固废（固体废物）作为替代燃料（SRF/RDF）或替代原料（SRA）在回转窑（尤其是水泥回转窑）中的应用，是资源循环利用和减少碳排放的重要途径。

1. 降低燃料成本和化石燃料依赖：

 固废（如废塑料、废轮胎、废油、废溶剂、生物质废弃物等）通常比传统化石燃料（煤、石油焦）便宜。使用可以显著降低燃料成本。 减少对进口化石燃料的依赖。

2. 环保效益与资源化：

回转窑提供了安全、有效的处置固废途径（高温焚烧、无机物矿化），避免了填埋或不当处置带来的环境风险（土壤、地下水污染，温室气体排放）。

生物质基固废（如废木材、农业废弃物）燃烧释放的CO2被视为生物源碳，不计入化石碳排放。即使是非生物质固废，替代化石燃料也能直接减少化石CO2排放。

某些含矿物质成分的固废（如粉煤灰、炉渣、铸造砂、污染土壤）可以作为替代原料，减少对天然石灰石、粘土、铁粉等原料的开采。

3. 热值贡献：许多固废（如废塑料、废轮胎）具有较高的热值，可以有效提供煅烧所需的热量。

4. 替代部分原料成分：某些工业废渣（如钢渣、赤泥、粉煤灰）含有水泥熟料所需的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分，可以部分替代传统原料，调整生料配比。

固废使用的负作用与挑战

1. 成分复杂性与波动性：固废来源广泛，成分极其复杂且波动大。直接导致热值波动，影响窑内热工制度的稳定性，导致温度波动，影响熟料质量和能耗。

灰分成分和含量波动：影响熟料的矿物组成（C3S, C2S, C3A, C4AF）、液相量、易烧性，进而影响熟料强度、凝结时间等性能。灰分中可能含有对水泥性能不利的元素（如过量P2O5, ZnO, TiO2）。

固废中可能含有较高浓度的氯(Cl)、硫(S)、碱金属(K, Na)、重金属(Pb, Cd, Hg, Cr, Zn, Tl等)、磷(P)等。这些元素在窑系统内循环富集，带来一系列问题。

2. 有害元素（Cl, S, K, Na）的影响：结皮、堵塞和结圈。Cl、S、K、Na等挥发性元素在窑系统的预热器、分解炉等低温区域（通常在600-900°C）会反复挥发-冷凝-富集，与生料反应形成低熔点化合物（如KCl, NaCl, K2SO4, CaSO4），导致严重的结皮、堵塞和窑内过渡带结圈。显著降低窑的运转率，增加清理维护和成本。

过量的碱会降低熟料中C3S含量，增加游离CaO，影响熟料强度和凝结时间。Cl含量过高可能影响水泥的凝结和耐久性（钢筋锈蚀风险）。

排放控制压力，需要更严格地控制废气中SOx、HCl、碱金属盐以及可能形成的二噁英（虽然水泥窑高温和长停留时间能有效破坏二噁英前驱体，但原料中的Cl和重金属是其生成的潜在因素）的排放。

3. 重金属的影响：水泥窑高温和碱性环境能将大部分重金属固化在熟料矿物晶格或玻璃体中，是有效的固化手段。部分挥发性重金属（Hg, Tl, Cd等）会随废气排出，需高效的尾气处理系统（如活性炭喷射+袋式除尘）控制

需监控熟料中重金属浸出浓度，确保符合环保标准，不影响水泥产品的环境安全性。重金属在窑系统的循环富集也可能加剧结皮。

4. 燃烧特性差异：物理形态多样， 固废形态（块状、颗粒、粉末、液体）差异大，影响其输送、喂入和在窑内的燃烧。

燃烧速率不同， 部分固废（如大块废轮胎、高水分废弃物）可能燃烧速度慢或不完全，导致局部还原气氛，在窑内形成局部缺氧区（特别是窑尾或主燃烧区下游），增加CO生成，降低热效率，并可能将硫酸盐还原为硫化物（产生SO2“穿透”或异常排放），甚至将高价铬还原为更易溶、毒性更大的六价铬(Cr6+)。不完全燃烧造成能量损失。

可燃气体（CO, H2, CH4等）在预热器系统积聚有爆炸风险。

火焰特性改变，替代燃料的热值、挥发分含量、灰分特性会影响火焰的形状、长度、温度和刚度，进而影响窑皮稳定性、物料烧成带停留时间和熟料质量。需要调整燃烧器设计和操作参数。

5. 操作与维护难度增加。操作员要更频繁地调整参数（喂料量、一次风、燃烧器位置等）应对固废带来的波动。

高硫、高碱、高氯的环境以及可能出现的还原气氛，会加速窑内耐火砖的化学侵蚀和机械磨损。

固废中可能含有的硬质颗粒或未燃尽的物质会增加输送设备、燃烧器喷头的磨损。灰分和凝结物增加预热器、风管、除尘器的堵塞风险。

6. 预处理要求：为了安全、稳定、高效地使用固废，通常需要复杂的预处理系统（破碎、筛分、分选、干燥、均化、成型等），这增加了初始投资和运营成本。

 应对措施与优化方向

严格的固废分类与预处理：控制入窑固废的质量（热值、水分、氯、硫、重金属含量）、粒度和均质性是关键。

优化替代燃料的投加点：根据固废特性（挥发分含量、燃烧速度）选择合适的投加位置（窑头主燃烧器、窑尾烟室、分解炉）。挥发分高、易烧尽的固废更适合在分解炉投加。

燃烧器改造与操作优化：使用适合多燃料燃烧的燃烧器，优化一次风、二次风比例和旋流强度。

先进的工艺控制系统：利用在线分析仪（生料、煤粉/固废热值、废气成分）和先进控制算法（如模型预测控制）实现更快速精准的调节。

加强过程监测：密切监控关键参数（温度、压力、O2、CO、NOx、SO2等）和窑系统状态（结皮情况）。

旁路放风：当系统内有害元素（主要是Cl、碱）富集过高时，从窑尾或预热器抽取部分高温气体并冷却处理（急冷），将挥发性盐类收集下来排出系统，是解决结皮堵塞的有效手段，但会损失热量和物料。

耐火材料升级：选用更耐侵蚀的耐火砖。

强化废气处理：确保高效的除尘、脱硫（如湿法、半干法）、脱硝（SNCR/SCR）和重金属/二噁英控制设施（活性炭/熟料粉喷射+高效袋式除尘）有效运行。

总之，固废在回转窑煅烧中的应用是实现循环经济和低碳生产的重要路径，带来了显著的经济和环境效益。然而，其复杂的成分和波动性也给煅烧过程带来了严峻挑战，主要体现在热工制度稳定性、有害元素循环（结皮堵塞）、燃烧控制、熟料质量保证、排放控制和设备维护等方面。成功应用的关键在于：

1. 源头控制：严格筛选和预处理固废，保证其质量相对稳定可控。

2. 过程优化：通过技术改造（燃烧器、投加点）、先进控制、操作策略调整（如旁路放风）来适应固废的特性。

3. 末端治理：确保强大的废气净化系统有效运行。

4. 精细管理：建立完善的固废接收、检测、储存、喂料和质量监控体系。

只有综合运用以上措施，才能最大限度地发挥固废利用的效益，同时将其对回转窑煅烧过程的负面影响降至最低，实现安全、稳定、高效、环保的生产运行。