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昊磐节能|水泥窑协同处置生活垃圾,到底行不行?
浏览: 发布日期:2017-11-27

近年来,水泥窑协同处置生活垃圾等固体废弃物已经得到国家的明确支撑,但是业内对这一处置路线的可行性却争议不断。

协同处置关键在第二步

  必须研究确定水泥窑协同处置生活垃圾的最大加入比例

  能否也应该像垃圾焚烧那样享受额外的政策优惠和价格补帖

  如何有效防止今天产能不足,明天工厂不保,以及间隙性停产的长期运营风险

  能否在业内形成共识,确定一种重点推广应用的主流工艺技术

  客观分析,利用水泥窑协同处置生活垃圾经过这几年近10个项目的实践,技术路径已基本打通,并形成了三四种有代表性的工艺方案。而新修订的《水泥窑协同处置污染控制标准》也与《生活垃圾焚烧污染控制标准》基本接轨,有理由认为,利用水泥窑协同处置生活垃圾推广应用的基本条件已初步形成。

  可以说,利用水泥窑协同处置生活垃圾,已经走出了可贵的、探索性的第一步,这其中有成绩、有经验,同时也有教训、有争议,更重要的是,接下来要认真思考如何迈出关键的第二步?

  要迈出这关键的第二步,仅从技术经济方面考虑,笔者认为以下五个问题必须引起各方的高度重视:

  一是生活垃圾中含有有机氯和无机氯等成分,其对水泥质量和水泥窑设备可能产生不良影响,必须研究确定水泥窑协同处置生活垃圾的最大加入比例。

  二是水泥窑协同处置生活垃圾的设施改造费用较高,且要实行很严格的生产和环保标准,它能否也应该像垃圾焚烧那样享受额外的政策优惠和价格补帖?不然是否具备竞争优势?

  三是水泥窑协同处置生活垃圾受水泥行业波动、季节的影响较大,如何有效防止今天产能不足,明天工厂不保,以及间隙性停产的长期运营风险?

  四是在国家层面能否出台支撑RDF产品的相关政策和标准,明确界定燃料和固废的区别,明确规定RDF送垃圾焚烧厂是该收费还是付费?否则在实际操作过程中可能会遇到较大的障碍。

  五是在预气化入窑、预焚烧入窑、预发酵入窑和RDF入窑等几种国内已开展试点的协同处置工艺中,能否在业内形成共识,确定一种重点推广应用的主流工艺技术?百花齐放也许并不有利于产业的健康发展。

  利用水泥窑协同处置生活垃圾对燃料和水泥原料的替代作用比较有限,且生活垃圾处理规模也受到较大限制,目前并不具备普遍性和广泛适用性,只能是在特定条件下作为城市生活垃圾处理的一种补充,对生活垃圾焚烧处理企业和产业并不会造成较大的冲击。

  水泥窑不是无能的,但也不是万能的。水泥窑协同处置生活垃圾的关键,不在于“窑不窑”,而在于“怎么窑”,更在于体制、机制、法制、费制和管制这“五制”能否“协同一起窑”。

  只有借助六部门通知出台的东风,相关企业齐心协力解决上述五个问题,相关部门逐步做到“五制协同”,才能使水泥窑协同处置生活垃圾在新常态下迈出关键和稳健的第二步,不然很可能是“欲速则不达”,顾了眼前,而丢了长远。

协同处置的两点疑虑

  是否减少二恶英排放,替代燃料是否适用

  在各界大力推动水泥窑协同处置生活垃圾之际,笔者有两点疑虑不得不说。

  与生活垃圾焚烧发电相比,协同处置能否减少二恶英排放有待商榷

  有人拿出水泥窑焚烧垃圾后的烟气检测报告,指出二恶英排放值为0.04ngTEQ/Nm3~0.05ngTEQ/Nm3,比0.1ngTEQ/Nm3(即欧洲垃圾焚烧排放标准,也是我国现阶段实行的垃圾焚烧烟气排放标准)低50%以上,就简单得出结论,认为水泥窑焚烧生活垃圾,与生活垃圾焚烧发电厂相比,可以减少二恶英排放。

  表面上看,似乎也有道理。但这样的比较值得商榷。正确的做法应该是将其与水泥窑没有焚烧生活垃圾时二恶英排放情况进行比较。

  比如,水泥窑没有焚烧生活垃圾时,烟气中二恶英为0.02ngTEQ/Nm3,焚烧生活垃圾后烟气中二恶英为0.04ngTEQ/Nm3,那么用增加的浓度乘以烟气总量,就是焚烧生活垃圾排放的二恶英量。

  与生活垃圾焚烧发电厂相比,同比焚烧1吨垃圾,排放的烟气总量存在10倍以上的差别(注:水泥窑协同焚烧生活垃圾时,垃圾替代煤量小于10%,由生活垃圾焚烧产生的烟气量只占很小一部分),如果按照10倍估算,折算结果为水泥窑焚烧生活垃圾排放二恶英量要比实行0.1ngTEQ/Nm3的生活垃圾焚烧发电厂高两倍以上。

  例如,根据某水泥厂提供的材料,未添加垃圾时,烟气排放二恶英平均值为0.02206ngTEQ/Nm3;而使用垃圾(RDF)协同焚烧处理时,烟气排放二恶英平均值为0.06033ngTEQ/Nm3,也就是说烟气排放浓度增加了0.04ngTEQ/Nm3(见下表)。

  水泥窑协同焚烧生活垃圾二恶英排放对比(来源:某水泥厂提供)

  注:平均值计算分别去掉最大值和最小值后的平均值,这里还不包括旁路排氯时释放的大量二恶英。

  考虑到烟气总量增加了10倍以上(水泥窑协同焚烧生活垃圾,由生活垃圾焚烧产生的烟气只占很小一部分),如果按照10倍估算,折算结果为,水泥窑焚烧生活垃圾实际排放二恶英量相当于0.4ngTEQ/Nm3,因此,水泥窑协同焚烧生活垃圾排放与生活垃圾焚烧发电厂相比可减少二恶英排放并不成立。

  我国生活垃圾水分高、灰分高、热值低,采用机械生物处理不具优势

  水泥窑协同处置生活垃圾的途径之一是所谓替代燃料。垃圾制成燃料即垃圾衍生燃料(RefuseDerivedFuel,简称RDF),是将生活垃圾经过机械生物处理,通常经过分选、破碎、干燥、成型等工序,将其中可燃物加工成燃料。生活垃圾机械生物处理过程,也称前处理或预处理过程。

  美国、德国等国家有一些垃圾衍生燃料(RDF)应用,但主要针对高热值垃圾,而且垃圾衍生燃料(RDF)燃烧处理仍然要实行垃圾焚烧处理的有关环保要求。

  实际上,垃圾衍生燃料(RDF)就是浓缩的生活垃圾,生活垃圾机械生物处理过程主要去除灰土等无机物,以及减少水分。我国生活垃圾的特点是成分复杂,水分高、灰分高、热值低,采用机械生物处理并不具有优势。

  近十多年来,我国建设了几十座生活垃圾综合处理厂,这些生活垃圾综合处理厂就是采用机械生物处理工艺,由于运行处理成本高、环境污染大(主要是臭气)、处理产物(主要为堆肥)质量不稳定且缺少消纳这些产物的出路。这些厂大部分都已经倒闭,个别厂勉强维持不稳定运行,且存在很多环保问题,如果严格环境监管,最终也将关闭。

  国内几个为水泥窑协同焚烧处理的垃圾分选处理厂,也都存在臭气排放、渗滤液没有达标处理、RDF含水率不达设计要求等问题。

 水泥窑协同处置垃圾二恶英排放有多少

  针对水泥窑协同处置生活垃圾,有不少人认为其旁路废气中释放大量二恶英。从实践来看,并不符合水泥窑的实际生产情况。理由如下:

  一是水泥窑旁路放风的抽取处位于垃圾焚烧处的前端,其中混入二恶英的可能性极小;二是因抽取的旁路风温度必须高于900℃,窑尾的气温更是高达1100℃以上,即使万一有少量二恶英混入,在这里也均被分解殆尽,没有二恶英存在的条件;三是抽出的旁路风马上进入空气骤冷装置,温度瞬间急冷到150℃左右,然后经收尘器排入大气中。很明显,在整个旁路放风的工序中,理论上是不会产生二恶英的。

  我国已投产的协同处置生活垃圾的10余台水泥窑中,因生活垃圾带入水泥窑系统中的各种有害成分的分项总量大都没有超过其各自的允许限值,所以目前需要采用旁路放风措施的为数很少。其中,中材集团溧阳水泥厂配备有旁路放风设施。

  中材集团南京水泥院和溧阳厂双方长期技术合作研发,在这方面进行了大量系统的生产试验研究工作,科研成果颇丰,水平较高,并积累了丰富的生产实践操作经验。中材溧阳水泥窑协同处置垃圾科研项目曾获2014年度全国建材行业科技进步二等奖。

  据项目总负责人、南京水泥院总工程师蔡玉良先容以及本人查阅相应实测报告,结果均表明,现今溧阳水泥窑协同焚烧生活垃圾的生产运行,一般情况下每2~3个班仅需放风一次,每次0.5~1.0小时即可。第三方实测旁路废气中二恶英的排放为0.002ngTEQ/Nm3~0.003ngTEQ/Nm3,极其微量。

  中材溧阳水泥厂的实际生产实践充分证明,水泥窑协同处置生活垃圾,窑系统主流废气中的二恶英排放很少,多数均低于0.02ngTEQ/Nm3;采用间断式旁路放风,其旁路废气中的二恶英排放比窑废气中的含量更低得多。

  此外,分布在全国各地的协同焚烧生活垃圾的10余台水泥窑,均已分别投产了2年~6年以上,始终和周围环境附近居民友好相处,从未发生过不愉快的投诉或聚众“邻避”事件,这也是最好的例证。

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