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燒結(jié)磚隧道窯特性及共處置危險廢物潛力的研究

文檔作者：劉振森何捷聶卿崔敬軒蕭瑛徐偉偉趙蘭珍宋彤彤（文檔來源：中國建筑材料科學(xué)研究總院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月30日
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27
自1998 年國務(wù)院頒布了《國家危險廢物名錄》以來，
我國陸續(xù)發(fā)布《危險廢物污染防治技術(shù)政策》、《危險廢
物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》、
《GB 5085.7—2007 危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則》，使得我國
對于危險廢物的管理趨于規(guī)范和嚴(yán)格。危險廢物處置方面，
目前我國采用的是專用設(shè)施危險物焚燒、填埋和現(xiàn)存工業(yè)
窯爐共處置兩項并舉的措施。由于缺乏對工業(yè)窯爐特性的
系統(tǒng)研究，它們的共處置危險廢物潛力也不為人所知。本
文就燒結(jié)磚行業(yè)規(guī)模企業(yè)的主要燒成設(shè)備——隧道窯的熱
工特性進(jìn)行研究，并探討其共處置危險廢物的潛力。
1 燒結(jié)磚及隧道窯
燒結(jié)磚瓦行業(yè)是我國建材類重要行業(yè)，2012 年規(guī)模
以上企業(yè)燒結(jié)磚完成3429.70 億塊標(biāo)磚，較上年同比增長
9.5%；燒結(jié)瓦產(chǎn)量完成110.83 億片，同比增長0.9%[1]。
隧道窯是燒結(jié)磚行業(yè)類規(guī)模企業(yè)的主要燒成設(shè)備，其工作
結(jié)構(gòu)可以分為預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶三部分。預(yù)熱帶，
通過借助燒成余熱對磚坯進(jìn)行預(yù)熱、干燥、脫水以保證燒
成；燒成帶，是對來自預(yù)熱帶的磚坯繼續(xù)加熱，實現(xiàn)礦物
熔融、結(jié)晶、固化，完成它的物理化學(xué)反應(yīng)過程；冷卻帶，
通過送風(fēng)機(jī)鼓入的空氣對來自燒成區(qū)的磚進(jìn)行冷卻，并保
證其不炸裂。干燥后的磚坯，由擺渡車送到隧道窯預(yù)熱
入口，之后，經(jīng)過預(yù)熱帶的緩慢升溫，到500℃時已逐漸
排除完自由水分和結(jié)晶水分；到570℃時，β- 石英相變
到α- 石英，產(chǎn)生0.8% 的體積膨脹[2]。此后，磚坯進(jìn)入
1000~1200℃的燒成帶燒制，燒成階段一般保溫時間較長，
以便有利于滿足原料磚坯的要求。當(dāng)磚進(jìn)入冷卻帶后，隨
著窯內(nèi)溫度降低，由于α- 石英相變到β- 石英和方石
英產(chǎn)生快速體積收縮等因素，會使磚出現(xiàn)裂紋，影響磚的
性能。為此，冷卻應(yīng)緩慢進(jìn)行。
為保證磚的產(chǎn)量、質(zhì)量和隧道窯的穩(wěn)定操作，在生
產(chǎn)過程中必須有合適的燒制熱工制度，即溫度制度、氣氛
制度以及壓力制度，這些在探討隧道窯共處置危險廢物的
潛力過程中是首當(dāng)其沖的；除此之外，我們還應(yīng)關(guān)注隧道
窯磚坯停留時間、煙氣等因素，綜合評估隧道窯共處置危
險廢物的潛力。
2 隧道窯共處置危險廢物潛力
2.1 溫度制度
隧道窯的溫度制度，是磚在預(yù)熱、燒成和冷卻過程中，
為保證制品質(zhì)量指標(biāo) （如尺寸、性能）的而設(shè)定燒成溫度。
一般預(yù)熱帶溫度范圍為40~900℃，燒成帶的溫度范圍為
900~1150℃ [3]，冷卻帶的溫度范圍為1150℃ ~ 出窯溫度。
隧道窯的溫度場如圖1 所示。
圖1 隧道窯溫度場（窯長150m，有效高度1.4m）
目前，危險廢物處置工程技術(shù)要求的依據(jù)是《HJ
2042-2014 危險廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則》（以下簡稱導(dǎo)
燒結(jié)磚隧道窯特性及共處置危險廢物潛力的研究
Study in characteristics and co processing hazardous waste potential for sintered brick tunnel kiln
劉振森 何 捷 聶 卿 崔敬軒 蕭 瑛 徐偉偉 趙蘭珍 宋彤彤
（中國建筑材料科學(xué)研究總院，北京 100024）
摘 要：本文就我國有關(guān)危險廢物的管理現(xiàn)狀和燒結(jié)磚行業(yè)現(xiàn)狀作了簡要介紹，在對燒結(jié)磚隧道窯的溫度、壓力、煙
氣等特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國對危險廢物處置要求，提出了對隧道窯的改進(jìn)建議。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)磚；隧道窯；特性
Abstract：The management status for hazardous waste in our country, simultaneous with sintered brick industry, are introduced
briefly in this paper, Basing on the study of factors (temperatures, pressure, gas,etc.) for sintered brick tunnel kiln, and considering to
the restriction on hazardous waste treatment, suggestions which aim at improving tunnel kiln are provided.
Keywords：sintered brick；tunnel kiln；characteristics
中圖分類號：TU522.064 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1003-8965(2014)06-0027-02
本研究成果受到環(huán)境保護(hù)部項目“工業(yè)窯爐共處置危險廢物環(huán)境風(fēng)險控制技術(shù)研究（201209023）”的資助。
節(jié)能環(huán)保
28
則），其中，危險廢物焚燒處置溫度要求為：溫度范圍應(yīng)
為750~1200℃?？梢钥闯觯淼栏G溫度制度滿足危廢處
置溫度的要求。
2.2 壓力制度
隧道窯預(yù)熱帶為負(fù)壓，燒成帶為微正壓，冷卻帶為
正壓[4]。隧道窯壓力值和分布是否合理，決定窯內(nèi)氣體流
量、窯溫均勻程度和氣氛維持狀況。實踐表明，預(yù)熱帶負(fù)
壓不能過大，燒成帶微正壓操作，冷卻帶正壓也不能過大。
還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，壓力制度除與工作系統(tǒng)有關(guān)外，還與窯內(nèi)
的煙氣阻力有關(guān)。
導(dǎo)則中規(guī)定，對于采用焚燒技術(shù)處置危險廢物，應(yīng)
保證系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，以避免有害氣體溢出。由于燒成
帶采用微正壓操作，這使得燒結(jié)磚隧道窯必須重新考慮整
體密閉性，同時應(yīng)建立廢氣回窯設(shè)施，否則現(xiàn)階段不適合
共處置危險廢物。
2.3 物料停留
隧道窯的物料停留時間，即燒成周期約50 小時[5]，
燒成帶物料停留時間為6~12 小時。導(dǎo)則中規(guī)定，危險廢
物焚燒處置物料停留時間為：750~1200℃范圍內(nèi)，固體
停留時間應(yīng)為30min~2h?？梢钥闯?，燒結(jié)磚隧道窯滿足
物料停留時間的要求。
2.4 隧道窯煙氣
隧道窯煙氣溫度為80~120℃，化學(xué)成分復(fù)雜，在燒
成過程中可逸出有害氣體SO2 、HF、NOx、CO、HC1 等。
導(dǎo)則中規(guī)定焚燒處置系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈶?yīng)采取急冷措
施，煙氣溫度應(yīng)在1s 內(nèi)下降到200℃以下，減少煙氣在
200~500℃溫度區(qū)的停留時間，防止二噁英產(chǎn)生或二次生
成。盡管煙氣溫度滿足需求，但是由于隧道窯煙氣經(jīng)過預(yù)
熱帶降溫緩慢，所以必須建立合適的煙氣冷卻制度，否則
隧道窯共處置危廢現(xiàn)階段不滿足煙氣排放要求。
2.5 原料及設(shè)施
隧道窯的原料中，由于Mg、S 元素易造成磚“泛霜”
和“疏解粉碎”，影響磚的質(zhì)量和成品率，因此，Mg、S
含量高的危險廢物不能采用燒結(jié)磚隧道窯進(jìn)行共處置。
導(dǎo)則中，其他對危險廢物焚燒處置要求如下：
采用焚燒技術(shù)處置危險廢物，焚燒處置設(shè)施應(yīng)采用
技術(shù)成熟、自動化水平高、運(yùn)行穩(wěn)定的設(shè)備。
焚燒處置設(shè)施宜采取連續(xù)焚燒方式，并保證焚燒處
理量在額定處理量的60%~110% 內(nèi)波動。
焚燒動力裝置應(yīng)滿足最大負(fù)荷及各種意外情況下的
最大動力輸送，宜取平均值的3~5 倍或以上。
可以看出，除了隧道窯自身外，還應(yīng)建立并完善廢
物來源及存儲設(shè)施，改進(jìn)焚燒設(shè)置技術(shù)，提高管理水平，
擴(kuò)大窯動力負(fù)荷等，以達(dá)到隧道窯共處置危險廢物的相關(guān)
要求。
3 結(jié) 語
為滿足導(dǎo)則對處置危廢的要求，應(yīng)對危險廢物成分
進(jìn)行Mg、S 含量控制，同時對現(xiàn)有的燒結(jié)磚隧道窯和配
套系統(tǒng)進(jìn)行如下改進(jìn)：
1）重新考慮整體密閉性，同時應(yīng)建立廢氣回窯設(shè)施；
2）建立合適的煙氣冷卻制度，以減少煙氣在二噁英
產(chǎn)生溫度區(qū)的停留時間。
3）建立并完善廢物來源及存儲設(shè)施，改進(jìn)焚燒設(shè)置
技術(shù)，提高管理水平，擴(kuò)大窯動力負(fù)荷。
參考文獻(xiàn)
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節(jié)能環(huán)保

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