一、水泥窯協同處置可燃廢棄物有哪些優勢?
1、水泥窯協同處置可燃廢棄物具備環保優勢。在水泥窯系統內長時間高溫的工況下,有害物質將被消解或熔融,重金屬元素被固化在熟料晶格中,不會發生滲析。與垃圾燃燒發電相比,水泥窯協同處置不產生任何廢渣,沒有二次污染。
關于旁路放風二噁英及窯灰污染問題,水泥窯協同處置垃圾配備的旁路放風系統采取了“放風排氯不排灰”的技術措施,且絕大多數放風都是間歇操作,旁路放風中的二噁英含量一般介于0.032~0.065ng-TEQ/Nm3,完全符合GB50295和GB30485的標準。同時,旁路窯灰量很少,只有其熟料產量的0.5%,且所有的旁路窯灰水泥廠可以全部自行消納干凈,沒有外排。
2、水泥窯協同處置可燃廢棄物具備成本優勢。與新建垃圾燃燒發電廠相比,水泥窯協同處置可充分利用水泥廠現有的裝備,只需適當增設若干廢棄物預處理設施,就能在不影響熟料生產的情況下處置生活垃圾。同時,經過處理的可燃廢棄物能夠替代一部分化石燃料(如煤粉等),節省水泥廠原料開支。
3、水泥窯協同處置可燃廢棄物具備熱能利用率高的優勢。水泥窯中的能量轉換過程是在密閉簡單直接的狀態下進行的,能量轉換中的損耗少,而垃圾發電廠則需鍋爐燃燒生成蒸汽推動汽輪機發電,中間經過了多重能量轉換,損失較大。有專家估計,水泥窯中廢棄物中全部熱能的有效利用率可達60%左右,而垃圾發電的僅20%左右。
4、水泥窯協同處置可燃廢棄物對各種性能廢棄物的適應性很強。由于水泥窯的產量很大,以5000t/d的窯為例,每24小時喂入窯內的生料和煤粉等物料接近10000噸,窯內溫度高,熱容量大,熱力強度高,對外加可燃廢棄物可能引起的系統變化具備較強的承受力,如物流、氣流、溫度場、壓力場等各種參數都控制在可操作范圍。另外,水泥窯的巨大體量也使其對各種性能可燃廢棄物的適應性也比較強,足以保障工況穩定生產正常。
二、水泥窯協同處置可燃廢棄物的限制主要有哪些?
利用水泥窯爐協同處置廢棄物,首先要求工藝上的“協同”,這就意味著并非所有廢棄物都可接納用于協同處理。只有做到如下幾個方面的控制,滿足水泥正常生產工藝才能處置:
1、高溫焚燒后各種廢棄物灰燼化學組分,包括微量元素和干擾元素(鉀、鈉、硫、氯、磷)及其波動范圍需要得到控制,以滿足水泥熟料產品質量要求;
2、廢棄物所含對金屬和耐火材料具有較強腐蝕性的元素,如鹵族元素(氟、氯、溴、碘)、重金屬(鋅、鉛、鉻)等必須得到控制,以確保生產設備的安全運行;
3、處置過程中,必須滿足各項環保指標控制要求,以確保不會生成影響環境的污染物。
三、我國水泥窯協同處置的發展歷史
2000年前后,北京水泥廠、上海萬安水泥公司開始批量化處理危險廢棄物。
2009年,廣東粵堡水泥廠(現屬華潤)水泥窯協同處置污泥的項目在2000t/d窯上投產,至今已擴展危廢處理。
2010年,我國第一套水泥窯燒垃圾的KK系統在海螺銅陵水泥廠的1臺5000t/d級窯上投產成功,經海螺消化吸收后更名為CKK系統,至今已有約20套CKK系統投產,在建的有多套。該技術來源于海螺收購的日本川崎公司KK(KawashakiKiln,氣化爐)系統的制造許可權和專利權。
2012年,華新水泥集團協同處置長江三峽漂浮物、污泥和垃圾的幾個項目陸續投產。至今華新已擁有約12條協同處置生產線,另有多條線正在建設之中。
2013年,中材南京院在溧陽水泥廠研發成功了燒垃圾生產線,至今已投產了約8條線,在建的也有多條。
2014年,發改環資【2014】884號文發布,工信部、住建部、發改委、科技部、財政部、環保部六部委決定聯合開展試點及評估,這意味著水泥窯協同處置生活垃圾得到國家層面的認同。
2015年,華潤與丹麥史密斯公司、北京藍天眾成環保公司合作研發的“機械生物預處理+熱盤爐(MBH)系統”的水泥窯協同處置垃圾項目,在廣西紅水河水泥廠投產成功,另有三套MBH系統于近期投產。
據不完全統計,2017年我國已有近50臺水泥窯兼燒生話垃圾,協同處置能力約500萬噸原生垃圾,兼燒市政污泥的水泥窯有近30臺,年處置量約230萬噸,另外還有已獲兼燒危廢資質的水泥廠30余家,核準能力152萬噸每年。全國協同處置垃圾和/或污泥、危廢的水泥窯已有100多臺,占水泥窯總數的6%以上。
在技術方面,我國已經研發成功了海螺(CKK)、華新(多點協同)、金隅(分質處理)、中材(溧陽)、華潤(MBH)五種型式協同處置生活垃圾技術,建設示范性技術與配套裝備43條生產線,協同處置汚泥、危廢等33條生產線。總體技術成熟可靠,已具備應對處置絮狀、粒狀、塊狀、漿狀等不同形態和干濕、軟硬、粘結、纏繞、磨蝕、腐蝕、危險等不同性能可燃廢棄物的能力和實力。水泥窯協同處置可燃廢棄物用作替代燃料,對于實現熟料生產的化石燃料“零消耗”具備極大的現實意義。
四、我國水泥窯協同處置可燃廢棄物的經濟效益怎么樣?
2016年我國近76臺水泥窯協同處理原生垃圾約300多萬噸,污泥和危廢等約360萬噸,結果是其用作替代燃料對全國熟料總熱耗的貢獻率(即對熟料煤耗的替代率)為1.8%。與美國的13%、日本的22%、英國的51%、德國的68%、挪威的90%相比,差距甚大。我國設定的目標是在2020年協同處置的水泥窯達到10%~15%(約200臺),對熟料煤耗的替代率達20%以上。
究其原因,我國目前已利用的城市垃圾、市政污泥和危廢均屬低熱值廢物,對水泥企業而言,處置這類廢物其環保效益、社會效益遠遠大于經濟效益。發達國家水泥窯協同處置可燃廢棄物的種類很廣,各種高中低熱值的廢棄物比例較均衡。
如果高熱值廢棄物得到充分利用,我國水泥窯協同處置對熟料煤耗的替代率將大大上升。例如廢輪胎、石油焦、油田污染土、廢機油、廢油墨等,其中的廢輪胎對水泥窯的熱耗貢獻率比煤還高,1噸廢輪胎相當于1.14噸標煤,是原生垃圾的10~12倍,其它的油田污染土和廢機油等大致可達5~6倍,而且它們的前處理工序比垃圾簡單很多,使用成本更低。對水泥企業來說,如果利用高熱值廢棄物作為替代燃料,在發揮基本相同的環保效益和社會效益的情況下,可以較顯著地提升其經濟效益。
五、水泥窯協同處置可燃廢棄物對垃圾發電行業有哪些影響?
生活垃圾焚燒發電已先入為主進入國家政策,但是由于種種原因,推進并不順利。采用垃圾焚燒會出現社會大眾非常敏感的二噁英排放問題,一些城市在垃圾焚燒廠選址方面成為問題焦點。同時,水泥窯協同處置技術在國內創新發展時,在科學性、合理性方面卻不斷受到種種質疑和懷疑,與垃圾發電行業的抵制有關,原因就在于動了某些利益集團“奶酪”。
生活垃圾焚燒不僅得到國家支持,中央政府還對垃圾焚燒發電上網電價給予補貼,減輕了地方政府的負擔,但地方政府還需要在土地、投資、環保、社會認可等方面承擔較大責任。在技術經濟方面,垃圾焚燒發電項目不僅投資很大,還受到規模經濟的限制。顯然,垃圾焚燒發電不可能完全適用于中小城市的生活垃圾處置。
根據歐盟的經驗,水泥窯協同處置生活垃圾數量約占垃圾總量的10%左右為宜;垃圾發電仍然是消納生活垃圾的最主要技術途徑。實際上,水泥窯協同處置可燃廢棄物的種類和范圍很大,適應性很強,并不僅僅局限在垃圾上,所以與垃圾發電行業有很大的共存空間。