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垃圾焚烧炉渣综合利用的现状分析

http://www.eppow.org更新日期:2020-02-25四川频道

       炉渣是生活垃圾焚烧过程中不可避免产生的副产物,具有产生量大、资源化潜力高的特性。随着我国生活垃圾焚烧发电厂建设管理水平的提高,炉渣规范化综合利用已经成为焚烧厂管理的重点关注问题。为此有必要对焚烧炉渣综合利用项目进行调研分析,总结适用的综合利用技术路线与运行管理建议,从而为进一步规范与提高我国焚烧炉渣综合利用水平提供技术支持。

       1 焚烧炉渣综合利用总体情况

       1.1 焚烧炉渣综合利用特性分析

       焚烧炉渣是生活垃圾焚烧过程伴生副产物,其产生量约为进厂垃圾量的20%,按2017年全国生活垃圾焚烧量9.3215×107t,则焚烧炉渣年产生量约为1.8×107t。炉渣主要由陶瓷和砖石碎片、石头、玻璃、熔渣、铁和其他废旧金属及未燃尽可燃物组成。炉渣的化学成分与水泥混凝土工业中的硅质混和材料相似,矿物组成主要与建筑天然集料相似,因此具有良好的资源化潜力。

       1.2 焚烧炉渣综合利用设施总体情况

       由于焚烧炉渣为一般固体废物,在生活垃圾管理及技术研究中其重视度远低于飞灰、渗沥液、烟气等;同时,我国垃圾焚烧厂基本上采用委托第三方处理的方式,政府监管较为薄弱,由此造成目前我国焚烧炉渣项目相关的应用技术研究较少,管理数据信息缺失。本课题组结合2017—2018年住建部组织开展的“生活垃圾焚烧处理设施集中整治工作”,对全国125家焚烧厂炉渣处理情况进行资料调研。结果显示,炉渣进行综合利用的焚烧厂有102座,填埋处理的有19家,由水泥厂处理的有4家。由此可见,我国80%以上的炉渣都进行了综合利用。

       为更好地了解炉渣综合利用技术与项目运行情况,通过咨询行业专家、主要垃圾焚烧投资商以及部分城市环卫主管部门,最终选取了6家建设与运行管理水平相对较好的典型项目进行现场调研,项目基本情况见表1。总体看来,调研项目基本上能做到进厂炉渣的及时处理及综合利用产品的稳定销售;在技术工艺方面,均采用湿法分选预处理工艺,主要产品为免烧砖与替代集料;在生产管理方面,生产设施建设、设备维护、厂区环境、工人劳动保护有较大差别,有的项目建设与管理水平与焚烧厂相当,而大多数项目仍处于较低水平;在政府监管方面,政府监管主要关注炉渣进出厂量方面,对于生产过程涉及较少。

       2 焚烧炉渣综合利用工艺路线分析

       2.1 预处理工艺

       预处理工艺旨在去除炉渣不利于后续利用的杂质;按利用要求,破碎调整粒径;并回收其中的金属资源,以获得一定经济收益。具体项目各功能单元的流程设计不仅受产品技术要求影响,也与选用设备的效率、作业维护管理水平有关。如生产高品质的炉渣砖,则需要增加除杂设备级数;生产道路集料则需要增加破碎级数;去除效率高的设备则可替代多级低效率设备,见表2。

       炉渣预处理方式分为湿法和干法2种,主要差别在于去除有色金属单元:湿法工艺采用通过跳汰机与摇床的结合方式,需要使用大量的水;而干法工艺主要利用涡电流分选设备,则无需添加水。由于国内采用的干法工艺,难以提取5mm以下的有色金属,如铜、铝等贵金属,对综合利用项目整体经济性影响较大,因此目前国内普遍采用湿法预处理工艺。

       2.2 综合利用产品生产(应用)工艺

       当前国内外炉渣综合利用主要途径有:制免烧砖、替代集料、水泥相关产品、填埋场覆盖土等。其中,制免烧砖、替代集料是我国主要的利用途径。

       2.2.1制免烧砖

       我国严格限制黏土砖生产的政策极大推动了免烧砖的应用。炉渣制免烧砖可以消纳大量的炉渣(可占生产原料80%),同时具有生产工艺简单、地区适应性强、投资最少、见效最快的特点。目前炉渣砖质量参差不齐,以生产高附加值、高质量炉渣砖的项目较少,多数项目产品用作道路砖,不用于地面以上的建筑物。

       2.2.2 替代集料

       炉渣集料用作道路/建材中替代集料,不仅用量大、利用成本低,而且可以替代日益紧缺的砂石材料。但炉渣集料抗压强度相对较低,而且含有的少量重金属等污染物对环境存在一定潜在影响,因此只用于低等级道路或路基材料,以及配制较低标号混凝土,并且对现场施工要求较高。另外,用于道路集料时还需要不同粒径的炉渣集料,对预处理产品有粒径要求。

       2.2.3 免烧砖与替代集料对比

       免烧砖附加值相对较高,投资最少,见效最快,用户覆盖半径大;但厂区占地较大(砖自然养护需28d),污水处理压力大;产品销售受市场需求影响大,难以保证稳定销量。替代集料应用广泛,价格相对较低;由于运输成本较高,用户通常处于炉渣处理设施的30km内。

       2.3 炉渣综合利用项目工艺路线确定原则

       (1)炉渣综合利用属于技术水平要求不高的项目。湿法预处理一制免烧砖、湿法预处理一替代集料是当前我国炉渣综合利用项目适用的成熟工艺。其中预处理环节包括破碎一筛分一除铁一除有色金属等功能单元。

       (2)综合利用产品的类型(如制砖或替代集料)是由产品市场确定。因此,在确定总体技术路线时,首先要明确产品的市场以及销售渠道。3)综合利用项目具体的工艺流程设计不仅受产品技术要求影响,也与选用的设备效率以及维护管理水平有关,因此要结合设备选型与企业管理水平设计布置工艺流程。

       3 我国焚烧炉渣综合利用项目管理分析

       3.1 炉渣项目运行管理

       与其它生产项目相比,炉渣项目具有以下特点:不积存炉渣或产品是对炉渣项目的基本要求,也是项目能否正常运行的核心。由于焚烧炉渣具有产生量大、每日持续产生而且不能积存时间过久(易板结成块),要求厂区内不能积存炉渣以及综合利用产品。与同类产品相比,因炉渣原料成本低,综合利用产品具有明显的价格优势,但质量呈现参差不齐,总体质量水平不高。项目收益受市场波动影响较大,除综合利用产品的价格波动较大外,废铜、废铁、废铝的价格也会影响项目整体收益。

       目前我国焚烧炉渣综合利用项目总体呈现建设水平不高、运行管理不规范、作业现场环境差等问题。为此,有必要制定出台相关的技术规范以指导设施建设与运行。

       3.2 炉渣项目运行政府管理

       炉渣综合利用是焚烧厂二次污染控制措施重要组成部分,也是焚烧厂监管的重要内容。目前炉渣普遍采用委托第三方企业进行处理的模式,政府监管仅涉及第三方企业定时定量接收炉渣,对于炉渣综合利用产品去向,资源化过程中的环境污染防控等处于监管缺失状态。为此需要进一步健全完善炉渣处理的政府监管,制定出台针对炉渣综合利用项目的监管考核要求,增加对生产过程及产品质量的监管。

       4 结论

       (1)炉渣综合利用是一类技术水平要求不高的项目,不积存炉渣或产品是对这类项目最基本的要求。

       (2)湿法预处理一制免烧砖/替代集料是当前我国普遍采用的炉渣综合利用工艺,具体工艺流程由产品质量要求、设备效率以及维护管理水平等因素决定。

       (3)针对当前我国炉渣综合利用项目普遍存在的建设与运行管理不规范问题,建议尽快出台相关的技术规范,完善焚烧厂炉渣处理监管考核要求,从而提升我国炉渣综合利用项目总体水平。

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