鍋爐及工業窯爐協同處置城市固廢研究現狀

鍋爐及工業窯爐協同處置固廢作為一種新興處置技術，其工程應用現狀如下：

1)水泥窯協同處置城市固廢現狀。

目前，國際上公認水泥窯協同處置是消納各種廢物、固化有害物質的有效途徑。由于水泥廠分布廣、生產量大，可實現固廢就地處置，徹底分解有毒有害物質，并設有煙氣凈化設施，減少生產中的能源消耗和CO2排放，有利于減污降碳。水泥窯協同處置固廢的主要研究內容如下：

表3 水泥窯協同處置城市固廢國內外研究概況

市政污泥和垃圾焚燒飛灰的化學特性、主要成分與水泥生料相似，生產的水泥在顆粒度、相對密度上與硅酸鹽水泥相似，穩固性、膨脹密度、固化時間也較好。市政污泥在水泥窯中完全燃燒，充分利用有機成分的熱值、實現節能的同時，又能將無機成分作為水泥原料，實現安全處置與利用。污泥含水率越高，熱值越低，不添加額外燃料可協同處置含水率高達50%的市政污泥。水泥窯協同處置垃圾焚燒飛灰時，利用高溫可去除99%的二噁英，窯內堿性環境抑制酸性氣體(如HCl、SO2、HF等)排放，同時能將飛灰中大部分有害重金屬固化，表4研究數據顯示該技術對Cr、Zn、Cu元素的固化效果較好。且處置后水泥熟料中的重金屬含量及浸出濃度均滿足《GB30760-2014 水泥窯協同處置固體廢物技術規范》的要求(見表5、6)。還要考慮固廢對生產工藝、窯爐運行的影響。因垃圾焚燒飛灰、市政污泥含有大量的S、Cl、堿金屬和重金屬離子，摻入后加劇其在窯內循環和富集，引起內部構件腐蝕，導致結皮結圈問題，嚴重時將引起預熱系統堵塞，從而影響水泥窯正常生產運行。

表4 水泥窯協同處置固廢重金屬固化率

表5 水泥生料和熟料中重金屬含量

2)燃煤鍋爐協同處置城市固廢現狀。

電廠燃煤鍋爐也是一種常用于城市固廢協同處置的工業設備，爐型主要包括煤粉鍋爐和循環流化床鍋爐等。國內外對燃煤鍋爐協同處置固廢進行了相關研究，包括生物質、垃圾衍生燃料(RDF)、污泥、藥渣、塑料、廢舊輪胎、其他木質廢物等。主要研究的內容如表7所示，有關運行工況及污染物排放問題均引起較高關注。

表7 燃煤鍋爐協同處置城市固廢國內外研究概況

燃煤電廠協同處置市政污泥，無需改造現有焚燒系統，降低了市政污泥處置成本，且污染物排放少，具有較好的環保效益。與燃燒單煤相比，由于市政污泥S、Cl、F元素含量高于煤導致鍋爐產生結焦和腐蝕的風險。當市政污泥含水率和摻混比控制在一定范圍內，顆粒物、SO2、NOX、二噁英等污染物排放均符合國家標準;市政污泥比例增加使煙塵、SO2濃度下降，爐膛溫度和燃燒效率下降，但對鍋爐正常運行影響較小;處置后大部分重金屬殘留在灰渣中，市政污泥摻混并沒有帶來明顯影響。

與垃圾焚燒爐處置相比，燃煤電廠擁有高效的發電系統和集中的空氣污染控制裝置。燃煤電廠協同處置固廢，不能簡單沿用已有污染物排放標準(生活垃圾焚燒污染控制標準(GB 18485-2014)、鍋爐大氣污染物排放標準(GB 13271-2014)、火電廠大氣污染物排放標準(GB 13223-2011)、燃煤耦合污泥電廠大氣污染物排放標準(DB31/1291-2021)，需要結合固廢的污染物特性綜合考慮。煤可提高垃圾熱值及焚燒過程的穩定性和充分性，垃圾中的堿性成分(高鈣基物質)抑制煤焚燒過程中SO2、NOX等有害氣體的排放。這對于減輕燃煤鍋爐的腐蝕，減少大氣污染具有重要意義，是解決我國垃圾問題一種經濟可行的方法。

3)其他工業窯爐協同處置城市固廢現狀。

1995年開始使用煉鐵高爐協同處置城市固廢，降低了廢物處置和鋼鐵生產的成本。國外學者研究發現煉鐵高爐協同處置廢棄塑不會影響煉鐵的品質，并能減少燃料的使用。我國也對該技術展開了相關研究，采用燒結機協同處置垃圾焚燒飛灰，對燒結指標無不良影響且略有改善，通過常規活性碳系統仍可實現煙氣達標排放。由于鋼鐵生產比建材的生產過程需要更精密的控制，對外來雜質的承受限度較低，且相關研究基礎較為薄弱。因此可協同處置的廢物類別有限，阻礙了該技術的發展應用。

廢物制磚是一種將廢物轉化為增值產品的方法，可降低對土壤的需求量，具有巨大潛力。污泥制磚充分利用污泥中有機物的熱值，燃燒后形成微孔增加建材孔隙率，重金屬污染物固定于建材內，實現污泥的資源化利用，達到減量化的目的，降低了制作過程的能源消耗和費用，促進循環經濟的發展。但由于污泥制磚過程中可能產生成分復雜的煙氣，且存在燒結磚中重金屬浸出問題，對環境存在潛在風險。

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