水泥窑协同处置污染土壤技术
科技成果——水泥窑协同处置重金属污染土技术
科技成果——水泥窑协同处置重金属污染土技术适用行业水泥，污染土处置技术开发单位北京金隅集团股份有限公司适用范围适用于单线日产2000吨以上的新型干法水泥生产线，不含有汞、铊、铬、放射性以及有机污染物的重金属污染土壤的处置。
成果简介该技术是利用现有新型干法水泥生产线，采用重金属污染土替代水泥生产硅质、铝质原料，通过生料配料技术的调整以及水泥生产工艺参数的调控，使污染土处置能够满足现有水泥生产工艺要求。
在水泥熟料烧成过程中实现污染土中的重金属在水泥熟料矿物中的固化，从而达到污染土壤处置的目的。
重金属固化率达80%以上，烟气排放和水泥熟料性能、重金属总量和重金属浸出符合国家相关标准要求。
该技术可充分利用现有水泥生产设施，实用性强，重金属固化效果好，无废渣排出，同时可替代水泥生产部分原材料，有助于节约资源。
技术效果重金属污染土的处置量主要由污染土的碱含量、硫、氯含量、含水率、重金属污染物的浓度，水泥生产原材料的化学组成以及水泥生产线的情况确定。
以日产3200吨的新型干法水泥生产线为例，以每年生产300天计，污染土添加量按照水泥熟料产量的4%计算，重金属污染土壤的年处置量可达3.84万吨，烟气排放和水泥熟料性能符合国家相关标准要求。
应用情况2015年4月，在北京金隅北水环保科技有限公司日产3200t的新型干法水泥生产线上进行重金属污染土壤处置示范。
在北京金隅北水环保科技有限公司、河北金隅鼎鑫水泥有限公司进行了推广应用，处置污染土达10万吨以上。
成本估算利用现有新型干法水泥生产线进行改造，主要投资包括重金属污染土储存、预处理及尾气净化设施、污染土输送设施以及污染土实验室分析能力建设等。
投资成本500-1000万元。
利用现有新型干法水泥生产线进行改造，污染土处置运行成本主要包括污染土厂内倒运、人工成本、设备折旧、污染土预处理设施运行维护、污染土处置引起的能源消耗等，综合成本约100-300元。
利用现有新型干法水泥生产线进行改造，协同处置重金属污染土壤的投资回收期约2-5年。
我国水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的十种技术模式简介(一)
Environme门tal Engineering 环境工程我国水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的十种技术模式简介(-)江旭昌(天津市博纳建材高科技研究所，天津300400 )摘要：简介我国十二个单位研发出水泥窑炉协同处置城市生活垃圾的十种技术模式，可以看出还都处 在协同处置的初级阶段，因此其热量替代率T S R都很低。
只有将可燃废弃物制成替代燃料应用于水泥工业，其热量替代率T S R才会大幅度提高。
为此，国家发改委于2019年公布了《产业结构调整指导目录 (2019本）》，将“水泥窑协同处置”与“替代燃料”分为两项技术。
大力发展“替代燃料技术”，对我国 水泥工业的节能减排、转型升级、可持续绿色高质量发展具有特别重要的意义。
关键词：水泥窑炉；协同处置；可燃废弃物；替代燃料；热量替代率T S R中图分类号：T Q172.9 文献标识码：A文章编号：1671—8321 (2021) 03—0075—060导言2019年，国家发改委公布了《产业结构调整指导目 录（2019本）》，共涉及48个行业，总计1477个条目，分为 鼓励、限制、淘汰三大类，依次分别为821、215、441个条 目。
在鼓励大类中特别提出了重点的鼓励项目有：“水泥 窑协同处置”、“特种水泥研发与应用”、“水泥熟料煅烧 研发与应用”、“替代燃料技术”……共八大项内容，为水 泥行业科技创新和结构调整明确了发展方向，并规定自 2020年1月1日起施行。
在这个目录中，首次将“水泥窑协 同处置”和“替代燃料技术”分开，作为两项技术内容提 出，表明我们国家对水泥窑炉协同处置可燃废弃物工艺 技术和替代燃料技术的认知水平已有了很大的提升和转 化，对其发展均已提出了重点要求。
虽然我国当前水泥工 业在可燃废弃物应用技术方面如后面重点所述十种协同 处置技术模式那样，都还处于一家一户、自制自用、效率 极低的初级阶段，但可以肯定：在这个《目录》推动之下，我国水泥工业必然会很快步人如同国外发达国家近代那 样——将可燃废弃物都制成“替代燃料”在水泥窑炉生 产中应用的高级阶段。
水泥窑协同处置污染土方案
水泥窑协同处置污染土方案水泥窑协同处置污染土是一种有效的土壤污染治理方法，通过利用水泥窑的高温热解和碱性环境，将含有有机物和重金属等污染物的土壤进行热解和固化，从而达到清除污染物并降低土壤污染的目的。
以下是一个关于水泥窑协同处置污染土的方案。
一、前期准备工作1.调查研究：对需要处置的污染土进行详细的调查研究，包括土壤污染物的类型、含量和分布情况等。
2.污染源控制：对污染土的污染源进行切断，采取措施防止污染物进一步扩散，例如封闭存储和覆盖等。
3.土壤分级：根据土壤的污染程度和特性，将其分为不同级别，以确定处理措施的选择和优先级。
二、现场处理工作1.土壤预处理：对污染土进行粉碎、筛分和混合等预处理工作，以提高土壤与水泥窑料的接触和混合效果。
2.水泥窑协同处置：将土壤与水泥窑料按照一定的比例混合，通过水泥窑高温热解的过程，使其中的有机物热解分解、重金属固化，并在碱性环境下发生化学反应。
3.控制工艺参数：控制水泥窑炉温、滞留时间和气氛等工艺参数，以确保污染物在热解过程中得到有效的分解和固化。
4.余热回收：利用水泥窑废气中的余热，用于提供能源和热量，从而减少外部能源消耗，并提高治理效率。
三、后期监测和管理1.治理效果评估：对处理后的土壤进行采样分析，评估治理效果和达标情况，并进行定期监测，以确保治理效果的稳定性。
2.废弃物处理：对处理过程中产生的废弃物，如炉渣和残渣，进行分类收集处理，例如回收利用或安全处理。
3.环境保护措施：加强现场管理，保证处理过程中不会产生二次污染，并制定相应的安全措施和应急预案，以应对突发事故。
4.公众参与和信息公开：加强与相关部门和社会公众的沟通与协调，公开治理过程和结果，接受监督和评价。
四、安全与风险控制1.安全措施：对现场人员进行培训，提醒他们在操作过程中注意安全，并配备相应的个人防护用具。
2.风险评估：对治理工程进行风险评估，确定可能存在的风险因素和应对措施，以确保工程的安全运行。
水泥窑协同处置技术在土壤修复中的应用进展
水泥窑协同处置技术在土壤修复中的应用进展摘要：水泥窑协同处置技术具有无害化处置彻底、热稳定好、资源化利用程度高、处理规模大等独特优势，近年来在污染土壤修复项目中使用越来越多。
本文详细描述了水泥窑协同处置污染土壤过程及优势。
关键词：污染土壤；水泥窑；协同处置；重金属；有机物随着国家城市化发展，大量工业企业纷纷“退城入园”，搬迁地块用途大多变更为居住用地和商业、学校、医疗等公共设施用地。
原工业企业一般建厂时间早，期间国家法律法规要求较低，露天堆放、“跑冒滴漏”、突发环境事故等现象屡见不鲜，对场地周边环境及人民健康产生严重威胁。
根据《中华人民共和国土壤污染防治法》要求，用途变更为住宅，公共管理与公共服务用地的，变更前应当按照规定进行土壤污染状况调查。
对于列入建设用地土壤污染风险管控和修复名录的地块，需要达到土壤污染风险报告确定的风险管控和修复目标的建设用地并移除名录后方可进行开发利用。
1水泥窑协同处置技术水泥窑协同处置技术最早于20世纪70年代由加拿大学者 LAWRENCE 提出并开展相关研究，目前相关技术工艺较为成熟，已在多个国家得到了推广和应用。
水泥窑协同处置技术以处置成本低、资源化程度高、处置对象广泛、不产生次生危废、处置效率高等优势得到业界广泛的认可。
水泥回转窑具有窑内温度高、烟气停留时间长、无废渣排放、热容量高、碱性环境、焚烧状态稳定等特点，该技术是在生产水泥熟料的过程中，将污染土壤进行固化处理。
相比较其他技术，该技术拥有独特技术优势（1）处置温度高，无害化处置彻底。
窑内气相温度能够达到1800℃，物料的温度能够达到1450℃，气体在高于800℃温度下停留时间达15~20s。
（2）热稳定好，焚烧状态稳定。
水泥回转窑因特定的煅烧体系及优良的隔热性能，保证其在投入量和性质发生变化时不易造成温度产生大的波动。
（3）酸性物质排放量减少。
水泥窑煅烧物料形成碱性环境，在水泥窑的高温条件下，污染土壤中含有的有机污染物能够迅速挥发和分解，酸性物质的排放得到有效抑制，使得硫和氯等以无机盐类形式固定下来。
全面解析水泥窑协同处置污泥方案
全面解析水泥窑协同处置污泥方案水泥窑协同处置污泥是一种有效的处理方法，能够将污泥中的有害物质与水泥熟料相结合，实现资源化和无害化处理。
本文将从以下几个方面对水泥窑协同处置污泥方案进行全面解析。
一、水泥窑协同处置污泥原理水泥窑协同处置污泥的基本原理是将污泥中的有机物质和无机物质通过煅烧过程与水泥熟料中的矿物质反应，生成新的化合物，将有害物质固化在新生成的硅酸盐基质中。
同时，污泥中的水分也会被蒸发和煅烧过程中的高温分解移除，从而实现污泥的无害化处理。
二、水泥窑协同处置污泥工艺流程水泥窑协同处置污泥的典型工艺流程包括污泥浓缩、干化和煅烧三个环节。
首先，通过离心机、压滤机等设备进行污泥的机械浓缩，将水分含量降低到20%以下；然后，将浓缩后的污泥进行干化处理，一般采用直接或间接加热方式，将污泥的水分蒸发掉；最后，将干化后的污泥与水泥熟料混合，在水泥窑中进行煅烧。
三、水泥窑协同处置污泥的优势1.无害化处理：水泥窑协同处置污泥可以将有害物质稳定固化在新生成的硅酸盐基质中，达到无害化处理的效果。
2.资源化利用：水泥窑协同处置污泥可以将污泥中的有机物质和无机物质转化为水泥熟料中的矿物质，实现资源的利用。
3.热值回收：水泥窑协同处置污泥的煅烧过程可以回收污泥中的有机物质的热值，减少燃料的消耗，降低能源成本。
四、水泥窑协同处置污泥的技术难点2.煅烧过程控制：煅烧温度、停留时间、空气流速等参数对污泥的处理效果具有重要影响，需要对煅烧过程进行精确控制。
3.有害物质排放：水泥窑协同处置污泥过程中会产生废气和废渣，其中可能含有有害物质，需要进行合理的处理和控制。
五、水泥窑协同处置污泥的应用前景水泥窑协同处置污泥在国内外已经得到广泛应用，并取得了显著效果。
随着环保政策的推动和对资源利用的需求，水泥窑协同处置污泥的应用前景非常广阔。
未来，可以进一步改进水泥窑协同处置污泥的工艺流程，提高处理效果，并探索其他污泥资源化利用的途径。
总之，水泥窑协同处置污泥是一种有效的处理方法，能够实现污泥的无害化和资源化利用。
科技成果——水泥窑协同处置技术
科技成果——水泥窑协同处置技术技术名称水泥窑协同处置英文名称Co-processing in Cement Kiln技术适用性适用的介质：污染土壤；可处理的污染物类型：有机污染物及重金属；应用限制条件：不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤；由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求，在使用该技术时需慎重确定污染土的添加量。
技术介绍原理：利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，焚烧固化处理污染土壤。
有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转窑，窑内气相温度最高可达1800℃，物料温度约为1450℃，在水泥窑的高温条件下，污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物，高温气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料（CaO、CaCO3等）充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得硫和氯等转化成无机盐类固定下来；重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑，使重金属固定在水泥熟料中。
系统构成和主要设备：水泥窑协同处置包括污染土壤贮存、预处理、投加、焚烧和尾气处理等过程。
在原有的水泥生产线基础上，需要对投料口进行改造，还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要求的贮存设施和实验室分析能力。
水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑及配套系统、监测系统组成。
土壤预处理系统在密闭环境内进行，主要包括密闭贮存设施（如充气大棚），筛分设施（筛分机），尾气处理系统（如活性炭吸附系统等），预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。
上料系统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机，整个上料过程处于密闭环境中，避免上料过程中污染物和粉尘散发到空气中，造成二次污染。
水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘器、螺旋输送机、槽式输送机。
监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的定期监测，保证污染土壤处理的效果和生产安全。
水泥窑协同处置污染土壤实例分析
水泥窑协同处置污染土壤实例分析引言：随着我国城市化进程的发展，各大中城市对城市功能重新科学规划，将市区的工业企业迁至位于城市远郊的工业园区，而原厂区则用于房地产开发。
这些工业企业一般建厂时间较长，建厂初期由于国家的法律法规要求较低，再加上当时企业管理跟不上，跑冒滴漏等污染现象司空见惯，按照国家规定，工业用地转为居民用地时，需要对原场地进行环境评价，受到污染的土壤要进行治理，达到要求后方可使用。
水泥窑协同处置工艺作为“资源化、无害化”处置污染土壤的典范得到越来越多的应用。
公司于2023年7～10月在第一分公司1号线共处置污染土壤约1.6万吨，该批污染土壤的来源为河北某化工公司原厂区被污染的土地，土壤主要受到农药和化工产品等有机物污染。
此项目为河北省北京以南地区第一个水泥窑协同处置污染土壤的项目，取得了良好的经济效益和社会效益。
1污染土壤的主要成分组成污染土壤的主要无机成分和普通土壤没有任何区别，对污染土壤的抽样检测数据汇总见表1。
从表1可以看出污染土壤的碱和氯离子的含量较高，会对水泥熟料的生产造成不利影响。
按照委托方提供的环评报告检测数据，此批污染土壤中含有的主要污染成分为：二甲苯，1,2-二氯乙烷，氯仿和多环芳烃类物质。
水泥窑内气体温度和物料温度分别高达1800℃和1450℃，在这种高温下长时间的停留，多环芳烃和乙苯、二甲苯(总)都可以完全燃烧和彻底分解。
另外，污染土壤的无机成分与水泥原材料之一——粉煤灰近似，可以部分替代粉煤灰煅烧成为水泥熟料。
2污染土壤进场前准备工作1)污染土壤进场前需要对其暂存场地进行环保验收，如果不是新建的污染土壤专用充气大棚，则需要对储存仓进行环保改造。
首先场地需要提前铺设防渗隔离膜层，防止二次污染场地土壤;其次要对储存棚进行密封改造，还要增加通风、除臭设备和监测仪器，最终通过环保部门或业主监理的环保验收才能投入使用。
2)对现场接触人员进行岗前培训，宣讲污染土壤的来源、防护措施等内容，健全劳保、职业健康检测等措施，消除职工的不解和抵触情绪。
水泥窑协同处置工艺流程
水泥窑协同处置工艺流程水泥窑协同处置工艺流程是一种利用水泥窑内高温、高碱、高热的特殊环境，将有毒废弃物经过预处理后共同处置的技术。
该工艺不仅可以有效减少有害废物的排放和危害，还可以实现资源化利用和减少能源消耗，是一种可持续发展的环保技术。
本文将详细介绍水泥窑协同处置工艺流程的步骤及其关键技术。
第一步：废物分类和预处理废物分类和预处理是水泥窑协同处置工艺的第一步。
在这一步中，废物需要经过严格的分类和预处理。
分类是指将不同种类的废物进行区分，按照不同的种类进行处理。
此外，废物还需要进行预处理，以达到水泥窑协同处置的要求。
预处理的方法有很多种，主要包括物理处理、化学处理、生物处理等。
一般情况下，需要根据废物特性和处理要求，选择合适的预处理方法。
第二步：废物输送和喂料废物输送和喂料是水泥窑协同处置工艺的第二步。
在这一步中，经过预处理的废物需要被输送到水泥窑中，并且按照一定的比例进行混合。
在喂料的过程中，需要考虑到废物的性质和分布，以便保证废物能够充分利用热能和化学能。
第三步：反应烧结反应烧结是水泥窑协同处置工艺的关键步骤之一。
在烧结过程中，废物会受到高温、高碱、高热的作用，产生化学反应，进而转化为水泥熟料。
反应烧结过程需要考虑到废物和熟料的比例、温度控制、气氛调节等因素，以保证烧结反应的顺利进行。
第四步：冷却和磨粉冷却和磨粉是水泥窑协同处置工艺的最后两个环节。
在冷却过程中，已经变成熟的水泥熟料需要通过降温、分离、筛分等方式，得到所需要的水泥熟料。
在磨粉过程中，需要将所得到的水泥熟料进行粉碎，从而得到可用的水泥制品。
在这一步中，需要考虑到冷却和磨粉的温度、粉碎机的类型和技术参数等因素。
综上所述，水泥窑协同处置工艺流程是一项十分重要的技术，不仅可以避免有毒有害废物对环境的危害，还可以实现废物的资源化利用和减少能源消耗。
在实际应用中，需要按照工艺流程的步骤和关键技术进行操作，以达到最佳的处理效果。
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二噁英的产生途径
❖ 二噁英的潜在产生源
▪ 燃料带入的二噁英
彻底分解
▪ 原料带入的二噁英
比较少见
▪ 新合成的二噁英
主要途径
❖ 二噁英的合成条件
▪ 合适的温度（200-450℃，最佳温度300-325℃）
▪ 足够的停留时间（大于2s）
▪ 有碳氢化合物和Cl元素的存在
▪ 有催化剂（如Cu）和足够颗粒反应表面
冷凝温度/℃ ―― 700-900 450-550 <250
24
重金属排放的控制方法
❖ 限制重金属的投加速率 ❖ 增加吸附
▪ 采用窑磨一体机操作模式 ▪ 通过增湿塔等装置降低水泥窑废气温度 ▪ 在除尘设施后增设活性碳吸附设备
❖ 提高尾气除尘效率 ❖ 周期性的将窑灰移出水泥窑循环系统或进行旁路放风
25
成本 收益
环境领域 控制环节
与其他固体废 物处置设施类似， 可借用已有成果
建材领域 控制环节
12
水泥窑协同处置尾气污染控制
❖ 排放浓度与废物协同处置有关的尾气排放
▪ SO2 ▪ HF和HCl
酸性气体
▪ TOC（总有机碳）和CO
▪ 二噁英
有机物
▪ 特征有机物（有机标识物） ▪ 重金属
重金属
❖ 排放浓度与废物协同处置无关的尾气排放
Win
100%
❖ 影响DRE的因素
▪ 窑内的燃烧工况 ▪ 废物的投加位置
22
特征有机物的焚毁去除率
❖ 控制方法
▪ 保持水泥内正常燃烧工况
• 限制废物投加速率
▪ 有机废物应从高温处投入水泥窑
❖ DRE标准
▪ ≥99.9999% ▪ 在确保废物投加位置正确和水泥生产工况正常的前提下，水泥窑内特有的高
温、强氧化气氛和长停留时间可以实现各种有机物的DRE满足要求。
▪ 粉尘
• 会增加粉尘中有害物质（重金属、二噁英等）的含量
▪ NOx
• 协同处置含氨、尿素的废物有利于减少NOx排放
13
HCl和HF排放控制
❖ HCl和HF产生 ▪ 水泥原料、燃料及协同处置废物中的Cl/F在水泥窑高温区反应生成HCl/HF。
❖ HCl和HF吸收 ▪ 97％以上的HCl与窑内的强碱物料反应生成氯化物，其中绝大部分CaCl2进入熟料，绝 大部分NaCl/KCl在窑内形成内循环。 ▪ 90％－95％的F元素与窑内的强碱物料反应生成氟铝酸钙并随熟料带入窑外，剩余的F 元素以CaF2的形式凝结在窑灰中在窑内进行循环。
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水泥窑协同处置固体废物相关标准
发布部门
环境保护部
住建部 水泥标准委员会
标准名称
《水泥窑协同处置固体废物 污染控制标准》
（GB30485-2013）
《水泥窑协同处置固体废物 环境保护技术规范》 （HJ662-2013）
发布和实施时间
2013年12月发布，2014年 3月实施
2013年12月发布，2014年 3月实施
干法
回转窑
悬浮预热窑
新型干法窑（悬浮预热和预分解窑）
我国现状 已淘汰 已淘汰 已淘汰 已淘汰 已淘水泥窑
熟料篦冷机 水泥窑 分解炉 悬浮预热器 生料磨 除尘器
熟料
8
尾气
生料 均化 库
新型干法窑的煅烧
预热器分解炉内气固相反向流动，呈悬浮状态，充分混合。
❖ SO2的吸收 ▪ SO2与窑内碱性物质反应生成硫酸盐，硫酸盐大部分（80％以上）随熟料排出窑外， 仅少部分在窑内形成内循环。
▪ 温度越低，O2含量越低，窑内碱性物质对SO2吸收率越小。 ❖ SO2的排放源
▪ 原料带入的易挥发性硫化物是SO2的主要产生源 ▪ 投入高温区（窑头和窑尾）的S元素，在正常的生产工况下，生成硫酸盐随熟料带出
助磨剂 缓凝材料
醋酸钠 石膏、硬石膏
混合材料
火山灰、石灰石等
比例 约占原料85%
约占原料15%
约占原料的10%
少量
约5% 占水泥的5-50%，
一般35%
备注
生产熟料用
我国常用煤 生产熟料用 湿法生产用 生料、水泥粉磨用 水泥组分
水泥组分
•有益元素：Ca、Si、Al、Fe •有害元素：Mg、K、Na、Cl、F、P、S、重金属
《水泥窑协同处置危险废物 经营许可证审查指南》
2017年6月发布和实施
《水泥工厂设计规范》 （GB50295-2008）
《水泥窑协同处置工业废物 设计规范》（GB50634-
2010）
《水泥窑协同处置污泥工程 设计规范》（GB50757-
2012）
《水泥窑协同处置垃圾工程 设计规范》（GB50954-
O2 1.61% 2.32% 2.70% 3.02% 3.32% 3.61% 3.85% 4.31% 5.2% 11.25%
CO 0.10% 0.10% 0.10% 0.00% 0.00% 0.01% 0.02% 0.04% 0.03% 0.00%
H2O 8.29% 8.06% 8.07% 7.93% 7.79% 7.67% 8.71% 8.65% 8.23%
窑尾，不是SO2的产生源。
15
SO2的控制方法
❖ 限制从配料系统投加的物料中的有机S和无机硫化物S总含量：≤0.014％ ❖ 限制有机废物从窑尾烟室和分解炉投加的速率 ❖ 采用窑磨一体运行模式，通过在生料磨的吸收降低SO2排放 ❖ 使用袋除尘器，通过袋除尘器滤袋表面收集的碱性物质的吸收降低SO2
排放 ❖ 其他非常用方法：加消石灰，电石渣，设脱SO2旋风筒，水洗法
烟气排放的量少。但随内外循环的积累，随净化后烟气排放的Tl逐渐升高。 ▪ 高挥发元素Hg，主要是凝结在窑灰上形成外循或随烟气排放，不带入熟料。
等级 不挥发 半挥发 易挥发 高挥发
元素 Ba,Be,Cr,Ni,V,Al,Ti,Ca,Fe,Mn,Cu,Ag Sb,Cd,Pb,Se,Zn,K,Na,As Tl Hg
As
0
0
2.1
40
GB/T30810
Cd
0
0
52.7
30
Cr 0.06
0.24
32.2
20
Cu 0.31
0.25
5
10
Ni 0.13
0
22.2
0
As
Cd
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Pb 0.29
0
14.4
Zn 0.16
0.06
2.3
27
确保水泥正常生产的控制环节
❖ Cl、F ❖S ❖ 废物投加位置和设施 ❖ 废物热值、含水率
❖ 替代原料功能
典型污染土壤样品常量元素含量（%）
项目 水分 烧失量
样品1 18.5 6.43
样品2 20.0 6.54
停留时间10s。
新型干法窑的气氛
部位 回转窑出口 窑尾烟室出口 分解炉出口 C5旋风筒出口 C4旋风筒出口 C3旋风筒出口 C2旋风筒出口 C1旋风筒出口
增湿塔 除尘设施
CO2 22.39% 21.54% 29.69% 29.39% 29.23% 28.96% 28.11% 27.29% 28.4% 17.33%
水泥窑协同处置污染土壤技术
闫大海 博士 研究员 中国环境科学研究院 固废废物污染控制技术研究所
2020.9.1
1
主要内容
❖ 水泥生产工艺 ❖ 水泥窑协同处置污染控制原理 ❖ 水泥窑协同处置污染土壤主要功能、评价指标及
影响因素 ❖ 水泥窑协同处置污染土壤主流工艺和案例
2
水泥生产流程
3
4
水泥生产天然原料
▪ 不影响燃烧工况 ▪ 不从低温处投加有机废物
19
水泥窑窑尾烟气中二噁英浓度
20
TOC和CO的产生途径和控制方法
❖ TOC和CO的产生源
▪ 水泥窑燃烧工况不正常
次要原因，一般情况较少发生
▪ 生料中的有机质
主要原因，难以避免
• 在3%O2存在条件下，生料中约85%－95%的有机碳转变为CO2，5%－15%转变成 CO，以气相有机化合物存在的小于1%，即使增加氧供给量，对降低由原料产生 的CO量已不再起作用。
▪ P超过0.1%时，影响水泥安定性，使水泥强度下降，硬化过程变慢
▪ 不可燃S超过0.2%时，水泥窑易发生结皮，并会影响水泥安定性
6
水泥窑类型
生料制备方法分类 湿法
半湿法
回转窑 回转窑
煅烧窑结构分类 湿法长窑
湿法短窑（带料浆蒸发机的回转窑） 湿磨干烧窑
回转窑
立波尔窑
半干法
立窑
普通立窑 机械立窑
干法中空长窑
旁路放风
26
水泥产品环境安全控制
❖ 协同处置对重金属的双重固化
▪ 熟料煅烧固化
▪ 水泥水化固化
❖ 重金属的浸出
❖ 水泥产品中重金属浸出的控制方法 ▪ 限制重金属的投加速率
水泥产品在长期使用过程中在 极端环境下的最大可能浸出量
重金属浸出率（％）
60
GB5086 TCLP GB/T30810
50
GB5086 TCLP
❖ HCl和HF排放源 ▪ HCl和HF随烟气排入大气的比例很小
❖ HCl和HF排放控制 ▪ 无需特别控制
协同处置废物不影响HCl和HF的排放
14
SO2的产生途径
❖ S元素的化学形态和窑内主要反应
▪ 硫酸盐S ▪ 有机S ▪ 无机硫化物S
性质较稳定，高温和还原气氛下部分分解为SO2 较低的温度下氧化生成SO2
类别
主要原料
石灰质原料 黏土质原料
铁质校正原料
校正原料 硅质校正原料
铝质校正原料
燃料
固体燃料 液体燃料