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垃圾焚燒爐渣綜合利用項目技術及管理現狀分析

更新時間:2019-11-08 11:06 來源:環境衛生工程 作者: 吳彬彬 宋薇等 閱讀:390 網友評論0

摘要:爐渣規范化綜合利用是建設現代化生活垃圾焚燒處理廠的必然要求。通過對爐渣綜合利用項目的調研分析得出:在應用技術方面,濕法預處理-替代集料/制磚是當前我國爐渣綜合利用主流技術路線,具體工藝流程取決于綜合利用產品市場需求,并受產品質量要求、設備效率以及運行管理水平的影響;在管理方面,目前爐渣項目總體呈現建設水平不高、運行管理不規范等問題。建議通過制定爐渣綜合利用技術規范,健全相關政府監管考核制度等措施,進一步提高我國焚燒爐渣綜合利用項目運行管理水平。

爐渣是生活垃圾焚燒過程中不可避免產生的副產物,具有產生量大、資源化潛力高的特性。隨著我國生活垃圾焚燒發電廠建設管理水平的提高,爐渣規范化綜合利用已經成為焚燒廠管理的重點關注問題。為此有必要對焚燒爐渣綜合利用項目進行調研分析,總結適用的綜合利用技術路線與運行管理建議,從而為進一步規范與提高我國焚燒爐渣綜合利用水平提供技術支持。

1焚燒爐渣綜合利用總體情況

1.1焚燒爐渣綜合利用特性分析

焚燒爐渣是生活垃圾焚燒過程伴生副產物,其產生量約為進廠垃圾量的20%,按2017年全國生活垃圾焚燒量9.321 5×107t,則焚燒爐渣年產生量約為1.8×107 t。爐渣主要由陶瓷和磚石碎片、石頭、玻璃、熔渣、鐵和其他廢舊金屬及未燃盡可燃物組成?。爐渣的化學成分與水泥混凝土工業中的硅質混和材料相似,礦物組成主要與建筑天然集料相似,因此具有良好的資源化潛力。

1.2焚燒爐渣綜合利用設施總體情況

由于焚燒爐渣為一般固體廢物,在生活垃圾管理及技術研究中其重視度遠低于飛灰、滲瀝液、煙氣等;同時,我國垃圾焚燒廠基本上采用委托第三方處理的方式,政府監管較為薄弱,由此造成目前我國焚燒爐渣項目相關的應用技術研究較少,管理數據信息缺失。本課題組結合2017—2018年住建部組織開展的“生活垃圾焚燒處理設施集中整治工作”,對全國125家焚燒廠爐渣處理情況進行資料調研。結果顯示,爐渣進行綜合利用的焚燒廠有102座,填埋處理的有19家,由水泥廠處理的有4家。由此可見,我國80%以上的爐渣都進行了綜合利用。

為更好地了解爐渣綜合利用技術與項目運行情況,通過咨詢行業專家、主要垃圾焚燒投資商以及部分城市環衛主管部門,最終選取了6家建設與運行管理水平相對較好的典型項目進行現場調研,項目基本情況見表1。總體看來,調研項目基本上能做到進廠爐渣的及時處理及綜合利用產品的穩定銷售;在技術工藝方面,均采用濕法分選預處理工藝,主要產品為免燒磚與替代集料;在生產管理方面,生產設施建設、設備維護、廠區環境、工人勞動保護有較大差別,有的項目建設與管理水平與焚燒廠相當,而大多數項目仍處于較低水平;在政府監管方面,政府監管主要關注爐渣進出廠量方面,對于生產過程涉及較少。

2焚燒爐渣綜合利用工藝路線分析

2.1預處理工藝

預處理工藝旨在去除爐渣不利于后續利用的雜質;按利用要求,破碎調整粒徑;并回收其中的金屬資源,以獲得一定經濟收益。具體項目各功能單元的流程設計不僅受產品技術要求影響,也與選用設備的效率、作業維護管理水平有關。如生產高品質的爐渣磚,則需要增加除雜設備級數;生產道路集料則需要增加破碎級數;去除效率高的設備則可替代多級低效率設備,見表2。

爐渣預處理方式分為濕法和干法2種,主要差別在于去除有色金屬單元:濕法工藝采用通過跳汰機與搖床的結合方式,需要使用大量的水;而干法工藝主要利用渦電流分選設備,則無需添加水。由于國內采用的干法工藝,難以提取5 mm以下的有色金屬,如銅、鋁等貴金屬,對綜合利用項目整體經濟性影響較大,因此目前國內普遍采用濕法預處理工藝。

2.2綜合利用產品生產(應用)工藝

當前國內外爐渣綜合利用主要途徑有:制免燒磚、替代集料、水泥相關產品、填埋場覆蓋土等。其中,制免燒磚、替代集料是我國主要的利用途徑。

2.2.1制免燒磚

我國嚴格限制黏土磚生產的政策極大推動了免燒磚的應用。爐渣制免燒磚可以消納大量的爐渣(可占生產原料80%),同時具有生產工藝簡單、地區適應性強、投資最少、見效最快的特點。目前爐渣磚質量參差不齊,以生產高附加值、高質量爐渣磚的項目較少,多數項目產品用作道路磚,不用于地面以上的建筑物。

2.2.2 替代集料

爐渣集料用作道路/建材中替代集料,不僅用量大、利用成本低,而且可以替代日益緊缺的砂石材料。但爐渣集料抗壓強度相對較低,而且含有的少量重金屬等污染物對環境存在一定潛在影響,因此只用于低等級道路或路基材料,以及配制較低標號混凝土,并且對現場施工要求較高。另外,用于道路集料時還需要不同粒徑的爐渣集料,對預處理產品有粒徑要求。

2.2.3免燒磚與替代集料對比

免燒磚附加值相對較高,投資最少,見效最快,用戶覆蓋半徑大;但廠區占地較大(磚自然養護需28 d),污水處理壓力大;產品銷售受市場需求影響大,難以保證穩定銷量。替代集料應用廣泛,價格相對較低;由于運輸成本較高,用戶通常處于爐渣處理設施的30 km內。

2.3爐渣綜合利用項目工藝路線確定原則

1)爐渣綜合利用屬于技術水平要求不高的項目。濕法預處理一制免燒磚、濕法預處理一替代集料是當前我國爐渣綜合利用項目適用的成熟工藝。其中預處理環節包括破碎一篩分一除鐵一除有色金屬等功能單元。

2)綜合利用產品的類型(如制磚或替代集料)是由產品市場確定。因此,在確定總體技術路線時,首先要明確產品的市場以及銷售渠道。3)綜合利用項目具體的工藝流程設計不僅受產品技術要求影響,也與選用的設備效率以及維護管理水平有關,因此要結合設備選型與企業管理水平設計布置工藝流程。

3我國焚燒爐渣綜合利用項目管理分析

3.1爐渣項目運行管理

與其它生產項目相比,爐渣項目具有以下特點:①不積存爐渣或產品是對爐渣項目的基本要求,也是項目能否正常運行的核心。由于焚燒爐渣具有產生量大、每日持續產生而且不能積存時間過久(易板結成塊),要求廠區內不能積存爐渣以及綜合利用產品。②與同類產品相比,因爐渣原料成本低,綜合利用產品具有明顯的價格優勢,但質量呈現參差不齊,總體質量水平不高。項目收益受市場波動影響較大,除綜合利用產品的價格波動較大外,廢銅、廢鐵、廢鋁的價格也會影響項目整體收益。

目前我國焚燒爐渣綜合利用項目總體呈現建設水平不高、運行管理不規范、作業現場環境差等問題。為此,有必要制定出臺相關的技術規范以指導設施建設與運行。

3.2爐渣項目運行政府管理

爐渣綜合利用是焚燒廠二次污染控制措施重要組成部分,也是焚燒廠監管的重要內容。目前爐渣普遍采用委托第三方企業進行處理的模式,政府監管僅涉及第三方企業定時定量接收爐渣,對于爐渣綜合利用產品去向,資源化過程中的環境污染防控等處于監管缺失狀態。為此需要進一步健全完善爐渣處理的政府監管,制定出臺針對爐渣綜合利用項目的監管考核要求,增加對生產過程及產品質量的監管。

4結論

1)爐渣綜合利用是一類技術水平要求不高的項目,不積存爐渣或產品是對這類項目最基本的要求。

2)濕法預處理一制免燒磚/替代集料是當前我國普遍采用的爐渣綜合利用工藝,具體工藝流程由產品質量要求、設備效率以及維護管理水平等因素決定。

3)針對當前我國爐渣綜合利用項目普遍存在的建設與運行管理不規范問題,建議盡快出臺相關的技術規范,完善焚燒廠爐渣處理監管考核要求,從而提升我國爐渣綜合利用項目總體水平。

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