Tecnología de eliminación de cenizas volantes de incineración de residuos domésticos

Tiempo de liberación：2022-11-22 Source：Recicladora de baterías de litio Compartir：

        Con el rápido desarrollo de la urbanización y la creciente mejora del nivel de vida de las personas, la cantidad de generación de residuos domésticos urbanos también ha aumentado rápidamente, y el volumen nacional de eliminación de residuos domésticos urbanos alcanzó los 228,018 millones de toneladas en 2018, y el problema del tratamiento y la eliminación de residuos domésticos ha atraído mucha atención. La generación de energía de incineración de residuos domésticos se ha convertido gradualmente en la forma principal de eliminación de residuos domésticos en China debido a las ventajas de reducción obvia, menos recursos de tierra y realización de energía. El "XIII Plan Quinquenal" publicado por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano y Rural indica que el objetivo nacional para la generación de energía a partir de la incineración de residuos domésticos urbanos es del 54% en 2020, y la escala de tratamiento diario de la incineración de residuos domésticos alcanzará las 591.400 toneladas. Las cenizas volantes de incineración de residuos domésticos (en adelante, cenizas volantes) son un material en polvo recogido del sistema de depuración de gases de combustión de la incineración de residuos domésticos, que pertenece a los residuos peligrosos (código HW18). En los últimos años, con el rápido crecimiento de la generación de residuos domésticos urbanos, la cantidad de cenizas volantes generadas está aumentando, y según la proyección de la Asociación China del Cemento, a finales del XIII Plan Quinquenal, la generación anual de cenizas volantes en China alcanzará unos 10 millones de toneladas.

Importancia y urgencia de la eliminación de las cenizas volantes


        Las cenizas volantes contienen contaminantes orgánicos como benzo(a)pireno, benzantraceno, dioxinas y otros metales pesados como Cr, Cd, Hg, Pb, Cu y Ni, que son residuos sólidos altamente peligrosos. Las dioxinas son compuestos orgánicos aromáticos tricíclicos clorados con múltiples efectos tóxicos, que son irreversiblemente teratogénicos, carcinogénicos y mutagénicos; el Hg y sus compuestos son extremadamente neurotóxicos y pueden causar graves daños en múltiples órganos del cuerpo humano. Si las cenizas volantes no se eliminan adecuadamente, pueden causar graves daños tóxicos al medio ambiente. En 2018, el volumen de eliminación de residuos domésticos de Pekín fue de 9,751 millones de toneladas y la generación de cenizas volantes fue de unas 120.000 toneladas, mientras que la capacidad de la fosa de vertido seguro de la única empresa de Pekín que cumple las condiciones para el vertido de cenizas volantes, GTC Beijing Eco Island Technology Co. La única empresa de Pekín que puede cumplir las condiciones para verter cenizas volantes, Beijing Ecological Island Technology Co. Por lo tanto, es urgente encontrar una forma eficaz de eliminar las cenizas volantes y ahorrar recursos del suelo.

Dificultades de la tecnología de eliminación de cenizas volantes


        La producción y los componentes de los residuos domésticos son muy distintos de los de los países desarrollados, lo que hace que tengan características diferentes.

        1. Alto contenido del elemento cloro. Las sustancias ácidas, como el cloruro de hidrógeno, producidas por la incineración de plásticos clorados en los residuos domésticos reaccionan con las sustancias alcalinas del sistema de limpieza de gases de combustión y entran en las cenizas volantes, y la sal de los residuos alimentarios también se enriquece en las cenizas volantes. El alto contenido de cloro es una de las características más obvias de las cenizas volantes en China, por ejemplo, el contenido de cloro de las cenizas volantes en el área de Beijing es superior al 20%, y el cloro en las cenizas volantes existe principalmente en forma de sales de cloro solubles, como cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de calcio, etc.

        2. La composición es compleja y fluctúa mucho. Además de metales pesados y dioxinas y otras sustancias tóxicas y nocivas, las cenizas volantes también contienen calcio, silicio, aluminio, óxidos de hierro, sales de cloro y elementos de carbono, azufre y fósforo. El contenido de cada sustancia (elemento) en las cenizas volantes fluctuará enormemente con los cambios de los componentes de los residuos domésticos, las estaciones, las condiciones de incineración, el nivel de depuración de los gases de combustión, etc., lo que traerá grandes dificultades al tratamiento de las cenizas volantes.

Análisis de la situación actual de la tecnología de eliminación de cenizas volantes


        1. Situación general de la tecnología. Según la Especificación Técnica para el Control de la Contaminación por Cenizas Volantes de la Incineración de Residuos Domésticos (borrador para revisión) que está elaborando el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente, la eliminación de las cenizas volantes se divide en dos formas: en vertederos y mediante recursos. El vertido es el método tradicional de eliminación de cenizas volantes, mientras que la valorización es un nuevo método de tratamiento desarrollado en los últimos años. Antes de la eliminación de las cenizas volantes en vertedero o la utilización de recursos, es necesario un pretratamiento adecuado de las cenizas volantes. Las tecnologías actuales de pretratamiento de las cenizas volantes incluyen el lavado con agua, la solidificación/estabilización, la sinterización a alta temperatura, la fusión a alta temperatura y la pirólisis a baja temperatura.

        Entre ellas, la tecnología de solidificación/estabilización-vertedero se refiere a la inclusión de componentes tóxicos y peligrosos en las cenizas volantes para cubrirlas o hacer que parezcan químicamente inertes, y después entrar en el vertedero para su depósito. La tecnología de co-eliminación en el horno de cemento consiste en utilizar las cenizas volantes como materia prima de cemento tras su lavado (eliminación de sales de cloro), y a continuación descomponer completamente las dioxinas mediante cocción a alta temperatura en el horno de cemento, y solidificar y estabilizar los metales pesados en el clínker de cemento, mientras que las aguas residuales procedentes del lavado se tratan y reutilizan. La tecnología de sinterización a alta temperatura es una mezcla de cenizas volantes o materias primas como residuos sólidos industriales o arcilla, que se calienta hasta el punto de fusión de las cenizas volantes tras añadir aditivos como fundentes y aglutinantes para formar un sólido denso y ligero que puede utilizarse como granulado cerámico. La tecnología de fusión por plasma consiste en una mezcla de cenizas volantes o materias primas como residuos sólidos, con aditivos, que se calientan hasta el punto de fusión de las cenizas volantes mediante una fuente de calor generada por un soplete de plasma, y después se enfrían para formar un cuerpo de vidrio denso. La tecnología de pirólisis a baja temperatura consiste en eliminar las dioxinas de las cenizas volantes a bajas temperaturas y utilizarlas después como materia prima sustitutiva para la fabricación de productos de materiales de construcción.

En general, la tecnología de solidificación/estabilización-vertedero se utiliza ahora ampliamente en la eliminación nacional de cenizas volantes; la co-eliminación en hornos de cemento es una tecnología de utilización de recursos de cenizas volantes desarrollada con éxito en los últimos años; la sinterización a alta temperatura y los pellets cerámicos se utilizan actualmente en la eliminación de cenizas volantes en Tianjin; la fusión por plasma, como una forma importante de fusión a alta temperatura de cenizas volantes, se ha probado a media escala en los últimos años; la pirólisis a baja temperatura es una tecnología emergente de tratamiento de cenizas volantes, y las unidades pertinentes están trabajando en ella. La pirólisis a baja temperatura es una tecnología emergente de eliminación de cenizas volantes, y las unidades pertinentes están llevando a cabo las investigaciones pertinentes.
 

 
        La nueva versión del Inventario Nacional de Residuos Peligrosos, que entró en vigor el 1 de agosto de 2016, incluye el proceso de eliminación de cenizas volantes en vertederos nacionales y el coprocesamiento en hornos de cemento en la gestión de la lista de exenciones, lo que indica que la tecnología de solidificación/estabilización-vertedero y el coprocesamiento en hornos de cemento son las tecnologías principales para la eliminación de cenizas volantes reconocidas por el gobierno chino.

        (1) Solidificación / estabilización - vertedero. Según la Norma de Control de la Contaminación en Vertederos de Residuos Peligrosos (GB18598-2001), las cenizas volantes pueden depositarse en vertederos de residuos peligrosos tras cumplir el límite de control de estabilización, y la Norma de Control de la Contaminación en Vertederos Sanitarios para Residuos Domésticos (GB18598-2008), que fue revisada y promulgada en 2008, estipula que las cenizas volantes pueden depositarse en unidades separadas de vertederos tras un tratamiento previo para cumplir los requisitos de admisión. Vertedero.

        El curado/estabilización es la tecnología de pretratamiento para la eliminación de cenizas volantes en vertederos, y su función principal es controlar y reducir la lixiviación de metales pesados en las cenizas volantes. La tecnología de curado/estabilización incluye principalmente el método de curado con cemento y el método de estabilización química, de los cuales el método de estabilización química ha sido más frecuentemente reportado en los últimos años debido a su pequeño aumento de volumen y mejor efecto de curado, y los productos químicos comúnmente utilizados se pueden dividir en categorías inorgánicas y orgánicas, los productos químicos inorgánicos incluyen principalmente yeso, fosfato, sulfuro (tiosulfato de sodio, sulfuro de sodio), ferrato, silicato, gel de sílice, cal, etc., y productos químicos orgánicos Los agentes orgánicos incluyen principalmente sales de mercaptoamina, polímeros vinculados a EDTA, citrato, polifosfatos, derivados del quitosano, etc.

        Curado / estabilización - el vertedero es actualmente una forma común de eliminación de cenizas volantes domésticas, pero en el proceso de pretratamiento antes del vertedero sigue faltando una especificación técnica unificada, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural está organizando las unidades pertinentes para intensificar el desarrollo de "normas tecnológicas de tratamiento de curado / estabilización de cenizas volantes de incineración de residuos domésticos".

        (2) Coeliminación en hornos de cemento. En la aplicación de la tecnología de eliminación conjunta en hornos de cemento, se han construido en China dos líneas industriales de producción de eliminación de cenizas volantes con una capacidad anual total de 70.000 toneladas, y ambas han alcanzado los estándares de producción y un funcionamiento estable.

        Tras la adopción de la codisposición de cenizas volantes en el horno de cemento, la toxicidad por lixiviación de metales pesados en el clínker de cemento cumple los requisitos estándar de la Especificación Técnica para la Codisposición de Residuos Sólidos en el Horno de Cemento (GB30760-2014), la concentración de contaminantes en la emisión de gases de combustión es inferior al valor límite de la Norma de Control de la Contaminación por Codisposición de Residuos Sólidos en el Horno de Cemento (GB30485-2013), y la calidad del cemento cumple la norma del Cemento de Silicato General (GB175-2008). GB175-2008).

        Con las ventajas de la eliminación completa, la ausencia de contaminación secundaria y la utilización de recursos, la tecnología de codisposición de cenizas volantes en el horno de cemento ha sido reconocida por los departamentos gubernamentales y seleccionada en la Lista Nacional de Tecnologías Avanzadas de Prevención de la Contaminación en el campo de la gestión de residuos sólidos emitida por el antiguo Ministerio de Protección Ambiental en 2017 y el Catálogo de Tecnologías y Productos del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información Alentados a ser Promovidos y Aplicados en la Industria de Materiales de Construcción (versión 2018-2019), que es un nacional Fomentar la promoción y aplicación de tecnologías de protección ambiental.

        3. Comparación de las principales tecnologías. Las tecnologías de solidificación/estabilización-vertedero y de co-eliminación en horno de cemento tienen sus propios puntos fuertes, y los resultados de una comparación exhaustiva en términos de riesgos medioambientales y fiabilidad, economía, etc. se muestran en la tabla.

        Como se muestra en la tabla siguiente, la tecnología de co-eliminación en horno de cemento tiene ventajas obvias sobre la tecnología de solidificación/estabilización-vertedero debido a su alta utilización de recursos, su bajo riesgo medioambiental y la no ocupación de terrenos.
 

        Análisis de la tendencia de desarrollo de la tecnología de eliminación de cenizas volantes


        1. Tecnología principal. La tecnología de curado/estabilización-eliminación en vertedero es el principal método de eliminación de cenizas volantes en China, pero esta tecnología ocupa valiosos recursos de tierra, siguen existiendo dioxinas y metales pesados altamente tóxicos y existen riesgos potenciales para el medio ambiente. En el futuro, con la mejora de las normas y tecnologías pertinentes, podrá aplicarse a ciudades pequeñas y medianas con baja generación de cenizas volantes y recursos de tierra relativamente abundantes.

        La tecnología de co-eliminación en hornos de cemento utiliza los hornos de cemento para eliminar las cenizas volantes, realizando la eliminación inofensiva y la utilización de recursos de las cenizas volantes, y resolviendo el problema de la "basura que rodea la ciudad" y "la carretera del último kilómetro", al tiempo que promueve el desarrollo de transformación verde de la industria del cemento, con importantes beneficios sociales y medioambientales. Beneficios sociales y medioambientales. Con una tecnología madura y un sistema estándar perfecto, la eliminación conjunta de cenizas volantes en el horno de cemento es la tecnología elegida por las ciudades grandes y medianas con fábricas de cemento y tiene buenas perspectivas de desarrollo.

        En la actualidad, la empresa Beijing GTC Lushui Environmental Protection Technology Co., Ltd. del Grupo GTC ha creado una tecnología completa de eliminación conjunta de cenizas volantes en hornos de cemento tras años de investigación y desarrollo con el apoyo técnico del Instituto General de Investigación de Ciencia de Materiales de Construcción de Beijing Co.

        2. Otras tecnologías relacionadas. La tecnología de sinterización a alta temperatura se caracteriza por una elevada tasa de degradación de dioxinas en las cenizas volantes, superior al 95%, y el producto sinterizado es un sólido ligero y denso, que puede utilizarse como pellets cerámicos, pero la ruta de proceso de esta tecnología es más complicada, el tratamiento de los gases de cola es más difícil, se producen más cenizas volantes secundarias, y hay muchos problemas técnicos que superar.

        El uso de la fusión por plasma puede descomponer completamente las dioxinas y otros contaminantes orgánicos en las cenizas volantes, y en última instancia, producir escoria de cuerpo de vidrio no tóxico e inofensivo puede ser utilizado directamente para materiales de construcción, pero la tecnología debido al alto costo de la eliminación, las dificultades técnicas, y el problema de las cenizas volantes secundarias, se encuentra actualmente sólo en la etapa de eliminación a pequeña escala, la tecnología tiene un largo camino por recorrer para promover la aplicación.

        La tecnología de desintoxicación a baja temperatura cuenta actualmente con relativamente pocas unidades de investigación, la madurez técnica no es alta, la degradación a baja temperatura de las dioxinas y el control de la contaminación por metales pesados volátiles es el cuello de botella de su tecnología.

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