Technologie zur Entsorgung von Flugasche aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen

Veröffentlichungszeit：2022-11-22 Quelle：Lithium Battery Recycling Machine Teilen：

        Mit der rasanten Urbanisierung und der stetigen Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung hat auch die Menge an städtischem Hausmüll rapide zugenommen. Im Jahr 2018 belief sich das nationale Entsorgungsvolumen für städtischen Hausmüll auf 228,018 Millionen Tonnen, wodurch das Problem der Behandlung und Entsorgung von Hausmüll große Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat. Die Stromerzeugung durch die Verbrennung von Hausmüll hat sich in China aufgrund der Vorteile einer deutlichen Reduzierung des Abfallaufkommens, des geringeren Bedarfs an Landressourcen und der Energiegewinnung allmählich zur vorherrschenden Methode der Hausmüllentsorgung entwickelt. Der von der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission und dem Ministerium für Wohnungsbau und Stadt-Land-Entwicklung veröffentlichte „13. Fünfjahresplan“ sieht vor, dass das nationale Ziel für die Stromerzeugung durch die Verbrennung von Siedlungsabfällen im Jahr 2020 bei 54 % liegt und die tägliche Verarbeitungskapazität der Siedlungsabfallverbrennung 591.400 Tonnen erreichen wird. Flügelasche aus der Verbrennung von Hausmüll (im Folgenden als Flügelasche bezeichnet) ist ein pulverförmiges Material, das aus dem Rauchgasreinigungssystem der Hausmüllverbrennung gewonnen wird und zu den gefährlichen Abfällen (Code HW18) gehört. In den letzten Jahren hat die Menge an Flugasche aufgrund des raschen Anstiegs des städtischen Hausmüllaufkommens zugenommen, und laut Prognosen des chinesischen Zementverbands wird die jährliche Flugascheproduktion in China bis zum Ende des 13. Fünfjahresplans etwa 10 Millionen Tonnen erreichen.

Die Bedeutung und Dringlichkeit der Entsorgung von Flugasche


        Flugasche enthält organische Schadstoffe wie Benzo(a)pyren, Benzanthracen, Dioxin und andere Schwermetalle wie Cr, Cd, Hg, Pb, Cu und Ni, bei denen es sich um hochgefährliche feste Abfälle handelt. Dioxine sind chlorierte tricyclische aromatische organische Verbindungen mit vielfältigen toxischen Wirkungen, die irreversibel teratogen, karzinogen und mutagen sind; Hg und seine Verbindungen sind extrem neurotoxisch und können schwere Schäden an mehreren Organen des menschlichen Körpers verursachen. Wenn Flugasche nicht ordnungsgemäß entsorgt wird, kann sie schwere toxische Schäden an der Umwelt verursachen. Im Jahr 2018 betrug das Volumen der Haushaltsabfälle in Peking 9,751 Millionen Tonnen und die Flugascheanfallmenge etwa 120.000 Tonnen, während die Kapazität der sicheren Deponiegrube des einzigen Unternehmens in Peking, das die Bedingungen für die Deponierung von Flugasche erfüllt, GTC Beijing Eco Island Technology Co. Das einzige Unternehmen in Peking, das die Bedingungen für die Deponierung von Flugasche erfüllen kann, Beijing Ecological Island Technology Co. Daher besteht ein dringender Bedarf, einen wirksamen Weg zu finden, um Flugasche effektiv zu entsorgen und Landressourcen zu schonen.

Herausforderungen bei der Entsorgungstechnik für Flugasche


        Die Zusammensetzung und die Bestandteile von Siedlungsabfällen unterscheiden sich erheblich von denen in Industrieländern, wodurch sie andere Eigenschaften aufweisen.

        1. Hoher Gehalt an Chlor. Die bei der Verbrennung von chlorhaltigen Kunststoffen in Siedlungsabfällen entstehenden sauren Substanzen wie Chlorwasserstoff reagieren mit den alkalischen Substanzen im Rauchgasreinigungssystem und gelangen in die Flugasche; zudem reichert sich das in Lebensmittelabfällen enthaltene Salz in der Flugasche an. Der hohe Chlorgehalt ist eines der auffälligsten Merkmale der Flugasche in China; so liegt der Chlorgehalt der Flugasche im Raum Peking beispielsweise bei über 20 %, und das Chlor in der Flugasche liegt hauptsächlich in Form von löslichen Chlorsalzen vor, wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid usw.

        2. Die Zusammensetzung ist komplex und schwankt stark. Neben Schwermetallen, Dioxinen und anderen giftigen und schädlichen Substanzen enthält Flugasche auch Kalzium, Silizium, Aluminium, Eisenoxide, Chlorsalze sowie Kohlenstoff-, Schwefel- und Phosphorelemente. Der Gehalt der einzelnen Substanzen (Elemente) in der Flugasche schwankt stark in Abhängigkeit von den Veränderungen der Hausmüllzusammensetzung, den Jahreszeiten, den Verbrennungsbedingungen, dem Reinigungsgrad der Rauchgase usw., was die Entsorgung und Aufbereitung von Flugasche erheblich erschwert.

Analyse des aktuellen Stands der Technik bei der Entsorgung von Flugasche
 


        1. Der allgemeine Stand der Technik. Gemäß dem vom Ministerium für Ökologie und Umwelt erarbeiteten Entwurf der „Technischen Spezifikation zur Kontrolle der Umweltverschmutzung durch Flugasche aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen“ (Entwurf zur Begutachtung) wird die Entsorgung von Flugasche in zwei Verfahren unterteilt: Deponierung und Verwertung. Die Deponierung ist die traditionelle Methode zur Entsorgung von Flugasche, während die Verwertung eine in den letzten Jahren entwickelte neue Behandlungsmethode ist. Vor der Entsorgung von Flugasche auf Deponien oder ihrer Verwertung ist eine geeignete Vorbehandlung der Flugasche erforderlich. Zu den derzeitigen Vorbehandlungstechnologien für Flugasche gehören das Waschen mit Wasser, die Verfestigung/Stabilisierung, das Hochtemperatursintern, das Hochtemperaturschmelzen und die Niedertemperaturpyrolyse.

        Dabei bezieht sich die Technologie der Verfestigung/Stabilisierung und Deponierung darauf, giftige und gefährliche Bestandteile in die Flugasche einzubinden, um sie zu überdecken oder chemisch inert zu machen, und sie anschließend zur Deponierung zu transportieren. Bei der Technologie der Mitverbrennung im Zementofen wird die Flugasche nach dem Waschen (Entfernung von Chlorsalzen) als Zementrohstoff verwendet, wobei die Dioxine durch Hochtemperaturverbrennung im Zementofen vollständig abgebaut und die Schwermetalle im Zementklinker verfestigt und stabilisiert werden, während das Waschabwasser behandelt und wiederverwendet wird. Bei der Hochtemperatur-Sintertechnologie wird eine Mischung aus Flugasche oder Rohstoffen wie industriellen festen Abfällen oder Ton hergestellt, die nach Zugabe von Additiven wie Flussmitteln und Bindemitteln auf den Schmelzpunkt der Flugasche erhitzt wird, um einen leichten, dichten Feststoff zu bilden, der als Keramikpellets verwendet werden kann. Bei der Plasmaschmelztechnologie wird eine Mischung aus Flugasche oder Rohstoffen wie festen Abfällen mit Additiven hergestellt, die dann unter Verwendung einer durch einen Plasmabrenner erzeugten Wärmequelle auf den Schmelzpunkt der Flugasche erhitzt und anschließend abgekühlt wird, um einen dichten Glaskörper zu bilden. Bei der Niedertemperatur-Pyrolysetechnologie werden Dioxine bei niedrigen Temperaturen aus der Flugasche entfernt, die anschließend als Ersatzrohstoff für die Herstellung von Baustoffprodukten verwendet wird. Im Allgemeinen wird die Verfestigungs-/Stabilisierungs-Deponietechnologie heute in großem Umfang bei der Entsorgung von Flugasche im Inland eingesetzt; die Mitverbrennung in Zementöfen ist eine Technologie zur Verwertung von Flugasche.
 

 
        Die neue Fassung des nationalen Verzeichnisses gefährlicher Abfälle, die am 1. August 2016 in Kraft trat, nimmt die Entsorgung von Flugasche in inländischen Deponien und die Mitverwertung in Zementöfen in die Liste der Ausnahmen auf, was darauf hindeutet, dass die Technologie der Verfestigung/Stabilisierung und Deponierung sowie die Mitverwertung in Zementöfen die von der chinesischen Regierung anerkannten Haupttechnologien für die Entsorgung von Flugasche sind.

        (1) Verfestigung/Stabilisierung – Deponierung. Gemäß der Norm zur Kontrolle der Umweltverschmutzung durch Deponien für gefährliche Abfälle (GB18598-2001) kann Flugasche in Deponien für gefährliche Abfälle abgelagert werden, nachdem sie die Stabilisierungsgrenzwerte erfüllt hat, und die 2008 überarbeitete und verkündete Norm zur Kontrolle der Umweltverschmutzung durch Deponien für Hausmüll (GB18598-2008) legt fest, dass Flugasche nach einer Vorbehandlung, die die Annahmebedingungen erfüllt, in separaten Deponieabschnitten abgelagert werden kann. Deponierung.

        Die Aushärtung/Stabilisierung ist die Vorbehandlungstechnologie für die Entsorgung von Flugasche auf Deponien, und ihre Hauptfunktion besteht darin, die Auswaschung von Schwermetallen aus der Flugasche zu kontrollieren und zu reduzieren. Die Aushärtungs-/Stabilisierungstechnologie umfasst hauptsächlich das Zementaushärtungsverfahren und das chemische Stabilisierungsverfahren, wobei das chemische Stabilisierungsverfahren in den letzten Jahren aufgrund seiner geringen Volumenvergrößerung und besseren Aushärtungswirkung häufiger erwähnt wurde; die üblicherweise verwendeten Chemikalien lassen sich in anorganische und organische Kategorien unterteilen, wobei anorganische Chemikalien hauptsächlich Gips, 

        Aushärtung/Stabilisierung – Die Deponierung ist derzeit eine gängige Methode zur Entsorgung von Flugasche aus der Hausmüllverbrennung, doch für den Vorbehandlungsprozess vor der Deponierung fehlen noch einheitliche technische Vorgaben. Das Ministerium für Wohnungsbau und Stadt-Land-Entwicklung koordiniert daher die zuständigen Stellen, um die Ausarbeitung von „Technischen Standards für die Aushärtung/Stabilisierung von Flugasche aus der Hausmüllverbrennung“ voranzutreiben.

        (2) Mitverwertung in Zementöfen. Im Rahmen der Anwendung der Mitverwertungstechnologie in Zementöfen wurden in China zwei Produktionslinien zur Flugascheentsorgung mit einer Gesamtjahreskapazität von 70.000 Tonnen errichtet, die beide die Produktionsstandards erfüllen und stabil laufen.

        Nach der Einführung der Mitverbrennung von Flugasche in Zementöfen entspricht die Auslaugungstoxizität von Schwermetallen im Zementklinker den Anforderungen der Technischen Spezifikation für die Mitverbrennung fester Abfälle in Zementöfen (GB30760-2014), die Schadstoffkonzentration in den Rauchgasemissionen liegt unter dem Grenzwert der Norm zur Kontrolle der Umweltverschmutzung bei der Mitverbrennung fester Abfälle in Zementöfen (GB30485-2013), und die Zementqualität entspricht der Norm für allgemeinen Silikatzement (GB175-2008).
        Aufgrund ihrer Vorteile wie vollständige Entsorgung, keine Sekundärverschmutzung und Ressourcennutzung wurde die Technologie der Mitverbrennung von Flugasche in Zementöfen von den Regierungsbehörden anerkannt und in die „Nationale Liste fortschrittlicher Technologien zur Vermeidung von Umweltverschmutzung im Bereich der Abfallwirtschaft“ aufgenommen, die 2017 vom ehemaligen Ministerium für Umweltschutz herausgegeben wurde, sowie in den „Katalog der Technologien und Produkte, deren Förderung und Anwendung in der Baustoffindustrie empfohlen wird“ (Version 2018–2019) aufgenommen, der eine nationale Initiative zur Förderung und Anwendung von Umweltschutztechnologien darstellt.

        3. Vergleich der gängigen Technologien. Die Technologien der Verfestigung/Stabilisierung und Deponierung sowie der Mitverbrennung in Zementöfen haben jeweils ihre eigenen Stärken; die Ergebnisse eines umfassenden Vergleichs hinsichtlich Umweltgefahren, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit usw. sind in der Tabelle dargestellt.

        Wie aus der nachstehenden Tabelle hervorgeht, weist die Technologie der Mitverbrennung in Zementöfen gegenüber der Technologie der Verfestigung/Stabilisierung und Deponierung deutliche Vorteile auf, da sie eine hohe Verwertungsquote aufweist, ein geringes Umweltrisiko birgt und keinen Flächenverbrauch verursacht.
 

        Analyse der Entwicklungstrends bei Technologien zur Entsorgung von Flugasche


        1. Etablierte Technologie. Die Technologie der Aushärtung/Stabilisierung und Deponierung ist in China die wichtigste Entsorgungsmethode für Flugasche. Diese Technologie beansprucht jedoch wertvolle Landressourcen, und es bestehen weiterhin hochgiftige Dioxine und Schwermetalle, was potenzielle Umweltrisiken mit sich bringt. In Zukunft könnte sie mit der Verbesserung der entsprechenden Normen und Technologien in kleinen und mittelgroßen Städten mit geringem Flugascheaufkommen und relativ reichlich vorhandenen Landressourcen zum Einsatz kommen.

        Die Technologie der Mitverbrennung in Zementöfen nutzt Zementöfen zur Entsorgung von Flugasche, wodurch eine schadlose Entsorgung und Ressourcenverwertung der Flugasche erreicht wird. Dies löst das Problem der „die Stadt umgebenden Abfälle“ und der „letzten Meile“ und fördert gleichzeitig die grüne Transformation der Zementindustrie, was erhebliche soziale und ökologische Vorteile mit sich bringt. Dank ausgereifter Technologie und eines perfekten Standardsystems ist die Mitentsorgung von Flugasche in Zementöfen die Technologie der Wahl für große und mittelgroße Städte mit Zementwerken und verfügt über gute Entwicklungsaussichten.

Derzeit hat die Beijing GTC Lushui Environmental Protection Technology Co., Ltd. der GTC Group nach jahrelanger Forschung und Entwicklung mit technischer Unterstützung des Beijing General Research Institute of Building Materials Science Co. eine vollständige Technologie zur Mitentsorgung von Flugasche in Zementöfen entwickelt.

        2. Weitere verwandte Technologien. Die Hochtemperatur-Sintertechnologie zeichnet sich durch eine hohe Dioxinabbaurate von über 95 % in der Flugasche aus, und das Sinterprodukt ist ein leichter und dichter Feststoff, der als Keramikpellets verwendet werden kann. Allerdings ist der Prozessablauf dieser Technologie komplizierter, die Abgasbehandlung schwieriger, es fällt mehr Sekundärflugasche an, und es sind zahlreiche technische Probleme zu bewältigen.

        Durch den Einsatz von Plasmaschmelzen lassen sich Dioxine und andere organische Schadstoffe in der Flugasche vollständig zersetzen, und es entsteht letztlich eine ungiftige und unschädliche Glasschlacke, die direkt für Baumaterialien verwendet werden kann. Aufgrund der hohen Entsorgungskosten, technischer Schwierigkeiten und des Problems der sekundären Flugasche befindet sich die Technologie derzeit jedoch nur in der Phase der Entsorgung in kleinem Maßstab; es ist noch ein langer Weg, bis die Technologie in der Praxis eingesetzt werden kann.

        Die Niedertemperatur-Entgiftungstechnologie wird derzeit nur von relativ wenigen Forschungseinrichtungen untersucht, der technische Reifegrad ist noch nicht hoch, und der Abbau von Dioxinen sowie die Kontrolle der Verschmutzung durch flüchtige Schwermetalle bei niedrigen Temperaturen stellen den technologischen Engpass dar.

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