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烧结砖隧道窑特性及共处置危险废物潜力的研究

文档作者：刘振森何捷聂卿崔敬轩萧瑛徐伟伟赵兰珍宋彤彤（文档来源：中国建筑材料科学研究总院		点击数：	更新时间： 2022年08月30日
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自1998 年国务院颁布了《国家危险废物名录》以来，
我国陆续发布《危险废物污染防治技术政策》、《危险废
物填埋污染控制标准》、《危险废物贮存污染控制标准》、
《GB 5085.7—2007 危险废物鉴别标准通则》，使得我国
对于危险废物的管理趋于规范和严格。危险废物处置方面，
目前我国采用的是专用设施危险物焚烧、填埋和现存工业
窑炉共处置两项并举的措施。由于缺乏对工业窑炉特性的
系统研究，它们的共处置危险废物潜力也不为人所知。本
文就烧结砖行业规模企业的主要烧成设备——隧道窑的热
工特性进行研究，并探讨其共处置危险废物的潜力。
1 烧结砖及隧道窑
烧结砖瓦行业是我国建材类重要行业，2012 年规模
以上企业烧结砖完成3429.70 亿块标砖，较上年同比增长
9.5%；烧结瓦产量完成110.83 亿片，同比增长0.9%[1]。
隧道窑是烧结砖行业类规模企业的主要烧成设备，其工作
结构可以分为预热带、烧成带、冷却带三部分。预热带，
通过借助烧成余热对砖坯进行预热、干燥、脱水以保证烧
成；烧成带，是对来自预热带的砖坯继续加热，实现矿物
熔融、结晶、固化，完成它的物理化学反应过程；冷却带，
通过送风机鼓入的空气对来自烧成区的砖进行冷却，并保
证其不炸裂。干燥后的砖坯，由摆渡车送到隧道窑预热
入口，之后，经过预热带的缓慢升温，到500℃时已逐渐
排除完自由水分和结晶水分；到570℃时，β- 石英相变
到α- 石英，产生0.8% 的体积膨胀[2]。此后，砖坯进入
1000~1200℃的烧成带烧制，烧成阶段一般保温时间较长，
以便有利于满足原料砖坯的要求。当砖进入冷却带后，随
着窑内温度降低，由于α- 石英相变到β- 石英和方石
英产生快速体积收缩等因素，会使砖出现裂纹，影响砖的
性能。为此，冷却应缓慢进行。
为保证砖的产量、质量和隧道窑的稳定操作，在生
产过程中必须有合适的烧制热工制度，即温度制度、气氛
制度以及压力制度，这些在探讨隧道窑共处置危险废物的
潜力过程中是首当其冲的；除此之外，我们还应关注隧道
窑砖坯停留时间、烟气等因素，综合评估隧道窑共处置危
险废物的潜力。
2 隧道窑共处置危险废物潜力
2.1 温度制度
隧道窑的温度制度，是砖在预热、烧成和冷却过程中，
为保证制品质量指标 （如尺寸、性能）的而设定烧成温度。
一般预热带温度范围为40~900℃，烧成带的温度范围为
900~1150℃ [3]，冷却带的温度范围为1150℃ ~ 出窑温度。
隧道窑的温度场如图1 所示。
图1 隧道窑温度场（窑长150m，有效高度1.4m）
目前，危险废物处置工程技术要求的依据是《HJ
2042-2014 危险废物处置工程技术导则》（以下简称导
烧结砖隧道窑特性及共处置危险废物潜力的研究
Study in characteristics and co processing hazardous waste potential for sintered brick tunnel kiln
刘振森 何 捷 聂 卿 崔敬轩 萧 瑛 徐伟伟 赵兰珍 宋彤彤
（中国建筑材料科学研究总院，北京 100024）
摘 要：本文就我国有关危险废物的管理现状和烧结砖行业现状作了简要介绍，在对烧结砖隧道窑的温度、压力、烟
气等特性进行研究的基础上，结合我国对危险废物处置要求，提出了对隧道窑的改进建议。
关键词：烧结砖；隧道窑；特性
Abstract：The management status for hazardous waste in our country, simultaneous with sintered brick industry, are introduced
briefly in this paper, Basing on the study of factors (temperatures, pressure, gas,etc.) for sintered brick tunnel kiln, and considering to
the restriction on hazardous waste treatment, suggestions which aim at improving tunnel kiln are provided.
Keywords：sintered brick；tunnel kiln；characteristics
中图分类号：TU522.064 文献标识码：B 文章编号：1003-8965(2014)06-0027-02
本研究成果受到环境保护部项目“工业窑炉共处置危险废物环境风险控制技术研究（201209023）”的资助。
节能环保
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则），其中，危险废物焚烧处置温度要求为：温度范围应
为750~1200℃。可以看出，隧道窑温度制度满足危废处
置温度的要求。
2.2 压力制度
隧道窑预热带为负压，烧成带为微正压，冷却带为
正压[4]。隧道窑压力值和分布是否合理，决定窑内气体流
量、窑温均匀程度和气氛维持状况。实践表明，预热带负
压不能过大，烧成带微正压操作，冷却带正压也不能过大。
还应强调的是，压力制度除与工作系统有关外，还与窑内
的烟气阻力有关。
导则中规定，对于采用焚烧技术处置危险废物，应
保证系统处于负压状态，以避免有害气体溢出。由于烧成
带采用微正压操作，这使得烧结砖隧道窑必须重新考虑整
体密闭性，同时应建立废气回窑设施，否则现阶段不适合
共处置危险废物。
2.3 物料停留
隧道窑的物料停留时间，即烧成周期约50 小时[5]，
烧成带物料停留时间为6~12 小时。导则中规定，危险废
物焚烧处置物料停留时间为：750~1200℃范围内，固体
停留时间应为30min~2h。可以看出，烧结砖隧道窑满足
物料停留时间的要求。
2.4 隧道窑烟气
隧道窑烟气温度为80~120℃，化学成分复杂，在烧
成过程中可逸出有害气体SO2 、HF、NOx、CO、HC1 等。
导则中规定焚烧处置系统产生的高温烟气应采取急冷措
施，烟气温度应在1s 内下降到200℃以下，减少烟气在
200~500℃温度区的停留时间，防止二噁英产生或二次生
成。尽管烟气温度满足需求，但是由于隧道窑烟气经过预
热带降温缓慢，所以必须建立合适的烟气冷却制度，否则
隧道窑共处置危废现阶段不满足烟气排放要求。
2.5 原料及设施
隧道窑的原料中，由于Mg、S 元素易造成砖“泛霜”
和“疏解粉碎”，影响砖的质量和成品率，因此，Mg、S
含量高的危险废物不能采用烧结砖隧道窑进行共处置。
导则中，其他对危险废物焚烧处置要求如下：
采用焚烧技术处置危险废物，焚烧处置设施应采用
技术成熟、自动化水平高、运行稳定的设备。
焚烧处置设施宜采取连续焚烧方式，并保证焚烧处
理量在额定处理量的60%~110% 内波动。
焚烧动力装置应满足最大负荷及各种意外情况下的
最大动力输送，宜取平均值的3~5 倍或以上。
可以看出，除了隧道窑自身外，还应建立并完善废
物来源及存储设施，改进焚烧设置技术，提高管理水平，
扩大窑动力负荷等，以达到隧道窑共处置危险废物的相关
要求。
3 结 语
为满足导则对处置危废的要求，应对危险废物成分
进行Mg、S 含量控制，同时对现有的烧结砖隧道窑和配
套系统进行如下改进：
1）重新考虑整体密闭性，同时应建立废气回窑设施；
2）建立合适的烟气冷却制度，以减少烟气在二噁英
产生温度区的停留时间。
3）建立并完善废物来源及存储设施，改进焚烧设置
技术，提高管理水平，扩大窑动力负荷。
参考文献
[1] 中国建筑材料工业年鉴2013 版[M]，北京：中国
建筑材料工业年鉴编辑部，2013 年，p136-137
[2] 晏拥华，尚江山，浅谈轮窑的热工制度和内燃烧
成[J]，砖瓦世界，2006，6：P30-32
[3] 张学功，隧道窑总体设计与烧成工艺（一）[J], 砖
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[4] 张美杰，程玉保，无机非金属材料工业窑炉
[M]，北京：冶金工业出版社，2008.74-75
[5] 孟永利，杨寰宇，邓磊，现代化烧结砖厂工艺探
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