关键词：水泥窑；协同处置；危险废弃物；工艺分析
前言:现代工业的快速发展，导致工业废弃物的产生 量不断增长，这些废弃物，尤其是危险废弃物，若得 不到安全有效的处置，势必会严重危害人类健康及 自然环境。据统计，我国每年产生的各类工业固体 废弃物6亿多t，其中危险工业废弃物3 000多万t ， 而无害化处置量不足1 000万t。如何寻求科学、合 理的危废处置方法，是当下工业和环保领域急需解 决的问题。
我国目前危险废弃物的处置方法主要以焚烧和 安全填埋为主。安全填埋处置方式的缺陷在于需占 用大量的土地且选址严格，废弃物入场前需进行固 化、稳定化预处置，导致填埋成本高，且长期的环境 安全性不好，一旦渗漏，势必会对土壤和地下水造成 不可挽回的严重污染。焚烧法的缺陷在于设备投资及运转费用很高。现有焚烧炉的焚烧温度一般在850~1 200℃，物料停 留时间一般为2 s，这样的燃烧工况对一般的废弃物 尚可，但对于危险废弃物，存在分解不彻底，产生二 恶英剧毒物的风险。且焚烧处置后的飞灰及炉渣， 仍为危险废弃物，还需进一步处置。新型干法水泥回转窑由于其独有的先天优势， 在处置废弃物领域越来越受到重视，目前国内已进 入到了水泥窑协同处置危废的工业化实际应用阶 段，工程项目陆续投产。
水泥窑协同处置危险废物是国际公认的处置危 险废物的终极手段，具有节能、环保、经济的优势，在 发达国家的水泥行业已有三十多年安全运行经验。具体优势体现在以下几个方面：
（1）煅烧温度高，高温停留时间长，湍流碱性工 况，危险废物无害化彻底。水泥窑内气体最高温度 可以达到1 800 ℃以上，物料温度1 450 ℃，可保证废 弃物焚毁安全；危险废物在炉中停留时间长，气体在 窑内停留时间 4 s 以上，物料停留时间超过 30 min， 有充分的焚烧时间；水泥窑内高温气体呈强烈的湍 流状态，气固两相混合均匀，有利于废弃物的分解；水泥窑内呈碱性气氛，可以吸收废弃物焚烧过程中 产生的酸性气体。
（2）焚烧灰渣直接利用，无灰渣二次处理问 题。在水泥熟料烧成过程中，危险废物焚烧灰渣参 与了熟料形成过程的反应，进入了熟料组成，可使有 害废料中的重金属元素固化在水泥熟料矿物晶格 中，达到被固化的效果，实现危险废物的彻底无害化 处置，避免了二次处理。
（3）危险废物中的有机成分和无机成分得到了 充分利用。危险废物所含有机质和可燃成分在水泥 窑中煅烧时会产生热量，可部分满足自身水分蒸发 的需要，焚烧后的残渣主要是硅铝无机质，恰好是水 泥组份需要的硅铝质原料。因此，危险废物中的有 机成分和无机成分均能得到充分利用。
（4）排放气体高效处置，环保指标好。水泥生 产时分解炉内为高浓度碱性氧化钙微粉环境，对处 理废物的过程有吸硫、氯作用，因此能改善和降低污 染物综合排放量。新型干法水泥窑工艺技术特点决 定了出窑熟料和窑尾废气处于急冷状态，不存在二 恶英再析出的温度条件。新型干法水泥窑系统是负 压状态运转，烟气和粉尘不会外溢，从根本上防止了 处理过程中的再污染。
（5）回转窑热容量大，工况稳定，危险废物处理 量大。水泥回转窑规格比一般焚烧炉要大的多，热 稳定性好，可提供连续稳定的焚烧环境。回转窑内 温度为1 000~1 450 ℃的高温物料近百吨，可以作为 危险废物燃烧的热稳定填料，能抵抗危险废物处理 量的波动和进料温度波动。因此，处理量大，处理稳 定、彻底。
（6）利用已有回转窑，投资低。焚烧废弃物与 水泥生产同时进行，实现废弃物的协同处置。可以 充分利用现有的工艺设备，减少投资和运行费用。
发达国家在上世纪70~90年代就开始使用水泥 窑处置可燃性废弃物的试验研究及初步工业化尝 试。1974 年加拿大的 Lawrence 水泥厂进行了首次 试验。随后美国的Peer less、Lone Star、Alpha、Pauld⁃ ing 等 10 多家工厂亦随后进行了这方面的试验。试验结果表明，回转窑处置可燃性危险废弃物，对环 境和水泥质量无不良影响，且节约了能源。之后开 始大规模推广应用，至 1989 年，美国、加拿大已有 100多家水泥厂、石灰厂参与处置可燃性废液；德国 1999 年替代燃料的比例已达全国熟料总热耗的 20％；2000年，西、北欧各国水泥工业燃烧处理的危 险性可燃废弃物总量为120万t，全地区水泥工业利 用可燃废料的替代率为15％。我国水泥行业从上世纪90 年代后期开始了水 泥窑协同处置城市生活垃圾、污泥级固体废弃物的 研究及工业试验工作。
2005年11月，北京水泥厂处 理10万t/年工业废弃物示范线投入生产，在国内水 泥行业首次实现了大规模利用水泥窑协同处置废弃 物的良好开端。在处置一般工业固体废弃物实践经 验的基础上，之后处置对象发展到危险废物。上海 万安企业总公司，早在1996年就开始进行利用水泥 窑处置制药厂含氟有毒废液的试验。目前北京金隅 集团、上海万安企业总公司、华新水泥、中材国际等 多家企业已经利用水泥窑处置各种危险废物，处置危险废物后，水泥窑排放的废气达到国家标准要求， 同时水泥产品的质量也符合国家标准。
危废种类繁多、性状各异，利用水泥窑处置时，必须把握一个最基本的处置原则，既要做到最大程 度的无害化，又要采取措施将焚烧过程中对水泥生 产造成的影响降至最低。实际操作时，需对进厂废 弃物的类别、形态、成分、危害性等信息进行严格的 分析和把握，根据不同特性，分别制定无害化、资源 化的处置方案。不同特性类别的危险废物，辅以预 处理工艺，再通过不同的处置系统和位置入窑焚烧。危废入窑的位置包括窑尾分解炉、窑尾上升烟道、回 转窑、窑头罩及窑头燃烧器。
以上几种入窑方式各 有优缺点，从窑头主燃烧器喷入对废弃物预处理的 要求较高；从窑头喂入，对有害成分的焚毁率最高；从窑尾喂入，废弃物停留时间最长。处置措施及入烧成系统的位置首先取决于危废 的存在状态。对于固态危废，常规做法是先进行破 碎处理，再由皮带机输送至窑尾分解炉高温位置。半固体危废，经预处理、搅拌混合后泵送至窑尾分解 炉高温处。液态危废，则经调质混合后，由泵送至窑 头高温处置。待处置废弃物的燃烧特性，也是决定 入窑位置的另一因素。可燃废弃物应在窑头喷入， 不可燃或低热值的废弃物应从窑尾加入。当废弃物的处置量过大，势必会影响生料配料 和烧成工况。在这种情况下，须根据废弃物的成分 和热值，对生料配料和烧成系统工艺参数进行适当 调整。当处置碱、氯、硫等有害组份含量过高的废弃 物时，若有害组份含量超出水泥生产控制标准，会造 成预分解系统结皮堵塞，影响生产系统的正常运行， 此时除了严控配料外，还可同时实施旁路放风措施， 以减少有害组份的循环富集。
利用水泥回转窑协同处理危险废物技术成熟、 可靠，可处置《国家危险废物名录》中一半以上的危 险废弃物，水泥窑特有的高温碱性工况可确保实现 废弃物处置的无害化。且较现有焚烧方式相比，投 资省、运行费用低，具有很好的社会效益、环境效益、 经济效益，符合国家产业政策和发展规划。处置时 需先对废弃物的组份、性状及燃烧特性进行严格的 分析，以确定合理的入窑方式和位置。
