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高長明:我國水泥窯協同處置廢棄物(生活垃圾)工程實踐的回顧、反思與展望(全文)

更新日期: 2017年12月27日 來源: 數字水泥網 【字體:
摘要:2008年開始至今,我國水泥窯協同處置垃圾已投產的約有43臺,2016年實際垃圾處置量約為300萬噸,占當年城市生活垃圾產出總量1.8億噸的1.7%。此外,我國還有近 33臺水泥窯協同處置市政汚泥和危險廢物等每年約360多萬噸。本文旨在對過去10年來我國水泥窯協同處置垃圾的工程實踐進行全面反思,總結經驗,吸取教訓,發揮優勢,改進不足,明確發展方向,表達水泥行業的心愿和?求,爭取政府和公眾的理解與支持,為全社會的循環經濟奉獻水泥行業應盡的職責。

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    2008年開始至今,我國水泥窯協同處置垃圾已投產的約有43臺,2016年實際垃圾處置量約為300萬噸,占當年城市生活垃圾產出總量1.8億噸的1.7%。此外,我國還有近 33臺水泥窯協同處置市政汚泥和危險廢物等每年約360多萬噸。本文旨在對過去10年來我國水泥窯協同處置垃圾的工程實踐進行全面反思,總結經驗,吸取教訓,發揮優勢,改進不足,明確發展方向,表達水泥行業的心愿和?求,爭取政府和公眾的理解與支持,為全社會的循環經濟奉獻水泥行業應盡的職責。
 
    根據中國建材聯合會2017年7月內部統計資料,以及水泥工業“十三五”有關規劃目標,我國水泥窯協同處置可燃廢棄物現狀及其近期預測可整理成表1所示。因統計資料不夠很完整準確,加之情況變化很快,其中數據難以精準,但具有足夠的精確度。
 
 
    一、水泥窯協同處置可燃廢棄物,用作替代化石燃料(煤、石油、天然氣)的獨特優勢
 
    1.2002年德國科技部、環保局和工業部聯合向世界通報,德國水泥工業在本國重化工行業中首先達到了綠色和環境友好型的標準。
 
    現今我國前10~20水泥集團的許多先進水泥工廠實際上已基本達到了德國環境友好型水泥工廠的標準要求。
 
    2.確?;肪嘲踩?,不產生任何廢渣,沒有二次污染。在水泥窯系統內長時間高溫的工況下,任何有害物質都將被完全消解或熔融,重金屬元素全被固化在熟料晶格中,不會發生滲析。
 
    1990年至今,世界上450多臺水泥窯已協同處置了各種各樣的可燃廢棄物近3.6億噸,并經過了成千上萬次第三方檢測的數據與2010年挪威科學院的SINTEF報告相互印證,有力地證明了確?;肪嘲踩崧鄣惱沸?。
 
    3.單臺水泥窯的產量很大,例如5000t/d的窯,每24小時喂入窯內的生料和煤粉等物料共計近10000噸,窯內溫度高,熱容量大,熱力強度高,對額外物料(可燃廢棄物)可能引起的系統內物流、氣流、溫度場、壓力場等各種操作參數波動沖擊的承受抵抗力很強,對各種性能廢棄物的適應性也很強,足以保障工況穩定生產正常。每天協同處置三、五百噸廢棄物,對熟料質量性能毫無不利影響,也無礙窯的正常生產運轉。
 
    4.可利用水泥廠現有的裝備,適當增設若干廢棄物預處理設施,就能同時生產熟料又處置可燃廢棄物,用作替代燃料,一舉多得;無需象垃圾燃燒發電那樣新建整個工廠。投資省、占地少、工期短、見效快。
 
    5.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等多道能量轉換,能量損失大;水泥窯的熱效率比垃圾發電的高,所以對廢棄物中全部熱能的有效利用率水泥窯可達40%~70%,而垃圾發電的僅及20%左右。
 
    二、我國水泥窯協同處置可燃廢棄物(生活垃圾)工程實踐現狀及其與國際先進水平的差距
 
    我國水泥窯協同處置可燃廢棄物的試驗與實踐,2000年前后,最先始于上海萬安水泥公司。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,至今已擴展兼燒危廢。本世紀初海螺就“水泥窯燒生活垃圾”項目收購了日本川崎公司的KK(Kawashaki Kiln,氣化爐)系統的制造許可權和專利權。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。然后將其冠以海螺(Conch)的頭銜,KK系統更名為CKK系統。至今已有約20套CKK系統投產,在建的有多套。2012年開始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也陸續投產。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。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系統將于今年底投產。
 
    除了上述海螺(CKK)、華新(多點協同)、金隅(分質處理)、中材(溧陽)、華潤(MBH)這五家主要的水泥集團外,加上一些其他的水泥企業,據不完全統計,2017年6月我國已投產的水泥窯協同處置垃圾的生產線有約43條(在建的約20條)。2016年對全國熟料煤耗的替代率約1.8%。與美國的13%、日本的22%、德國的68%、挪威的90%相比,差距甚大。其主要原因是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,而我國的則集中于最難處置的熱值很低的生活垃圾和污泥等所造成的。
 
    三、水泥行業內部需要達成共識,對外推薦內容要全面、準確
 
    任何事物都具有正反兩面,十全十美的事情是沒有的??贍蓯且蛭夜嘈幸翟詮諦哪恐械男蝸罄淳禿懿蝗縟艘?,于是有些水泥集團意欲借水泥窯協同處置垃圾的項目來挽回或扭轉水泥行業在公眾中的不良形象,突出一些水泥行業利廢和環保功能。因而在向政府部門和社會公眾推介水泥窯燒垃圾的成效方面有失偏頗,容易引起誤導,結果反而產生一些意外的負面效應。我們應該從中總結經驗教訓。
 
    首先,對水泥窯燒垃圾的推介不要“報喜不報憂”,凈說其優點不談其不足之處,固然水泥窯燒垃圾,尤其是燒原生垃圾對我國的利廢和環保方面的貢獻是很大的,應該宣傳。但是其在經濟上對水泥企業是入不敷出的,對此我們在推介時不應避而不談。
 
    其次,對所謂的“喜”要表述準確清晰,更不要夸大。例如水泥窯燒垃圾后余熱發電量稍有增加,但是它與熟料單位熱耗和單位電耗的增加,以及熟料減產的損失相比極其微小,完全可以忽略不談。然而我們有些水泥企業在向外界推介時都過分強調了這一點,使人容易產生“水泥窯燒垃圾既節省了煤,還能多發電”的錯覺。甚至有人借此機會有意或無意的把水泥窯原本就有的余熱發電的效益,一股腦的都算在燒垃圾的功勞簿上,變成了“水泥窯燒垃圾一年節省10000多噸煤(600~800萬元),發電5000度萬度(2000~3000萬元),一本萬利,還想要政府補貼,太貪婪了!” 。
 
    顯然這種“一本萬利”的說法是很大的誤解,也可能是故意的“惡解”,其部分的由頭就源于我們自己的推介有失偏頗,不夠準確清晰,輕重不分,不全面,報喜不報憂。
 
    所以,對于水泥窯協同處置垃圾的工程實踐,水泥行業內部應該形成一個實事求是的共識,對外的推介應該有一個基本統一的科學全面準確的表述,以利于水泥窯協同處置可燃廢棄物事業的發展。希望2015年7月新成立的水泥窯協同處置生活垃圾產業聯盟做好這方面的交流、商討與協調工作,這對整個水泥行業的轉型升級是很需要的,有益的。
 
    四、澄清外界對水泥窯協同處置垃圾的疑慮或不實非議
 
    我國水泥窯協同處置垃圾的項目,自從1998年開始向政府呼吁呈請關注以來已有20年了,期間經歷了許多不屑、反對、阻撓、責問和疑慮,最初起步時幾乎是到處碰壁,訴求也無人理睬。但在一些有識之士和大型水泥集團的堅持努力下,終于艱難地逐漸打開了局面。2014年開始國家認同并決定推行水泥窯協同處置城市垃圾項目(發改環資【2014】884號文),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對該項目的試點及評估工作,能獲得今天這樣的初步成效實屬不易。針對至今猶存的幾種最主要的反方說法,我們有必要在這里再次重申四項重要事實,澄清兩個責難和非議,表明一個態度,以正視聽。
 
    1.2010年至今我國水泥窯累計協同處置生活垃圾、汚泥和危廢約5000萬噸,各種污染物的排放均達到有關國標的要求,第三方的環境指標檢測數據和挪威科學院SINTEF報告結論一致,沒有出現過超標情況,足以確?;肪嘲踩?。我國已經實施的有關國標共有14項:
    ⑴ GB50634-2014 《水泥窯協同處置固體廢物設計規范》    
    ⑵ GB30485-2013 《水泥窯協同處置固體廢物污染物控制標準》
    ⑶ GB662-2013 《水泥窯協同處置垃圾工程設計規范》
    ⑷ GB50594《水泥窯協同處置垃圾工程設計規范》
    ⑸ GB30760 《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》
    ⑹ GB50757-2012《水泥窯協同處置污泥工程設計規范》
    ⑺ GB18599 《一般工業固體廢物貯存場所污染控制標準》
    ⑻ GB18597 《危險廢物貯存污染控制標準》
    ⑼ GB14554-93 《惡臭污染物排放標準》
    ⑽ GB4915-2013 《水泥工業大氣污染物排放標準》
    ⑾ GB50558-2010 《水泥工廠環境?;ど杓乒娣丁?/div>
    ⑿ GB50295 《水泥工廠設計規范》
    ⒀ GB8978 《污水綜合排放標準》
    ⒁ GB18484-2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》當垃圾入水泥窯數量超過物料總質量30%時執行此標準。
 
    以上規范和標準覆蓋了水泥窯協同處置固體廢棄物有關環境安全、排放標準、設計技術規范等各個方面,內容齊全完善,技術水平較高,指導性強,利于實施和監管。但至今仍還有些反方人士認為,水泥窯燒垃圾尚無足夠國標可遵循,那么這些國標應該足夠了吧。
 
    2.2010年至今我國燒垃圾的水泥窯累計生產熟料約1億多噸,生產水泥約2億噸全部符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥標準》的各項規定,對水泥質量和性能沒有任何不利影響,實際使用中從未發生一起質量問題。這個事實足以令人信服,水泥消費方面大可放心。
 
    3.為了確保正常生產,水泥窯協同處置垃圾時大都配有旁路放風系統,但因采取了“放風排氯不排灰”的技術措施,加之絕大多數放風都是間歇操作,所以旁路窯灰量很少,大概只有其熟料產量的0.5%。如果將來我國有250臺水泥窯兼燒各種廢棄物(含垃圾)的話,每年產生的旁路窯灰也只有150~200萬噸而已(目前約為40萬噸)。更何況所有的旁路窯灰水泥廠可以全部自行消納干凈,沒有外排。旁路排風的設計和污染物控制完全符合GB50295和GB30485的標準。旁路放風中的二噁英含量一般介于0.032~0.065 ng-TEQ/Nm3??梢運?,所謂旁路排風及其窯灰,現在根本就不存在什么“問題”,請不必因此再為水泥行業“操心”了。
 
    4.工信部等六部委2017年3月在一次全國廢棄物處置研討會議上,對我國水泥窯協同處置廢棄物的總體評估是:總體來看,我國水泥窯協同處置廢棄物,在技術、裝備、標準、污染控制水平等方面已基本成熟和完善,具備推廣應用條件。如何通過有效的激勵政策,建立起長效運行機制,相關部門協同推進的管理協調機制有待健全完善。我們完全同意這個評估,希望社會各界各部門理解支持水泥行業做好協同處置廢棄物的工作。
 
    5.有一位垃圾發電方面的專家在2015年5月19日的《中國環境報》12版發表了某水泥廠提供給他的該廠焚燒生活垃圾時二噁英排放的對比數據(見下圖)。
 
 
    本人見報后立即提出問詢,所謂某水泥廠是哪一家廠?回答竟是“需保密,現在不能說,以后會公布的”。時隔兩年多,這位專家還在繼續“假設推算”水泥窯燒垃圾旁路放風中釋放大量二噁英,云云。好像已經忘記了還有“公布某水泥廠真姓實名”這筆欠賬尚未還清之事。老實說,圖中的數據和附注中的破綻不少,既違背事實,又不符合邏輯。他以為全國有2000多家水泥廠,說一個某廠別人就無從核查了。豈知那時(2015年5月)全國燒垃圾的水泥廠就只有那么幾家,如果真有其亊的話,問清楚并不難。再說,水泥工程師都知道,旁路放風中不可能釋放大量二惡英。這樣的附注頗有外行人士畫蛇添足,弄巧成拙之嫌。使人不得不懷疑,該信息和數據來源的真實性?我們十分重視和尊重反方的意見,但應是真誠的商討,誠實為本。
 
    6.有些反方人士主張要防止那些瀕于淘汰的水泥企業借此“漂綠”,撈取救命稻草,一哄而起。他們把少數不計較近期經濟利益,具有高度社會責任感和環保意識強的龍頭水泥企業視為“漂綠”之輩,未免有失對辯論對方起碼的尊重。之所以會這樣貶低一些優秀水泥企業,其根源就是唯恐水泥行業觸動了他們歷來就專享的“蛋糕”,打擾了他們企圖長期獨吞垃圾的利益鏈。其實大家都心知肚明,如果水泥行業真能就此一哄而起的話,那么何以磨蹭了近10年,怎么始終沒有出現哄起的跡象呢?因為這里根本就絲毫沒有哄起的條件與可能,只是給水泥行業扣上幾頂“大帽子”的說辭而已。然而水泥窯協同處置廢棄物(包括生活垃圾在內)是科技發展的大方向所決定的,豈能被幾頂“大帽子”所阻擋!
 
    7.其實垃圾發電行業大可不必如此緊張,擔心水泥行業搶了他們的“蛋糕”,因為無論從全社會資源的科學高效配置,還是從水泥行業協同處置可燃廢棄物的經濟效益等多方面考量,根據歐盟諸國的經驗,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;垃圾發電是消納生活垃圾的最主要技術途徑。更何況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,完全無需也不應局限在垃圾上,所以請垃圾發電行業盡管放心,好自為之的發展空間是很大的。
 
    五、對政府的懇請與訴求
 
    眾所周知,我國“垃圾圍城”的情況十分嚴峻,每年近兩億噸垃圾不能及時無害化處置,還有大量的陳化垃圾,逐年累月地不斷積累,占用大量土地,污染環境,危害和隱患很大。我們水泥行業意在充分利用水泥窯的獨特利廢優勢,愿意主動為社會分擔一部分無害化處置垃圾的任務,為環保奉獻一份心意,即使在水泥窯協同處置垃圾時,經濟上將有所虧損的情況下,一些優秀的水泥企業仍然在所不辭,甘愿為全社會的環保付出一定的代價。我國很多精英級水泥企業家都認為,環保不只是成本,更是一份責任。所以打拼出來了今天水泥窯燒垃圾這樣的局面。我們真誠的希望政府和社會各界理解水泥行業這些優秀企業之所以愿意燒垃圾的一片衷心,這里的確沒有“眼紅垃圾發電行業的政府補貼和變相厚利,企圖從中分得一杯羹的任何私心“。所幸”日久知人心“,長期堅持實踐的結果令人欣慰,社會主流和政府現今已經理解和認同了我們的初心,正在開展推進水泥窯協同處理垃圾工程項目的試點與評估工作,我們十分感謝社會各界的理解與支持。
 
    然而,按照市場經濟原則,水泥窯燒垃圾單憑企業家的環保意識是難以持久的,是不可持續的。所以我們認為有必要無愧的懇請中央政府對水泥窯協同處置垃圾予以適當補貼。按當前全國平均值估算,每處置一噸原生垃圾補貼60~70元,大致可以使水泥企業的盈虧基本持平。今后隨著水泥行業垃圾處置技術的提高,處置成本的下降,中央政府的補貼還可以相應調低。我們水泥企業從來就沒有指望借此賺錢,只要不虧損即可。至于中央政府補貼的方式可以多樣化,例如減免稅或融資優惠等等,但是希望同時出臺相應的可操作的配套措施,以利真正落實到位。
 
    另外,我們建議政府對全國的垃圾市場供給側進行必要的整理改革,因歷史原因掌控城市垃圾的城市環境衛生局,所需的專業技術水平要求不太高,領導部門對它的監管不多,歷來就是一個近似“三不管”的獨立性行政體制。近十多年來,因為垃圾發電行業的興起及其變相厚利的驅使,垃圾的“含金量”隨之抬升,甚至出現一面垃圾“缺貨”,待價而沽,另一面垃圾卻在違法傾倒的怪象,垃圾市場滋生了某些不良傾向,垃圾”資源“掌控機構的機制體制似應與時俱進的進行整頓和革新。
 
    六、今后的發展方向與目標
 
    我國水泥窯協同處置可燃廢棄物用作替代燃料項目,今后發展的方向主要是開拓擴大處置各種廢棄物的品種和范圍。現今我國已利用的城市垃圾、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。例如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%。距離我國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%以上的目標相差很大。所以我們必須努力開拓高熱值廢棄物的利用,例如廢輪胎、石油焦、油田污染土、廢機油、廢油墨等。10年前人們普遍認為水泥燒輪胎太浪費,發達國家可以,在我國則行不通。然而,據統計,2015年全國廢輪胎為3.5億條,重1360萬噸,除了一部分翻新和用于蔬菜大棚取暖燃料等以外,約有50%的廢輪胎亂堆亂放。2016年全國機動車使用量已超過2億輛,2017年上半年機動車新增5000萬輛,廢輪胎“成災“的景象或許為期不遠了,我們是否應該早做準備?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亦然,大致可達5~6倍,而且它們的前處理工序比垃圾簡單得多,成本低。對水泥企業來說,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。
 
    另一項需要認真改進的工作是,水泥企業對其兼燒廢棄物工程項目的投資與運行成本和污染物排放等信息應該透明,要向全社會如實定期發布。反思外界之所以對水泥窯燒垃圾有諸多非議和微詞,其中固然有我國水泥行業歷史上公眾口碑不佳的因素,但現今仍舊信息不透明、不準確、不統一,相互矛盾,變化無常,往往容易使人們缺乏信任感,這是一個更主要的因素。希望水泥窯協同處置生活垃圾產業聯盟做好這方面的組織協調工作,革除陋習,要向社會公眾提交有實質內容的年度環境報告和社會責任報告,接受輿論監督。這也是我國所有水泥企業應該努力彌補的主要短板。
 
    總之,水泥窯協同處置可燃廢棄物用作替代燃料,實現熟料生產的化石燃料“零消耗”是我們的大方向大目標,現今德國已經達到了68%。我國雖然差距還很大,但是我們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的成熟可靠的示范性技術與配套裝備43條生產線,和協同處置汚泥、危廢等33條生產線,加上水泥生產已有的各種技術裝備,可以有把握地說,在技術裝備和環保等方面,我國已具備應對處置不同形態(絮狀、粒狀、塊狀、漿狀……)和不同性能 (干濕、軟硬、粘結、纏繞、磨蝕、腐蝕、危險……)各種各樣可燃廢棄物的能力和實力,擁有堅實的物質和人力資源基礎,滿懷信心,砥礪奮進,有望在不太久的將來基本實現大目標,前景光明可期。
 
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