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1、华新水泥窑处置三峡库区漂浮物介绍【中国水泥网】作者 : 王焕忠张江 单位 :华新水泥股份有限公司【2011-06-01 】摘要： 三峡工程蓄水后，大量的农田山林、百万移民旧址逐渐被淹没，多年堆积的生活垃圾、 天然杂物和工业垃圾随水而起；再加上汛期随雨水带入的农作物秸秆、杂草， 过往船只倾倒入江的垃圾，三峡库区形成了大量的漂浮物，并最终聚积于三峡大坝坝前。水面漂浮物不仅影响了三峡库区水质和水面清洁，威胁到航运安全，甚至影响到电厂的安全运行。1 三峡库区漂浮物情况介绍1.1 简介三峡工程蓄水后，大量的农田山林、百万移民旧址逐渐被淹没，多年堆积的生活垃圾、天然杂物和工业垃圾随水而起；再加上汛期随雨水
2、带入的农作物秸秆、杂草， 过往船只倾倒入江的垃圾， 三峡库区形成了大量的漂浮物，并最终聚积于三峡大坝坝前。水面漂浮物不仅影响了三峡库区水质和水面清洁，威胁到航运安全，甚至影响到电厂的安全运行。1.2 漂浮物的来源根据文献研究1 ，三峡库区漂浮物主要有4 个来源：汛期时随雨水冲刷带进江中的秸秆、柴草；沿江城镇流入长江的垃圾(长江沿岸城镇的垃圾场一般设在通往江面的坡地，坡上的垃圾不断滑落江中，形成一条条垃圾带)；过往船只倾倒入江的垃圾(长江航运业发展迅猛，长江水域过往船舶急剧增多，许多港口无垃圾接受设施或者设施不足导致船上垃圾便直接倾入江中或堆在江岸边) ；淹没城镇和地区多年堆积的生活垃圾、天然杂
3、物和工业垃圾。1.3 漂浮物的组成由于长江的通航以及沿江城市垃圾的排放，三峡漂浮物的成分较为复杂。据分析1 ，漂浮物的成分主要分为3 类：农作物秸秆、原木、稻草、麦草、树根等；包装用泡沫板块、废旧塑料制品、快餐盒等；少量人畜尸体、废旧船板、航标船等漂浮物。其中以原木、 秸秆和废旧塑料制品居多。上述几种漂浮物往往混杂、交织在一起， 随着季节和水位的变化，漂浮物的种类和数量亦随之发生变化。各种漂浮物所占的具体比例难以确定。1.4 数量 2三峡库区的漂浮物来量巨大，而且分布不均匀，主要集中在汛期，遇到暴雨时剧增；枯水期江面漂浮物较少；漂浮物随着入库流最的增大而逐渐增多。每年第 1 次洪水即 “桃花汛
4、 “首先带入长江较多的漂浮物，主要是枯水期(1 3 月) 产生的一些工业垃圾和生活垃圾。在主汛期， 洪水带来大量的漂浮物，主要是山林植被物和农作物秸秆等。 流域内发生大暴雨或山洪爆发时，往往将山上的木料、船板及动物残骸、航标船等大型漂浮物冲入江中。非汛期漂浮物较少，主要是船舶垃圾，即白色污染物和秸秆、树枝等。从入库流量来看，一般情况下，当长江来流量在25000m3/s以下时，漂浮物数量较少；来流量25000-30000m3/s时，漂浮物较多；来流量30000-40000m3/s时，特别是三峡区间暴雨洪水时，漂浮物数量骤然增大。汛期一场洪水的漂浮物常见量为3000 4000m3，多时可达7000
5、-10000m3。一般年份，三峡库区漂浮物数量每年约为20 万m3 。1.5 漂浮物的危害3长江上游大量漂浮物被洪水裹挟而下，迅速积聚在三峡大坝上游近坝水域，对库坝区水质以及三峡枢纽运行安全造成极大隐患。其主要危害如下：(1) 减少电站的发电量。漂浮物会随水流涌向电站发电机组的进水口前，形成大片厚厚的垃圾层， 堵塞进水口拦污栅，形成水头损失， 导致机组发电量大幅度减少。长江三峡水利枢纽左右厂房共安装26 台机组，单机 70 万 kW ， 总装机容量1820万 kW ， 年发电量 847亿 kW h。若因漂浮物堵塞拦污栅，产生1的水头损失，经济损失就非常巨大了。(2) 威胁电网的稳定。三峡水电站
6、在全国电网中的地位十分突出，如因漂浮物问题造成部分或全部机组停机，将对全国电网产生巨大的冲击，对电网的稳定构成严重威胁。(3) 影响船舶正常航行。长江是黄金水道，漂浮物过多会迫使航运中断或冲击江面导行设施，给水上交通造成困难。漂浮物的综合治理在某种程度上是长江水运畅通的重要方面。(4) 影响环境卫生。 漂浮物浸泡在水中，一部分会慢慢腐烂变质，产生有毒物质和气体，对水源和空气造成严重污染。(5) 破坏水面景观。 三峡库区是着名的风景区，水面上的漂浮物将造成人文景观的破坏，影响旅游区的经济发展。1.6 漂浮物的收集和打捞按三峡库区的清漂分工，重庆、湖北省的地方政府负责三峡水库以上长江支流的漂浮物清
7、理， 三峡总公司负责清理长江干流的漂浮物。自 2004年开始， 中国三峡总公司委托重庆市和湖北省地方政府在三峡库区干流进行清漂，主要清理方式为使用机械化清漂船和机驳船对漂浮物进行打捞并转运至垃圾填埋场处理。三峡总公司斥资建造了目前世界上最大的清漂船只 -“ 三峡清漂 1 号“( 一次清漂容积300m3)清理坝前漂浮物。从 2003年蓄水初期至2008年底，三峡水库坝前和库区干流清理漂浮物约185 万m3 。库区干流没有出现漂浮物大面积聚集和严重碍航现象、坝前没有因漂浮物而影响通航、发电，水库水环境得到了有效的保护。1.7 漂浮物的末端处置在华新漂浮物处置项目投产之前，三峡库区打捞上岸的漂浮物是
8、通过填埋的方式来处置。众所周知。填埋法占地面积大，对垃圾的减量化程度低，需做防渗处理，还要建沼气回收及渗滤液处理厂，容易对地下水及周围空气造成污染。基于固体废弃物“减量化、 资源化、无害化 “的管理原则，其使用比例正逐渐减小。除了填埋之外， 相关单位也曾考虑建垃圾焚烧发电厂来处置漂浮物，但这个方案投资大，运行费用高， 有二恶英和重金属的飞灰处理困难，而且尽管采用十分先进和复杂的净化系统，但烟气中仍会含有微量的二恶英排入大气。2 华新秭归公司水泥烧成工艺介绍华新水泥 ( 秭归 )有限公司位于湖北省秭归县郭家坝镇，三峡大坝上游50 公里，拥有长江黄金水道64 公里，水上运输便捷。秭归公司有日产40
9、00吨水泥熟料生产线一条，于 2008 年 1 月破士动工， 2009年 6月 30 日正式点火投产，采用双系列5 级旋风预热器带预分解炉的新型干法生产工艺，并有纯低温余热发电生产线，工程总投资8 亿元，年产水泥1807了吨。3 水泥窑协同处理废物优点3.1 废物协同处理在高耗能工业生产过程中使用其他行业所产生的废物，从而利用废物中所含的热能和矿物质， 以降低对自然资源的需求，实现节约资源和能源，降低温室气体排放等多重效益。主要应用领域就是在水泥、石灰或钢生产过程、火力发电或其他高耗能工厂的生产过程中使用废物。3.2 水泥窑协同处理废物及其优点水泥窑协同处理废物是指：在水泥生产过程中使用废物，
10、特别是在水泥熟料的高温烧成环节通过废物来代替一次燃料和原料，实现废物中的所含热能和矿物质的再利用。水泥窑协同处理废物具有以下明显的优势：(1) 窑系统的碱性环境和气流的高湍流度有利于气相中酸性气体的中和吸收。这种水泥窑内气体自中和清洁机理造成了诸如SO2 ， HCl 和大多数的重金属排放极低，但水银和铊除外。(2)1450的熟料烧成温度可以把废物高温焚烧后产生的灰渣固化到熟料中，尤其是还可以把重金属以化学键方式固化到熟料中。(3) 与其他技术相比，用高热值的废物来直接替代传统燃料(煤、石油 ) ，可以更高效地利用废物中含有的能量而废物中的无机成分可以替代传统原料。(4) 从整个社会效应看，废物
11、替代水泥生产过程的传统燃料(煤、石油 ) 和原料，可以实现自然资源的节约、温室气体的减排。4 漂浮物研究4.1漂浮物理化特性分析在查阅文献资料2 基础上，为详细了解三峡漂浮物的特性，我公司对三峡库区坝前漂浮物进行了多次取样分析，分析指标为物理组成、含水率和热值，分析结果见表1。表 1 湿漂浮物物理特性物理组成橡塑木竹纺织物水分25.48% 10.27% 3.77% 60.48% 热值湿基低位热值760.49kcal/kg 从表 1 可以看出，三峡漂浮物的物理组成主要为橡塑、木竹和纺织物这些密度小于水的固体废弃物，由于是从水里打捞上来，所以含水率较高，为60 左右，且以附着在固体废弃物表面的自由
12、水为主，经过半烘干至含水率为30 后，其特性分析结果见表2。表 2 半干漂浮物物理特性物理组成橡塑木竹纺织物水分45.13% 18.19% 6.68% 30.00% 热值湿基低位热值1797.23kcal/kg 将半干漂浮继续烘干至含水率为0 ，其特性分析结果见表3。表 3 全干漂浮物物理特性物理组成橡塑木竹纺织物 水分64.47% 25.99% 9.54% 0% 热值湿基低位热值 3223.93kcal/kg 对比表 1、表 2 和表 3 可以看出，湿漂浮物随着水分的减少，其热值有明显的增加。4.2对工艺方案的意义从下图可以看出：(1) 湿漂浮物高水含量抵消了可燃物热焓，致使湿漂浮物处置过程
13、仍需要外部燃料补充才能实现安全、环保处置之效果；(2) 半干漂浮物含水率接近30 ，水分的降低使具有较高热值的橡塑、木竹、 纺织物的热焓效果显现出来，可以实现靠漂浮物自身热焓来进行高温焚烧，不需要水泥窑补充额外燃料，可以完全实现处置的无害化，但不能实现资源化。 (3) 全干漂浮物热值已经达到低品质煤的水平，此时，漂浮物协同处理不仅可以实现“无害化”，其自身热焓还可以对水泥熟料煅烧工艺作出正的贡献，替代部分燃料，从而实现资源利用。(4) 综上，对漂浮物进行干燥势在必行，最佳干化热源就是水泥窑外排的约 120 左右的尾气。5 华新秭归公司水泥窑协同处理漂浮物项目及运行介绍5.1工艺介绍漂浮物处置流
14、程图(见下图 )：由于漂浮物是经由水面打捞，含水量超过60 ，直接入窑会增加热耗，影响熟料产量。为了降低漂浮物含水量，华新在有处置工艺的基础上，正在进行技术改造，拟利用水泥窑余热对破碎后的漂浮物进行干化处理，使漂浮物含水量降至10 以下。这样，漂浮物的热效应就从负的吸热变为正的放热，从而实现漂浮物处理和节能减排的双赢效果。5.2 项目介绍从 2008年开始， 华新水泥与三峡总公司接触，就利用水泥窑协同处理三峡库区漂浮物事宜进行技术沟通。经过三峡总公司多次比较，水泥窑协同处理漂浮物的技术方案在露天堆放、填埋和焚烧处理中脱颖而出，获得三峡总公司的认可。在技术可行的基础上，经过多轮商务谈判，华新水泥
15、与三峡总公司于2008年年底正式签署水泥窑协同处理三峡库区漂浮物的合同。华新水泥该项目于2009年初正式开工建设并于2010年初投入试运行。项目总投资 4100万元， 日接收处理能力为2000立方， 年处理能力为30 万立方。 从 2009年开工建设，到2010年 3 月份完成了设备安装和人员招聘；4 月份完成了人员的职业健康安全培训和操作技能培训；5 月份完成了设备联动试车及调试整改；6 月份完成了试烧物料的入库和预处理工作；7 月初就漂浮物的试烧，完成了中国环科院组织的检测工作；7 月初与宜昌市盛华盛贸易有限责任公司签订了漂浮物运输合同；7 月中旬完成了漂浮物卸载码头附近水域的清淤工作，7
16、 月 20 日开始处置漂浮物；7 月 30 日，针对漂浮物来量大的特点，开始建一1600平方米的堆场，8 月 20 日堆场建成投入使用；8 月 12 日，将平口抓斗换成了莲花抓斗；9 月 30 日秭归基地通过了漂浮物投烧暂行运行办法，将漂浮物的投烧量与中控和维修人员的绩效挂钩，加快漂浮物的处置；10 月底， 由于水分为50 左右的漂浮物进入水泥窑的平均喂料量为6-8t/h，超过此喂料极限会对生产造成很大影响。因此，秭归公司开始干化装置建设，耗时近60 天， 12 月底投入试运行。经过初步干化的漂浮物水分可以降低到30 左右，对水泥窑的影响大幅度降低，喂料量基本维持在10t/h。从 2010年 7 月 15 日( 第一船 ) 运抵秭归公司，到2010年 10 月 31 日(最后一船 )，秭归公司AFR车间共接收处置漂浮物近7 万方，漂浮物处置过程中无人身和设备安全事故发生。由于三峡工程举世瞩目漂浮物的处置也引起各方极高关往：该项目是国家科技部“十一五 “国家科技支撑计划重大项目示范工程；2010年 7 月 27 日，焦点访谈对
