国内水泥窑替代燃料的研究现状.pdf
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1、d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 4.0 1 4国内水泥窑替代燃料的研究现状秦楠楠,王 娣,张春艳,李丹丹,朱水强(中信重工工程技术有限责任公司,洛阳4 7 1 0 3 9)摘 要:水泥窑协同处置固废是解决工业固废和生活垃圾主要途径之一。大部分固废具有一定的热值,可作为水泥窑替代燃料。文章简述了生物质燃料、工业废料、废旧轮胎、生活垃圾和污泥作为国内水泥窑替代燃料的研究现状,表明固废作为水泥窑替代燃料的应用前景是十分广阔的。同时提出目前水泥窑替代燃料存在的问题和解决途径。关键词:水泥窑;固废;替代燃料R e s e a r
2、 c hS t a t u so fC e m e n tK i l nA l t e r n a t i v eF u e l i nC h i n aQ I NN a n-n a n,WANGD i,ZHANGC h u n-y a n,L ID a n-d a n,ZHUS h u i-q i a n g(C i t i cH e a v yI n d u s t r i e sE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yC o,L t d,L u o y a n g4 7 1 0 3 9,C h i n a)A b s t r a c t:C e m
3、 e n tk i l nc o l l a b o r a t i v ed i s p o s a l o f s o l i dw a s t ew a so n eo f t h em a i nw a y s t os o l v e i n d u s t r i a l s o l i dw a s t ea n dh o u s e h o l dw a s t e.M o s to f t h es o l i dw a s t eh a dc e r t a i nc a l o r i f i cv a l u ea n dc a nb eu s e da ss u b
4、s t i t u t ef u e l f o rc e m e n tk i l n.I nt h i sp a p e r,t h er e s e a r c hs t a t u so fb i o m a s sf u e l,i n d u s t r i a lw a s t e,w a s t et i r e,h o u s e h o l dw a s t ea n ds l u d g ea st h es u b s t i t u t e f u e l o f c e m e n tk i l n i nC h i n aw a sb r i e f l yd e
5、 s c r i b e d.I ts h o w e dt h a t t h ea p p l i c a t i o np r o s p e c to fs o l i dw a s t ea st h es u b s t i t u t e f u e l o f c e m e n tk i l nw a sv e r yb r o a d.A n dt h ee x i s t i n gp r o b l e m sa n ds o l u t i o n so f r e p l a c i n gf u e l i nc e m e n tk i l n sa r ep
6、r o p o s e d.K e yw o r d s:c e m e n tk i l n;s o l i dw a s t e;a l t e r n a t i v e f u e l收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 7.作者简介:秦楠楠(1 9 9 3-),硕士.E-m a i l:q i n 9 9 3 9 1 51 6 3.c o m随着我国的经济迅速发展,工业和生活产生的固体废弃物污染引发的环境问题也日益显著,因此变废为宝大势所趋。中国环境报1显示,2 0 2 2年2 6 1个大、中城市一般工业固体废弃物产量为2 3.8 3亿万t。其中,综合利用量1 4.6 5亿t,处置量
7、7.0 8亿t,贮存量1.9 7亿t,倾倒丢弃量5 7.8 5万t。水泥窑协同处置固废是综合利用的主要途径之一,将各种可燃废料作为替代燃料,有望实现水泥熟料生产对化石能源的“零消耗”。2 0 2 2年1 2月2 1日,生态环境部发布 国家重点推广的低碳技术目录(第四批)的通知2,其中“生活垃圾生态化前处理和水泥窑协同处置技术”名列燃料及原材料替代类技术中。文章从生物质燃料、工业废料、生活垃圾、废旧轮胎和污泥等水泥窑替代燃料的研究现状进行阐述,来探究替代燃料目前存在的问题及解决途径。1 替代燃料的研究现状1.1 生物质燃料我国生物质材料丰富,作为替代燃料使用,可减少氮氧化物、硫氧化物、有害气体和
8、废渣的产生。生物质也具备碳中性(生长消耗的C O2与燃烧排放相同),是全球公认的“零排放”绿色能源。抗生素菌渣主要是抗生素药物提取工序产生的固废,其热值为1 2.5M J/k g左右。李强3在河北某水泥企业使用水泥窑焚烧菌渣,使用菌渣作为替代燃料,水泥生产线设计能力为50 0 0t/d,每小时处理危废4t,其产生热值能替代2t实物煤,对熟料生产无明显影响。轩红钟4以某公司生物质替代燃料项目为例,通过对稻草、秸秆等处理,输送至分解炉喂料点,经过试95建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第4期验,生物质燃料喂料量达到2 5.6 8t/h,热耗替代率为4 1.0 4%,降低标煤使用量为4 1.8
9、 0k g/(tc l)。任勇等5在东南亚水泥项目,使用稻壳替代部分原煤作为水泥熟料燃料的应用,减少了煤炭使用;对熟料烧成和熟料质量影响都在可控范围内;系统S O2和NOx排放值下降明显。张宗见等6使用秸秆作为替代燃料在水泥工业中使用,通过设计一种双燃料互补系统,在分解炉同时使用化石燃料和生物质燃料,结果表明生物质燃料热耗替代率4 0%,C F D(C o m p u t a t i o n a lF l u i dD y n a m i c s,计算流体动力学)模拟结果显示分解炉近壁面温度分布均匀,对烧成系统运行无影响。蔡正7使用生物质园林垃圾(树枝、木材等)作为水泥窑替代燃料。结果表明,其
10、各项理化指标均满足T/C I C0 4 92 0 2 1 水泥窑用固体替代燃料 相关要求,可作为替代燃料在分解炉中使用。赵璐涵8将松木与褐煤掺混作为水泥工业燃料使用,结果表明,松木掺混比为4 0%时,热解油产率达到最大值1 9.8 8%,热值为3 3.6 8 7M J/k g,比烟煤高出1 7.3 4%,且燃烧时间短,燃烧性能优越,可作为高品质的水泥工业替代燃料。1.2 工业废料石油焦是 原 有 经 蒸 馏 将 轻 重 质 油 分 离 后,重 质 油 再 经 热 裂 的 过 程 转 化 的 产 品,其 热 值 大 约 为80 0 0k c a l/k g。翟宝9在水泥中使用石油焦作为替代燃料,
11、掺入比例为4 5%,水泥窑工况良好、熟料质量稳定。徐玉成等1 0在某水泥熟料生产线上使用1 0 0%的高硫石油焦,通过对石油焦的粉磨破碎处理,严格控制其含硫量,采取一系列的设计措施,项目完成各项考核。油漆渣具有一定热值,属于可燃性工业废物。黄丽霖等1 1利用某水泥窑协同处置油漆渣可燃废物,控制油漆渣粒在4 0mm以内,熟料质量符合标准。含油污泥是石油石化生产过程中产生的一种含油固体废弃物,具有一定热值。邓皓等1 2利用水泥窑处理含油污泥,其灰分可作为水泥生产的替代原料。且含油污泥平均热值达1 7.6M J/k g,可作为替代燃料使用。黄敏锐1 3使用含油污泥作为水泥窑替代燃料进行研究,产能为5
12、0 0 0t/d水泥生产线。当含油污泥在煤粉的掺入比例为1 4%时,标煤的用量相应减少,掺入方式和掺入量对水泥产品的质量影响很小。煤矸石是采煤和洗煤中排放的固体废弃物,其灰分与水泥生料相似,且具有一定热值。赵艳等1 4以某50 0 0t/d水泥生产线为例,使用煤矸石代替部分燃料,工业分析热值为76 7 0k J/k g,经过对生产线调试,发现煤矸石最佳添加量为3 0%时,效果最好。范立强等1 5对某45 0 0t/d熟料水泥生产线进行改造,利用部分煤矸石替代煤粉。使用的煤矸石发热量为50 0 0k J/k g左右,水泥窑分解炉用煤量为1 9.8t/h,技改完成后,煤矸石用于分解炉的替代量为6.
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