核心提示：工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物技術進展

 引言
 

       2017年4月21日，國家發(fā)改委等14部委聯(lián)合發(fā)布的《循環(huán)發(fā)展引領行動》提出“推進生產系統(tǒng)協(xié)同處理城市及產業(yè)廢棄物。因地制宜推進水泥行業(yè)利用現有水泥窯協(xié)同處理危險廢物、污泥、生活垃圾等，因地制宜推進火電廠協(xié)同資源化處理污水處理廠污泥，推進鋼鐵企業(yè)消納鉻渣等危險廢物。穩(wěn)步推進有關試點示范，建立長效機制。”
 

      工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物是指利用企業(yè)現有的高溫工業(yè)窯爐（如水泥窯、燒結機、煉鐵高爐、回轉窯以及燃煤鍋爐等）將危險廢物與其他原料或燃料協(xié)同處理，在滿足企業(yè)正常生產要求、保證產品質量與環(huán)境安全的同時，實現危險廢物的無害化處置和資源化利用。
 

       由于工業(yè)窯爐內部溫度較高，利于危險廢物的焚燒處置，在危險廢物焚燒過程中產生的熱能，可替代部分化石燃料燃燒產生的熱能。此外在水泥窯等窯爐內，危險廢物焚燒殘渣可同水泥窯產品一同用作建筑材料，可替代部分天然原材料。工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物過程減少了對化石燃料和天然原料的消耗，同時也可降低溫室氣體和其他大氣污染物的排放。
 

      目前我國存在著危險廢物產生量大而危險廢物處理設施建設緩慢、處置能力不足等現狀。工業(yè)窯爐協(xié)同處置危險廢物技術的優(yōu)勢在于既可減少危險廢物處置設施建設投資，又能有效利用危險廢物中的能源和資源，是緩解我國危險廢物處置能力不足有效途徑之一。
 

水泥窯協(xié)同處置技術 
 

       水泥窯是一種建材設備，主要用于水泥生料的煅燒。水泥窯協(xié)同處置技術是目前發(fā)達國家焚燒處置危險廢物和城市生活垃圾的重要途徑，也是清潔、高效利用城市固體廢棄物及危險廢物的有效途徑，該工藝不僅能充分利用危險廢物中的可燃組分為高溫煅燒過程提供燃料，其中的部分無機固體組分還可作為煅燒原料從而減少一些高鈣礦石的使用量，此外重金屬還可分散吸附在水泥熟料上，并在規(guī)定的濃度限值以內安全地應用于建材產業(yè)等。1974年，加拿大Lawrence水泥廠進行了垃圾焚燒飛灰等危險廢物及其他可替代燃料的協(xié)同處置研究，此后，美國、德國、日本、荷蘭等國也相繼開展了此項研究。目前，歐洲發(fā)達國家中已有大部分水泥廠采用協(xié)同處置技術處理作為替代燃料的危險廢物，且這些廢物的數量和種類也從最初的生活垃圾發(fā)展為廢塑料、廢輪胎、含油污泥等多種危險廢物，并逐步建立完善了其標準管理技術體系，積累了豐富的經驗。
 

       我國水泥窯協(xié)同處置危險廢物技術發(fā)展起步相對較晚，2005年北京水泥廠首次實現了我國水泥窯大規(guī)模協(xié)同處置，建成了年處理10萬噸工業(yè)廢棄物的示范線，危險廢物的年處理規(guī)模也超過1萬噸。目前，金隅集團多家水泥企業(yè)投資的環(huán)保示范線已成功投入生產，紅獅水泥、華新水泥、金圓股份、都江堰拉法基水泥、溧陽中材、華潤紅水河等多家公司也都在進行水泥窯協(xié)同處置項目。
 

       截至2018年，我國已取得危廢經營許可證的水泥窯協(xié)同處置危廢項目60個，處置規(guī)模約368萬噸/年。其中，剔除8個資質僅包含HW33的項目后，綜合類危廢處置項目合計52個，處置規(guī)模約284萬噸/年。我國焚燒類危險廢物處置合計產能634萬噸/年，其中傳統(tǒng)焚燒工藝占比55%，水泥窯協(xié)同處置占比45%，占據了半壁江山。
 

       目前，水泥窯協(xié)同處置固體廢物已成為我國水泥工業(yè)尋求綠色發(fā)展的主流方向，替代原料從最初的常規(guī)工業(yè)廢渣如煙氣脫硫石膏、煤矸石、電廠粉煤灰、高爐礦渣、硫酸渣等發(fā)展到含重金屬和有機物的土壤以及焚燒飛灰等，隨著水泥窯協(xié)同處置危險廢物理論與實踐的不斷發(fā)展，我國在該方面的相關技術標準及政策規(guī)范也在逐漸完善。
 

電廠燃煤鍋爐協(xié)同處置技術
 

       鍋爐是一種把煤、石油或可燃性材料等內部的化學能轉變?yōu)樗蛘羝麩崮艿臒崃υO備。電廠燃煤鍋爐是除水泥窯以外的主要協(xié)同處置高溫工業(yè)窯爐。目前電廠鍋爐協(xié)同處置的廢物主要包括禽畜養(yǎng)殖廢物、垃圾衍生燃料、有機酸、包裝廢物、廢油和秸稈等農業(yè)廢物，廢物作為燃料應用的替代率約為10%，流化床鍋爐以及僅協(xié)同處置木屑的煤粉爐的燃料替代率相對較高；芬蘭大約有40臺電廠鍋爐（主要是流化床鍋爐）使用廢物作為替代燃料，每年協(xié)同處置廢物約40萬噸，替代燃料為5-30%；荷蘭現有9所協(xié)同處置電廠，主要用于處置焦炭、污水污泥、生物質顆粒、城市垃圾、咖啡渣、動物脂肪和骨粉等；在美國，電廠鍋爐協(xié)同處置的主要是生物質廢物，僅在弗羅里達州就有三座協(xié)同處置生物質廢物的燃煤電廠。
 

       我國以火力發(fā)電為主，電廠鍋爐多，燃料消耗量大，且燃煤鍋爐內部的高溫環(huán)境滿足協(xié)同處置危險廢物的條件。研究表明，電廠鍋爐協(xié)同處置干化污泥過程對鍋爐運行及煙氣污染物排放的影響，結果表明在摻燒比小于3%的情況下對電廠鍋爐的運行幾乎沒有影響。然而，國內僅有少數電廠鍋爐開展了固體廢物協(xié)同處置業(yè)務，廢物種類也主要限于污泥和生物質類。
 

      2018年7月9日，河南華潤電力古城有限公司取得河南省環(huán)保廳頒發(fā)的危險廢物經營許可證，成為全國首家火電協(xié)同處置危險廢物的企業(yè)。該項目通過技術改造，將生物制藥公司產生的危險廢物藥渣摻燒原煤后送入高溫爐膛無害化處置，減少了藥渣污染，節(jié)約了資源，也降低了企業(yè)生產成本，助力地區(qū)污染物總量減排，實現社會、經濟、環(huán)保效益共同提升。
 

煉鐵高爐協(xié)同處置技術 
 

       煉鐵高爐是現代煉鐵的主要設施，利用煉鐵高爐協(xié)同處置固體廢物技術的應用始于1995年，德國一個鋼鐵企業(yè)開始利用煉鐵高爐協(xié)同處置廢塑料，既減少了廢物的處理費用，也降低了鋼鐵產業(yè)的成本。隨后德國日本等國家相繼開發(fā)出了鼓風爐處理電鍍污泥技術、鉻渣回轉窯解毒技術以及成熟的高爐噴吹塑料技術等。國外研究人員對幾種廢棄塑料制品和潤滑油在煉鐵高爐中協(xié)同處置情況進行了研究，結果表明這些廢物不但不會影響煉鐵的品質，反而能大大減少燃料的使用。
 

       我國在鋼鐵工業(yè)窯爐協(xié)同處置固體廢物技術方面也進行了相關研究：中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院有限公司等采用鋼鐵工業(yè)爐窯協(xié)同處置廢活性炭、焦油渣、廢油漆桶、含鉻廢物、醫(yī)療廢物（塑料類）等五類危險廢物取得較好的綜合效益；首鋼技術研究院在冶金燒結工藝處置垃圾焚燒飛灰和有機污泥等新技術方面開展了研究；中國鋼研科技有限公司和武漢鋼鐵公司建成了利用煉鐵回轉窯協(xié)同處置電解鋅渣的示范工程。
 

       然而，由于鋼鐵生產相比建材生產需要更精細的過程控制，對外來雜質的承受限度也相對較低，可用于煉鐵高爐協(xié)同處置的危險廢物類型還很有限。

結語
 

       利用工業(yè)窯爐協(xié)同處置固體廢物特別是危險廢物已成為目前國內外固體廢物處置及資源化技術的重要發(fā)展方向之一。經過40多年的發(fā)展歷程，如今國內外都已經實現了部分特定工業(yè)窯爐如水泥窯、電廠鍋爐及煉鐵高爐等協(xié)同處置危險廢物技術，然而每一種爐型協(xié)同處置危險廢物的可行性、環(huán)境安全性以及環(huán)境污染控制等問題始終是各界學者及相關產業(yè)工作人員共同關心的問題。

資料來源：
 

1.李雪冰. 德士古氣化爐協(xié)同處置危險廢物的污染物降解與排放研究[D]. 2018.

2.王益峰, 祝紅梅, 蔣旭光. 水泥窯協(xié)同處置危險廢物的研究現狀及其發(fā)展[J]. 環(huán)境污染與防治, 2018, v.40；No.309(08):98-104.

3.王彩云, 趙玉潮, 萬迎峰, et al. 鋼鐵爐窯協(xié)同處置危險廢物類別的適宜性探討[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2018(6).

4.肖海平, 陳宇, 閆大海, et al. 鍋爐協(xié)同處置危險廢物過程中Pb和Cd的揮發(fā)特性[J]. 環(huán)境科學研究, 29(2).