2023年8月3日发(作者：)

节能减排2019年第1期水泥窑协同处置飞灰，是指将垃圾焚烧飞灰作

1所示。为原料投加到水泥生产工艺中，替代部分水泥原

焚烧垃圾的锅炉类型不同（如链条炉和循环流

料,有效去除或稀释飞灰中富集的二恶英等有机污

染物，最终实现飞灰的资源化处置的过程。飞灰中

化床）,各地垃圾组成不同（如有机质含量不同），导

致各地垃圾焚烧飞灰的氯元素含量差距较大，出现

存在大量的氯和重金属，因此必须有效避免飞灰对

水泥生产和产品质量的影响。目前,随着我国垃圾

了不同的水泥窑协同处置方式。2垃圾焚烧飞灰的危害焚烧飞灰处置需求的不断增加，水泥窑协同处置飞

灰技术越来越受到重视。1垃圾焚烧飞灰的主要成分垃圾在焚烧过程中的主要污染物有SO2、NOx、

CO、HC1、烟尘和二恶英。二恶英（PCDD/FS）是一

种毒性很大的有害成分,是多氯代二苯PCDD和多

氯代二苯并咲喃PCDF的统称。垃圾焚烧过程中我国不同地区垃圾焚烧飞灰的化学分析如表表1不同地区垃圾焚烧飞灰的化学分析,％样品名称SiO210.02AI2O3Fe2O3CaO44.8226.64MgOK2ONazOS03Cl哈尔滨飞灰1哈尔滨飞灰23.0818.040.841.042.9L122.923.9212.59227.8914.452.782.121.731.812.681.720.662.433.755成都飞灰15.3242.0937.270.513.075.064.940.4325.904成都飞灰2天津飞灰12.2635.0812.644.589.764.102」93.580.663.833.620.191.982.0221.6444.464」0.512.187.7670.004某水泥厂生料0.22通讯地址：天津中材工程研究中心有限公司，天津300400;收稿日期：2018-04-27；编辑:孙娟79节能减排CEMENT

TECHNOLOG

Y

2()

19/1产生含有大量二恶英的比灰,去除二恶英的主要方

式是利用袋式除尘器收集附着二恶英的粉尘。据

文献报道，我国华北、华东和华南地区二恶英毒性

当量(TEQ)分别为

7.53ng/g、1,52g/g

和

0.44g/gi"

二

恶英类有机污染物化学性质非常稳定，在环境中可

通过食物链不断富集，进入人体后较难排出，将对

人类的健康构成危害。此外，很多学者也对二恶英

中的重金属进行了研究，我国垃圾焚烧飞灰中的重

金属污染主要有Pl>、C<1、Hg和Zn等21。因此，我国

对生活垃圾焚烧飞灰的运输、贮存和处置都有着极

为严格的规定，避免对环境和人类健康构成危害，

以及二次污染的产生。3水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的优缺点3.1优点(1)

飞灰可以作为水泥替代原料垃圾焚烧飞灰的主要成分是CaO、SiO2、Fe2()3、

2O等，与水泥的生料成分类似，加入水泥窑

后，比较容易与生料各成分搭配。有文献报道叫将垃圾焚烧飞灰作为原料之一

配置的水泥生料，当焚烧飞灰的替代比例在一定范

围内时，不会对熟料的抗压强度造成影响(2)

能够有效去除高温区的二恶英等有机污染

物在水泥工艺窑内烧成工段，火焰的高温区温度

在1

800-2

200七.物料温度在1

450七左右，温度范

围大大高于危险废物焚烧要求，二恶英类有机物能

够彻底分解。另外，窑尾分解炉的温度在85()~

900七,已经达到危睑废弃物二燃炉的反应温度.有

利于减少二恶英的再次生成：(3)

减少酸性有害气体的排放常规危险废弃物焚烧过程中的氯元素，容易形

成HC1气体逸11；而在水泥窑尾的分解炉中，碳酸

钙分解为氧化钙，HC1气体被中和，可以有效抑制

HC1的排放，便于控制水泥窑尾气排放。(4) 能够将重金属固化在水泥熟料中过去我国常采用将垃圾焚烧飞灰直接与水泥

混合固化填埋的方式.这既浪费土地资源也容易对

8()地下水和土壤造成污染而采用水泥窑协同处置

垃圾焚烧飞灰后，其中的重金属元素被固化在水泥

熟料中，既不产生灰渣，也不会溶出污染环境。(5)处置成本较低采用水泥窑协同处置焚烧飞灰，相比其他处置

技术，不需要新建成套的处理设备,且不需要单独

的烟气处置设施，因此建设成本大大低于其他处置

方式:从运行成本上看，相比其他处置方法，采用

水泥窑协同处置焚烧飞灰没有增加新的能源消耗,

运行成本也较低。此外，为了鼓励水泥企业协同处

置飞灰，《危险废物豁免管理清单》中特别提出：生

活垃圾焚烧飞灰处置满足GB

30485-2013《水泥窑

协同处置固体废物污染控制标准》，飞灰进入水泥

窑协同处置，处置过程不按危险废物管理.在降低

投资的同时.也提高了企业的积极性、3.2缺点(1)氯化物循坏富集飞灰进入水泥窑协同处置时，对水泥生产有害

的物质主要是氯。氯化物以氯化钠和氯化钾为例,

氯化钠的熔点为8()

1T

,沸点为1

465T

；氯化钾的

熔点为770弋，沸点为1

420T水泥窑窑尾涉及到氯化物熔解和挥发的部位

如图1所示。氯化物容易在窑内挥发，随烟气回到

窑尾烟室、分解炉等,且随温度降低逐渐转化为固

态：氯化物在水泥窑系统不断循环往复，在气液固图I水泥窑窑尾有关区域温度范围图节能减排水潟孩£

2019年第1期相间不断转化，容易造成结皮堵塞。Shin

P

HMI等将飞灰掺加到水泥生料中制造硅

通过飞灰输送泵将钢板库中的飞灰输送到飞灰喂

料仓;通过飞灰喷枪将飞灰加入到窑尾烟室或分解

炉中，实现飞灰的处置。另外，该系统同时配备了

酸盐水泥，飞灰中含有的氯在窑系统内循环富集，

在窑尾不断地冷却、挥发，引发了结皮堵塞；当飞灰

掺加量增加时，水泥的抗压强度不断下降;提出了

利用旁路放风将氯元素释放出窑系统，打破其在水

旁路放风系统，可将氯元素释放到窑灰中。最终窑

灰与水泥熟料混合,加入到水泥磨中。安徽海螺川崎工程有限公司冋北京新北水水

泥窑系统的循环,从而使水泥窑协同处置飞灰顺利

泥有限责任公司冋均有相关专利，除了加入到窑

尾,还可直接加入到窑头燃烧器中焚烧，实现与窑

进行。(2)二恶英排放超标的可能性尾分解炉相同的效果。4.2水洗后入窑处置很多垃圾焚烧飞灰的氯含量高达10%~20%,

上文已提及，在水泥工艺的回转窑和分解炉

中，温度均高于800七时，二恶英会被大量破坏。但

是当烟气从分解炉、C5流出后，从800T降低到

300T(C「出口)的停留时间过长，二恶英有可能在

这个范围内二次生成。笔者在国内水泥厂进行

这种飞灰显然不能直接入窑，因此应对其进行脱氯

处置后再入窑。脱氯的主要手段是水洗，目前我国

唯一投入运行的是金隅琉璃河水泥厂的3万吨/年

RDF焚烧时测试二恶英浓度,多次发生二恶英超标

情况。同时，目前国内处置垃圾焚烧飞灰的项目数

水泥窑协同处置高氯飞灰示范线，其水洗主要工艺

流程见图3。量较少，排放数据尚不丰富，因此一恶英排放超标

的可能性有待于进一步研究。4水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的技术路线4.1直接入窑处置将高氯含量的飞灰经过三次逆流水洗后，氯元

素可以洗出90%~95%,飞灰中的氯含量可以降低

到1%以下。国内也有大量的研究证明，多次水洗

后，飞灰中的氯可以大部分被除去叫水洗处置的

某些垃圾焚烧飞灰氯含量较低，甚至低于3%,

若要实现飞灰直接入窑，需严格控制飞灰的加入

核心是如何尽可能地减少水的用量，同时减少废水

的排出和降低旋转蒸发的能源消耗。金隅琉璃河

水泥厂水泥窑协同处置飞灰示范线的飞灰实际处

量，同时配套旁路放风系统，图2是国内某垃圾焚

烧飞灰直接入窑系统的示意图。置量可达110~ 130t/d，水灰比约3

：

1,实现了飞灰的

飞灰运输进厂后,利用飞灰输送车自带的输送

无害化、减量化与资源化处置。水洗后入窑处置技术方案面临的主要问题是,泵将飞灰输送到飞灰钢板库中储存;利用压缩空气

81节能减排CEMENT

TECHNOLOGY

2O9I图3水洗工艺流程示意图旋转蒸发后的盐的出路问题。根据GB

5085.7-

2007《危险废物鉴别标准通则》6.1

：具有毒性(包括

灰适用于直接入窑处置，我国已经开始相关的工业

示范;而高氯含量飞灰处置已经有了示范线，其相

关的处置技术也在不断发展。参考文献：浸出毒性、急性毒性及其他毒性)和感染性等一种

或一种以上危险特性的危险废物处理后的废物仍

属于危险废物，国家有关法规、标准另有规定的除

卩]金宜英.m洪海，聂永丰，等.3个城市生活垃圾焚烧炉飞灰中二

恶英类分析IJ].环境科学,2003,24(3):21-25.[2]

何品晶,章骅,王正达，等.生活垃圾焚烧飞灰的污染特性[J].同

外。旋转蒸发以后的盐，仍为危险废物。根据GB/

T

5462-2015《工业盐国家标准》1范围：本标准适用

济大学学报.2003,31(8):972-976.[3]

Shi

P H,

Chang J

E,

Chiang

L

C.

Replacement

of

raw

mix

in cement

于以海水(含沿海地区地下卤水)、盐湖中采掘的盐

或以盐湖卤水、岩盐或地下卤水为原料制成的工业

用盐。因此旋转蒸发以后得到的盐不适用于丁业

production

by

municipal

solid

waste

incineration

ash[J].

Cement

and

Concrete

Research,

2003,33(

11):1

831-1

836.|4|何承发，李大明.李朝晖，等.水泥窑协同处理飞灰系统及其处理

盐标准。「•艺•中国：CN106678831

A[P].

2016.[5]张觊，熊云贵，王义春.•种飞灰新的处理装置•中国：虽然目前尚未提出有效的解决方案，但即便是

将盐退回到填埋处置中，高氯飞灰经水洗后处置也

CN20I694958

U[P].2O1O.⑹王义春，熊运贵，张觊，蔡金山.一种通过水洗处置飞灰的方法.

实现了减量化的目标，比直接填埋具有更好的环境

中国:CN102126837A[P].2011.[7|马保国，苏华伟,李相国，等.城市垃圾焚烧飞灰预处理技术研究

效益。5结语[J

|.武汉理工大学学报,2013,35(4):22-26.目前我国已经开始大力推广水泥窑协同处置

飞灰项目.水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰不仅可以

实现垃圾焚烧飞灰处置.而且可以替代部分水泥原

罔李春萍，顾军•水泥窑处置垃圾焚烧飞灰中试研究|J

].水泥，

2012,(11):1-3.[9|门晶晶.水洗对焚烧飞灰中氯及重金属元素的脱除研究|J|.环境匸程,2012,30(2):104-10&O料,具有良好的社会经济和环境效益’低氯含量飞

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2023年8月3日发(作者：)

节能减排2019年第1期水泥窑协同处置飞灰，是指将垃圾焚烧飞灰作

1所示。为原料投加到水泥生产工艺中，替代部分水泥原

焚烧垃圾的锅炉类型不同（如链条炉和循环流

料,有效去除或稀释飞灰中富集的二恶英等有机污

染物，最终实现飞灰的资源化处置的过程。飞灰中

化床）,各地垃圾组成不同（如有机质含量不同），导

致各地垃圾焚烧飞灰的氯元素含量差距较大，出现

存在大量的氯和重金属，因此必须有效避免飞灰对

水泥生产和产品质量的影响。目前,随着我国垃圾

了不同的水泥窑协同处置方式。2垃圾焚烧飞灰的危害焚烧飞灰处置需求的不断增加，水泥窑协同处置飞

灰技术越来越受到重视。1垃圾焚烧飞灰的主要成分垃圾在焚烧过程中的主要污染物有SO2、NOx、

CO、HC1、烟尘和二恶英。二恶英（PCDD/FS）是一

种毒性很大的有害成分,是多氯代二苯PCDD和多

氯代二苯并咲喃PCDF的统称。垃圾焚烧过程中我国不同地区垃圾焚烧飞灰的化学分析如表表1不同地区垃圾焚烧飞灰的化学分析,％样品名称SiO210.02AI2O3Fe2O3CaO44.8226.64MgOK2ONazOS03Cl哈尔滨飞灰1哈尔滨飞灰23.0818.040.841.042.9L122.923.9212.59227.8914.452.782.121.731.812.681.720.662.433.755成都飞灰15.3242.0937.270.513.075.064.940.4325.904成都飞灰2天津飞灰12.2635.0812.644.589.764.102」93.580.663.833.620.191.982.0221.6444.464」0.512.187.7670.004某水泥厂生料0.22通讯地址：天津中材工程研究中心有限公司，天津300400;收稿日期：2018-04-27；编辑:孙娟79节能减排CEMENT

TECHNOLOG

Y

2()

19/1产生含有大量二恶英的比灰,去除二恶英的主要方

式是利用袋式除尘器收集附着二恶英的粉尘。据

文献报道，我国华北、华东和华南地区二恶英毒性

当量(TEQ)分别为

7.53ng/g、1,52g/g

和

0.44g/gi"

二

恶英类有机污染物化学性质非常稳定，在环境中可

通过食物链不断富集，进入人体后较难排出，将对

人类的健康构成危害。此外，很多学者也对二恶英

中的重金属进行了研究，我国垃圾焚烧飞灰中的重

金属污染主要有Pl>、C<1、Hg和Zn等21。因此，我国

对生活垃圾焚烧飞灰的运输、贮存和处置都有着极

为严格的规定，避免对环境和人类健康构成危害，

以及二次污染的产生。3水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的优缺点3.1优点(1)

飞灰可以作为水泥替代原料垃圾焚烧飞灰的主要成分是CaO、SiO2、Fe2()3、

2O等，与水泥的生料成分类似，加入水泥窑

后，比较容易与生料各成分搭配。有文献报道叫将垃圾焚烧飞灰作为原料之一

配置的水泥生料，当焚烧飞灰的替代比例在一定范

围内时，不会对熟料的抗压强度造成影响(2)

能够有效去除高温区的二恶英等有机污染

物在水泥工艺窑内烧成工段，火焰的高温区温度

在1

800-2

200七.物料温度在1

450七左右，温度范

围大大高于危险废物焚烧要求，二恶英类有机物能

够彻底分解。另外，窑尾分解炉的温度在85()~

900七,已经达到危睑废弃物二燃炉的反应温度.有

利于减少二恶英的再次生成：(3)

减少酸性有害气体的排放常规危险废弃物焚烧过程中的氯元素，容易形

成HC1气体逸11；而在水泥窑尾的分解炉中，碳酸

钙分解为氧化钙，HC1气体被中和，可以有效抑制

HC1的排放，便于控制水泥窑尾气排放。(4) 能够将重金属固化在水泥熟料中过去我国常采用将垃圾焚烧飞灰直接与水泥

混合固化填埋的方式.这既浪费土地资源也容易对

8()地下水和土壤造成污染而采用水泥窑协同处置

垃圾焚烧飞灰后，其中的重金属元素被固化在水泥

熟料中，既不产生灰渣，也不会溶出污染环境。(5)处置成本较低采用水泥窑协同处置焚烧飞灰，相比其他处置

技术，不需要新建成套的处理设备,且不需要单独

的烟气处置设施，因此建设成本大大低于其他处置

方式:从运行成本上看，相比其他处置方法，采用

水泥窑协同处置焚烧飞灰没有增加新的能源消耗,

运行成本也较低。此外，为了鼓励水泥企业协同处

置飞灰，《危险废物豁免管理清单》中特别提出：生

活垃圾焚烧飞灰处置满足GB

30485-2013《水泥窑

协同处置固体废物污染控制标准》，飞灰进入水泥

窑协同处置，处置过程不按危险废物管理.在降低

投资的同时.也提高了企业的积极性、3.2缺点(1)氯化物循坏富集飞灰进入水泥窑协同处置时，对水泥生产有害

的物质主要是氯。氯化物以氯化钠和氯化钾为例,

氯化钠的熔点为8()

1T

,沸点为1

465T

；氯化钾的

熔点为770弋，沸点为1

420T水泥窑窑尾涉及到氯化物熔解和挥发的部位

如图1所示。氯化物容易在窑内挥发，随烟气回到

窑尾烟室、分解炉等,且随温度降低逐渐转化为固

态：氯化物在水泥窑系统不断循环往复，在气液固图I水泥窑窑尾有关区域温度范围图节能减排水潟孩£

2019年第1期相间不断转化，容易造成结皮堵塞。Shin

P

HMI等将飞灰掺加到水泥生料中制造硅

通过飞灰输送泵将钢板库中的飞灰输送到飞灰喂

料仓;通过飞灰喷枪将飞灰加入到窑尾烟室或分解

炉中，实现飞灰的处置。另外，该系统同时配备了

酸盐水泥，飞灰中含有的氯在窑系统内循环富集，

在窑尾不断地冷却、挥发，引发了结皮堵塞；当飞灰

掺加量增加时，水泥的抗压强度不断下降;提出了

利用旁路放风将氯元素释放出窑系统，打破其在水

旁路放风系统，可将氯元素释放到窑灰中。最终窑

灰与水泥熟料混合,加入到水泥磨中。安徽海螺川崎工程有限公司冋北京新北水水

泥窑系统的循环,从而使水泥窑协同处置飞灰顺利

泥有限责任公司冋均有相关专利，除了加入到窑

尾,还可直接加入到窑头燃烧器中焚烧，实现与窑

进行。(2)二恶英排放超标的可能性尾分解炉相同的效果。4.2水洗后入窑处置很多垃圾焚烧飞灰的氯含量高达10%~20%,

上文已提及，在水泥工艺的回转窑和分解炉

中，温度均高于800七时，二恶英会被大量破坏。但

是当烟气从分解炉、C5流出后，从800T降低到

300T(C「出口)的停留时间过长，二恶英有可能在

这个范围内二次生成。笔者在国内水泥厂进行

这种飞灰显然不能直接入窑，因此应对其进行脱氯

处置后再入窑。脱氯的主要手段是水洗，目前我国

唯一投入运行的是金隅琉璃河水泥厂的3万吨/年

RDF焚烧时测试二恶英浓度,多次发生二恶英超标

情况。同时，目前国内处置垃圾焚烧飞灰的项目数

水泥窑协同处置高氯飞灰示范线，其水洗主要工艺

流程见图3。量较少，排放数据尚不丰富，因此一恶英排放超标

的可能性有待于进一步研究。4水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的技术路线4.1直接入窑处置将高氯含量的飞灰经过三次逆流水洗后，氯元

素可以洗出90%~95%,飞灰中的氯含量可以降低

到1%以下。国内也有大量的研究证明，多次水洗

后，飞灰中的氯可以大部分被除去叫水洗处置的

某些垃圾焚烧飞灰氯含量较低，甚至低于3%,

若要实现飞灰直接入窑，需严格控制飞灰的加入

核心是如何尽可能地减少水的用量，同时减少废水

的排出和降低旋转蒸发的能源消耗。金隅琉璃河

水泥厂水泥窑协同处置飞灰示范线的飞灰实际处

量，同时配套旁路放风系统，图2是国内某垃圾焚

烧飞灰直接入窑系统的示意图。置量可达110~ 130t/d，水灰比约3

：

1,实现了飞灰的

飞灰运输进厂后,利用飞灰输送车自带的输送

无害化、减量化与资源化处置。水洗后入窑处置技术方案面临的主要问题是,泵将飞灰输送到飞灰钢板库中储存;利用压缩空气

81节能减排CEMENT

TECHNOLOGY

2O9I图3水洗工艺流程示意图旋转蒸发后的盐的出路问题。根据GB

5085.7-

2007《危险废物鉴别标准通则》6.1

：具有毒性(包括

灰适用于直接入窑处置，我国已经开始相关的工业

示范;而高氯含量飞灰处置已经有了示范线，其相

关的处置技术也在不断发展。参考文献：浸出毒性、急性毒性及其他毒性)和感染性等一种

或一种以上危险特性的危险废物处理后的废物仍

属于危险废物，国家有关法规、标准另有规定的除

卩]金宜英.m洪海，聂永丰，等.3个城市生活垃圾焚烧炉飞灰中二

恶英类分析IJ].环境科学,2003,24(3):21-25.[2]

何品晶,章骅,王正达，等.生活垃圾焚烧飞灰的污染特性[J].同

外。旋转蒸发以后的盐，仍为危险废物。根据GB/

T

5462-2015《工业盐国家标准》1范围：本标准适用

济大学学报.2003,31(8):972-976.[3]

Shi

P H,

Chang J

E,

Chiang

L

C.

Replacement

of

raw

mix

in cement

于以海水(含沿海地区地下卤水)、盐湖中采掘的盐

或以盐湖卤水、岩盐或地下卤水为原料制成的工业

用盐。因此旋转蒸发以后得到的盐不适用于丁业

production

by

municipal

solid

waste

incineration

ash[J].

Cement

and

Concrete

Research,

2003,33(

11):1

831-1

836.|4|何承发，李大明.李朝晖，等.水泥窑协同处理飞灰系统及其处理

盐标准。「•艺•中国：CN106678831

A[P].

2016.[5]张觊，熊云贵，王义春.•种飞灰新的处理装置•中国：虽然目前尚未提出有效的解决方案，但即便是

将盐退回到填埋处置中，高氯飞灰经水洗后处置也

CN20I694958

U[P].2O1O.⑹王义春，熊运贵，张觊，蔡金山.一种通过水洗处置飞灰的方法.

实现了减量化的目标，比直接填埋具有更好的环境

中国:CN102126837A[P].2011.[7|马保国，苏华伟,李相国，等.城市垃圾焚烧飞灰预处理技术研究

效益。5结语[J

|.武汉理工大学学报,2013,35(4):22-26.目前我国已经开始大力推广水泥窑协同处置

飞灰项目.水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰不仅可以

实现垃圾焚烧飞灰处置.而且可以替代部分水泥原

罔李春萍，顾军•水泥窑处置垃圾焚烧飞灰中试研究|J

].水泥，

2012,(11):1-3.[9|门晶晶.水洗对焚烧飞灰中氯及重金属元素的脱除研究|J|.环境匸程,2012,30(2):104-10&O料,具有良好的社会经济和环境效益’低氯含量飞

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