2O 0.11～0.29%、Cl0.09～0.12%、S 0.00～0.12%、F 0.00～0.01%，低位热值3072～6583Kcal/Kg。
HW48 冶炼废渣实验室取样分析：pH值9～11、水分0.16～1.73%，烧失量13.55～40.76%、低位热值96～930Kcal/kg，主要化学成分：SiO2 12.74～34.87%、Al2O3 4.3～18.63%、Fe2O3 5.43～11.83%、CaO 1.35～6.31%、MgO含量0.34～1.13%、K2O 0.62～2.22%、Na2O 1.85～7.96%、Cl 0.036～0.221%、S 0.01～0.57%、F 0.23～2.97%。
本实施例所用还原抑制剂选用高铁酸钾、硝酸铈，其中高铁酸钾、硝酸铈质量比为1∶5.3；稳定剂选用偏铝酸钾、聚乙烯醇、硼酸，其中偏铝酸钾、聚乙烯醇、硼酸的质量比为40∶1：0.05；将还原抑制剂和稳定剂制成35%浓度溶液使用；选用生石灰作为辅助料。
本实施例按如下步骤进行：
（1）改性处理：将HW13的固态渣和HW48 冶炼废渣按质量比1∶1的比例搭配成混合固体危废进行粉碎、粉磨，在粉碎、粉磨混合的预处理过程中喷加相当于混合固体危废质量0.8%的还原抑制剂和相当于混合固体危废4.7%的稳定剂，同时，加相当于混合固体危废质量比3.8%的辅助料混合粉磨制成80um筛余32%的粉状改性固体危废燃料；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得改性固体危废燃料用从C5预热器的上行风管中加入，随热风、热生料粉进行C4预热器中，于8秒时间内快速脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，形成干化预热的改性固体危废燃料；改性固体危废粉状燃料的加量，从相当于入窑系统的生料粉质量的1%逐步提高至9.81%（尾煤喷入量逐步下降至零，替代全部尾煤）；
（3）分解炉内焚烧：将步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内的替代尾煤焚烧，分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料。
入分解炉内的干化预热的改性固体危废燃料，其所含的含碳类有机质可燃物于分解炉内无烟悬浮燃烧中燃尽，热能供给混合生料粉中碳酸钙的分解，使得改性固体危废燃料可以有效地替代尾煤，当改性固体危废燃料的投加量提高至9.81%时替代全部尾煤。改性固体危废燃料中的无机矿物于分解炉内热分解为活性氧化物全部成为生料成分的组份。
为追综熟料质量波动状况，每2小时取一轮熟料样。
试验连续运行72小时，窑况明显转好，预热器、窑尾烟室、缩口及窑内未见明显结皮粘堵现象，窑头基本无飞砂、熟料结粒性好，还原料逐步消失。熟料立升重波动在1280～1380g/L，f-CaO 波动在0.5～1.0%，窑系统运行工况正常。窑尾废气排放未见任何负面影响，环保在线烟气监测显示SO2排放值、脱硝氨水消耗量相当。
3天吨熟料原煤消耗同比下降，当改性固体危废燃料的投加量提高至9.81%时替代全部尾煤。
3天熟料产量平均为2775t/d，提高97t/d。
熟料强度波动在3d 抗压强度 32.3～35.4MPa 、28d抗压强度55.4～60.9MPa，标准稠度需水量波动在22.5～26.5%，凝结时间波动在初凝100～124min、终凝127～147min，熟料的各项物理力学性能指标均有所提高。
3天熟料样，氯离子检测含量波动在0.015～0.027%，全部低于水泥行业氯离子<0.06%的标准。
3天熟料样TCLP实验检测：铬、铅、汞、锌、镉、砷均为0.00mg/kg，重金属得以完全固融于硅铝酸盐矿物晶格中。
本次生产试验显示，本发明一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，可有效地将含有机质固体危废转化为分解炉用的替代燃料，可改善分解炉内的无烟悬浮燃烧工况，对窑况及熟料烧成质量有积极的影响，可有效的节省全部或部分尾煤，对窑尾烟气排放无负面影响。

Claims (5)

1.一种水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）改性处理：在含有机质固体危废预处理过程中加入还原抑制剂、或还原抑制剂和稳定剂进行混合反应，制成颗粒状或粉末状物料，或制成浆状物料，得改性固体危废燃料；所述还原抑制剂为高铁酸盐、高锰酸盐、过碳酸盐、硝酸盐氧化剂中的一种或两种以上的混合物，所述还原抑制剂的用量相当于含有机质固体危废质量的0.1～6%；所述稳定剂为硅酸钠/钾、偏铝酸钠/钾、聚乙烯醇、硼酸盐、肌醇六磷酸中的至少2种，所述稳定剂的用量相当于含有机质固体危废质量的0.3～5%；
（2）脱水预热：将步骤（1）所得改性固体危废燃料加入C5预热器的上行风管中、或加入C4预热器中，脱除自由水和结晶水，并升温至600～780 ℃，然后，从C5或C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；
或将步骤（1）所得的浆状改性固体危废燃料喷入C4预热器中脱除自由水和结晶水，并升温至600～780 ℃，然后，从C4预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；
（3）分解炉内焚烧：步骤（2）所得干化预热的改性固体危废燃料入分解炉内替代尾煤焚烧；分解炉内预分解的混合生料粉随拉风进入C5旋风预热器，经C5旋风预热器锥部镏管进入窑尾烟室送入回转窑内煅烧成熟料；
步骤（1）中，所述含有机质固体危废为热值500～8000×4.18KJ/Kg的农林渔牧医危险废弃物、含有机溶剂废物、含矿物油废物、油水废物、烃/水混合物废物、乳化液废物、多氯（溴）联苯类废物，精（蒸 ）馏残渣，染料废物、涂料废物、有机氰化物废物、含酚废物、含醚废物中一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的预处理过程中可掺入石灰、电石渣、水泥粉、渣粉、硅灰粉、碳酸钙粉、高铝土、膨润土、佛石粉、凹凸棒粉中的一种或两种以上的混合物作为辅助料。
3.根据权利要求1或2所述的水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，其特征在于，步骤（2）中，改性固体危废燃料的加入量相当于入窑系统的生料粉质量的 0.5～25%。
4.根据权利要求3所述的水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，其特征在于，步骤（2）中，改性固体危废燃料的加入量相当于入窑系统的生料粉质量的5～15%。
5.根据权利要求1或2所述的水泥窑协同处理含有机质固体危废替代尾煤的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述预热器为六级旋风预热器时，步骤（2）所述的脱水预热：将步骤（1）所得改性固体危废燃料加入C6预热器的上行风管中、或加入C5预热器中脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C6或C5预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料；或将步骤（1）所得的浆状改性固体危废燃料喷入C6或C5预热器中脱除自由水和结晶水、并升温至600～780 ℃，然后，从C6或C5预热器的锥部镏管卸入分解炉内，得干化预热的改性固体危废燃料。
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