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昊磐節能|水泥窯協同處置生活垃圾,到底行不行?
瀏覽: 發布日期:2017-11-27

近年來,水泥窯協同處置生活垃圾等固體廢棄物已經得到國家的明確支持,但是業內對這一處置路線的可行性卻爭議不斷。

協同處置關鍵在第二步

  必須研究確定水泥窯協同處置生活垃圾的最大加入比例

  能否也應該像垃圾焚燒那樣享受額外的政策優惠和價格補帖

  如何有效防止今天產能不足,明天工廠不保,以及間隙性停產的長期運營風險

  能否在業內形成共識,確定一種重點推廣應用的主流工藝技術

  客觀分析,利用水泥窯協同處置生活垃圾經過這幾年近10個項目的實踐,技術路徑已基本打通,并形成了三四種有代表性的工藝方案。而新修訂的《水泥窯協同處置污染控制標準》也與《生活垃圾焚燒污染控制標準》基本接軌,有理由認為,利用水泥窯協同處置生活垃圾推廣應用的基本條件已初步形成。

  可以說,利用水泥窯協同處置生活垃圾,已經走出了可貴的、探索性的第一步,這其中有成績、有經驗,同時也有教訓、有爭議,更重要的是,接下來要認真思考如何邁出關鍵的第二步?

  要邁出這關鍵的第二步,僅從技術經濟方面考慮,筆者認為以下五個問題必須引起各方的高度重視:

  一是生活垃圾中含有有機氯和無機氯等成分,其對水泥質量和水泥窯設備可能產生不良影響,必須研究確定水泥窯協同處置生活垃圾的最大加入比例。

  二是水泥窯協同處置生活垃圾的設施改造費用較高,且要執行很嚴格的生產和環保標準,它能否也應該像垃圾焚燒那樣享受額外的政策優惠和價格補帖?不然是否具備競爭優勢?

  三是水泥窯協同處置生活垃圾受水泥行業波動、季節的影響較大,如何有效防止今天產能不足,明天工廠不保,以及間隙性停產的長期運營風險?

  四是在國家層面能否出臺支持RDF產品的相關政策和標準,明確界定燃料和固廢的區別,明確規定RDF送垃圾焚燒廠是該收費還是付費?否則在實際操作過程中可能會遇到較大的障礙。

  五是在預氣化入窯、預焚燒入窯、預發酵入窯和RDF入窯等幾種國內已開展試點的協同處置工藝中,能否在業內形成共識,確定一種重點推廣應用的主流工藝技術?百花齊放也許并不有利于產業的健康發展。

  利用水泥窯協同處置生活垃圾對燃料和水泥原料的替代作用比較有限,且生活垃圾處理規模也受到較大限制,目前并不具備普遍性和廣泛適用性,只能是在特定條件下作為城市生活垃圾處理的一種補充,對生活垃圾焚燒處理企業和產業并不會造成較大的沖擊。

  水泥窯不是無能的,但也不是萬能的。水泥窯協同處置生活垃圾的關鍵,不在于“窯不窯”,而在于“怎么窯”,更在于體制、機制、法制、費制和管制這“五制”能否“協同一起窯”。

  只有借助六部門通知出臺的東風,相關企業齊心協力解決上述五個問題,相關部門逐步做到“五制協同”,才能使水泥窯協同處置生活垃圾在新常態下邁出關鍵和穩健的第二步,不然很可能是“欲速則不達”,顧了眼前,而丟了長遠。

協同處置的兩點疑慮

  是否減少二惡英排放,替代燃料是否適用

  在各界大力推動水泥窯協同處置生活垃圾之際,筆者有兩點疑慮不得不說。

  與生活垃圾焚燒發電相比,協同處置能否減少二惡英排放有待商榷

  有人拿出水泥窯焚燒垃圾后的煙氣檢測報告,指出二惡英排放值為0.04ngTEQ/Nm3~0.05ngTEQ/Nm3,比0.1ngTEQ/Nm3(即歐洲垃圾焚燒排放標準,也是我國現階段執行的垃圾焚燒煙氣排放標準)低50%以上,就簡單得出結論,認為水泥窯焚燒生活垃圾,與生活垃圾焚燒發電廠相比,可以減少二惡英排放。

  表面上看,似乎也有道理。但這樣的比較值得商榷。正確的做法應該是將其與水泥窯沒有焚燒生活垃圾時二惡英排放情況進行比較。

  比如,水泥窯沒有焚燒生活垃圾時,煙氣中二惡英為0.02ngTEQ/Nm3,焚燒生活垃圾后煙氣中二惡英為0.04ngTEQ/Nm3,那么用增加的濃度乘以煙氣總量,就是焚燒生活垃圾排放的二惡英量。

  與生活垃圾焚燒發電廠相比,同比焚燒1噸垃圾,排放的煙氣總量存在10倍以上的差別(注:水泥窯協同焚燒生活垃圾時,垃圾替代煤量小于10%,由生活垃圾焚燒產生的煙氣量只占很小一部分),如果按照10倍估算,折算結果為水泥窯焚燒生活垃圾排放二惡英量要比執行0.1ngTEQ/Nm3的生活垃圾焚燒發電廠高兩倍以上。

  例如,根據某水泥廠提供的材料,未添加垃圾時,煙氣排放二惡英平均值為0.02206ngTEQ/Nm3;而使用垃圾(RDF)協同焚燒處理時,煙氣排放二惡英平均值為0.06033ngTEQ/Nm3,也就是說煙氣排放濃度增加了0.04ngTEQ/Nm3(見下表)。

  水泥窯協同焚燒生活垃圾二惡英排放對比(來源:某水泥廠提供)

  注:平均值計算分別去掉最大值和最小值后的平均值,這里還不包括旁路排氯時釋放的大量二惡英。

  考慮到煙氣總量增加了10倍以上(水泥窯協同焚燒生活垃圾,由生活垃圾焚燒產生的煙氣只占很小一部分),如果按照10倍估算,折算結果為,水泥窯焚燒生活垃圾實際排放二惡英量相當于0.4ngTEQ/Nm3,因此,水泥窯協同焚燒生活垃圾排放與生活垃圾焚燒發電廠相比可減少二惡英排放并不成立。

  我國生活垃圾水分高、灰分高、熱值低,采用機械生物處理不具優勢

  水泥窯協同處置生活垃圾的途徑之一是所謂替代燃料。垃圾制成燃料即垃圾衍生燃料(RefuseDerivedFuel,簡稱RDF),是將生活垃圾經過機械生物處理,通常經過分選、破碎、干燥、成型等工序,將其中可燃物加工成燃料。生活垃圾機械生物處理過程,也稱前處理或預處理過程。

  美國、德國等國家有一些垃圾衍生燃料(RDF)應用,但主要針對高熱值垃圾,而且垃圾衍生燃料(RDF)燃燒處理仍然要執行垃圾焚燒處理的有關環保要求。

  實際上,垃圾衍生燃料(RDF)就是濃縮的生活垃圾,生活垃圾機械生物處理過程主要去除灰土等無機物,以及減少水分。我國生活垃圾的特點是成分復雜,水分高、灰分高、熱值低,采用機械生物處理并不具有優勢。

  近十多年來,我國建設了幾十座生活垃圾綜合處理廠,這些生活垃圾綜合處理廠就是采用機械生物處理工藝,由于運行處理成本高、環境污染大(主要是臭氣)、處理產物(主要為堆肥)質量不穩定且缺少消納這些產物的出路。這些廠大部分都已經倒閉,個別廠勉強維持不穩定運行,且存在很多環保問題,如果嚴格環境監管,最終也將關閉。

  國內幾個為水泥窯協同焚燒處理的垃圾分選處理廠,也都存在臭氣排放、滲濾液沒有達標處理、RDF含水率不達設計要求等問題。

 水泥窯協同處置垃圾二惡英排放有多少

  針對水泥窯協同處置生活垃圾,有不少人認為其旁路廢氣中釋放大量二惡英。從實踐來看,并不符合水泥窯的實際生產情況。理由如下:

  一是水泥窯旁路放風的抽取處位于垃圾焚燒處的前端,其中混入二惡英的可能性極小;二是因抽取的旁路風溫度必須高于900℃,窯尾的氣溫更是高達1100℃以上,即使萬一有少量二惡英混入,在這里也均被分解殆盡,沒有二惡英存在的條件;三是抽出的旁路風立即進入空氣驟冷裝置,溫度瞬間急冷到150℃左右,然后經收塵器排入大氣中。很明顯,在整個旁路放風的工序中,理論上是不會產生二惡英的。

  我國已投產的協同處置生活垃圾的10余臺水泥窯中,因生活垃圾帶入水泥窯系統中的各種有害成分的分項總量大都沒有超過其各自的允許限值,所以目前需要采用旁路放風措施的為數很少。其中,中材集團溧陽水泥廠配備有旁路放風設施。

  中材集團南京水泥院和溧陽廠雙方長期技術合作研發,在這方面進行了大量系統的生產試驗研究工作,科研成果頗豐,水平較高,并積累了豐富的生產實踐操作經驗。中材溧陽水泥窯協同處置垃圾科研項目曾獲2014年度全國建材行業科技進步二等獎。

  據項目總負責人、南京水泥院總工程師蔡玉良介紹以及本人查閱相應實測報告,結果均表明,現今溧陽水泥窯協同焚燒生活垃圾的生產運行,一般情況下每2~3個班僅需放風一次,每次0.5~1.0小時即可。第三方實測旁路廢氣中二惡英的排放為0.002ngTEQ/Nm3~0.003ngTEQ/Nm3,極其微量。

  中材溧陽水泥廠的實際生產實踐充分證明,水泥窯協同處置生活垃圾,窯系統主流廢氣中的二惡英排放很少,多數均低于0.02ngTEQ/Nm3;采用間斷式旁路放風,其旁路廢氣中的二惡英排放比窯廢氣中的含量更低得多。

  此外,分布在全國各地的協同焚燒生活垃圾的10余臺水泥窯,均已分別投產了2年~6年以上,始終和周圍環境附近居民友好相處,從未發生過不愉快的投訴或聚眾“鄰避”事件,這也是最好的例證。

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