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水泥窑协同处置垃圾热点释疑(上)

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-05-12  浏览次数:192
核心提示:焚烧是处置城市生活垃圾的有效手段,我国垃圾焚烧主要有两条技术途径:一是新建一大批垃圾焚烧发电厂。如今我国已投产的垃圾焚
       焚烧是处置城市生活垃圾的有效手段,我国垃圾焚烧主要有两条技术途径:一是新建一大批垃圾焚烧发电厂。如今我国已投产的垃圾焚烧炉约有380台,垃圾发电厂近200家,其中正规现代化的和低投资简易型的垃圾电厂约各占50%。一年烧掉垃圾约4200万吨,占全国垃圾总量的25%,发电量每年约118亿千瓦时,相当于节煤(替代)标煤413万吨,产生有毒飞灰和残渣约340万吨,中央财政和地方政府给予的补贴共计约54亿元。垃圾发电是我国垃圾焚烧的绝对主力,处于强势地位,有规划称,今后3~5年内,还将再建150~200家垃圾电厂。二是利用已有的水泥厂,增设一套垃圾预处理与燃烧系统,由水泥窑协同处置垃圾,替代部分烧水泥熟料所需要的化石燃料(煤),用以回收利用垃圾中的热能。现如今我国已投产的协同焚烧垃圾的水泥窑近20台,占预分解窑(新型干法窑)总数的1.2%,年处置垃圾约200万吨,相当于替代标煤39万吨。没有任何飞灰残渣产生,没有二次污染后患,地方政府补贴约1.1亿元,中央财政没有补贴。我国水泥窑协同处置垃圾仍处于萌芽之中,正在艰难挣扎着欲破土而出之际。

  近年来,因社会民众对垃圾电厂的“避邻”事件频发,社会舆论对水泥窑协同处置垃圾的呼声逐渐高涨。2014年5月,国家七部委联合发布了《关于促进生产过程协同资源化处理城市垃圾及废弃物工作的意见》,肯定了水泥窑烧垃圾的重要意义。8月全国政协又召集各界专家与企业家开了一个水泥窑协同处置垃圾的专项研讨会。一时间这个话题在媒体上得到热议,众说纷纭,莫衷一是。水泥界内部也有一些不同的说法和看法,其中大部分是出于过去半个多世纪以来对我国水泥工业的不良印象,以及对近10多年来我国水泥工业的突飞猛进、巨大提升、今非昔比的新情况不甚了解,提出了不少疑虑和忠告。为此,现将本人所掌握的有关资料与信息,以及个人拙见,对各种疑虑忠告和说法作一释疑和答辩,供社会各界、水泥同仁和政府主管部门参考鉴别,欢迎指正。

 释疑1:水泥窑烧烧垃圾其废气中的二噁英与重金属排放及水泥中重金属的浸析问题是否超标而对环境造成危害?

  答:1990~2010年,全世界水泥工业的400多台水泥窑累计协同焚烧了各种可燃废弃物共计约2.5亿吨。在水泥窑烧废弃物,其对化石燃料的热能替代率≥25%的情况下,由权威性第三方对各种污染物的排放浓度进行了实际检测,共计检测次数为:二噁英/呋喃3000多次,重金属8000多次,HCl,SO2,NOx,HF,TOC和粉尘等20000多次,熟料中的重金属20000多次,熟料中重金属的浸析率12000多次。所有的检测数据几乎100%都达到欧盟标准的要求。据此挪威科学与工业研究基金会撰写提出了《有关水泥工业POPs的监测综合报告》,即著名的SINTEF报告,并得到联合国环境规划署的认同。该报告的主要结论:1.水泥窑协同烧可燃废弃物时,其废气中的二噁英/呋喃的排放远低于欧盟2000/76/EC指令规定的<0.1ngTEQ/Nm3标准,绝大多数为<0.02ngTEQ/Nm3。水泥窑极少或不会产生二噁英/呋喃;2.废弃物中可能带入水泥窑系统中的二噁英等在水泥熟料煅烧过程中99.999%都被高温分解,焚毁去除;3.废弃物中可能带入水泥窑系统中的各种重金属95%以上均被固化在熟料矿物的晶体结构中或水泥水化产物中,形成不溶解的矿物质,其在水泥砂浆或混凝土结构中的浸析率均<1.0%,可以保障环境安全。

  事实上,我国近20台水泥窑协同烧垃圾已分别有1~5年之久,从未发生过扰民事件。海螺、金隅、中材、华新等水泥公司的有关烧垃圾的水泥企业一直都是被近邻的民众所接纳的“明星”企业,这与某些垃圾发电厂所遭遇的强烈“避邻”现象形成了鲜明反差。

  水泥窑协同处置垃圾比垃圾发电更环保、更安全、更经济,因为前者没有二次污染,可以一次性将垃圾彻底处置干净,而后者还必须继续处理垃圾焚烧炉排出的毒性飞灰和残渣,如将其深度填埋密封,既占用土地,还要花费处理成本每吨约100元或更多,如将其送到水泥厂去浸涤除毒后用作水泥替代原料,则其水泥成本要比正常生产的水泥高3倍以上。据估计,我国每年约有100~200万吨这样的飞灰与残渣违规乱扔,环境污染令人堪忧。

现将我国中材溧阳、金隅、海螺等公司水泥窑烧垃圾时,废气中污染物排放的检测数据汇集如下(见表)。

废气中污染物排放的检测数据汇集

水泥窑烧垃圾时废气中污染物排放实测数据(历次平均mg/m3)

  至于水泥中重金属浸析的环境安全问题,中材南京院做了大量研究试验,证实在实际生产中垃圾带入水泥中的额外重金属极其少量,对含有8种重金属的胶砂试块进行浸析率检测后,其值均<1×10-5cm/d,浸泡180天后,其重金属固化率均>99%。低于GB3838-2002国标中关于II类地表水的限值,不会对环境安全造成危害,结论与SINTEF报告吻合。

 释疑2:水泥窑协同处置废弃物是否会对水泥质量产生影响?

  答:全国近20台协同处置垃圾的水泥窑,每年生产熟料约1000万吨,折合成水泥近1600万吨。如果这些水泥的质量真像有些人所想象的那样有问题的话,那么首先在其附近的水泥市场上早就应该暴露出来。而实际上这种事情却从未发生,这些厂家的水泥一直很畅销,颇受市场欢迎。所谓“水泥窑协同处置垃圾对水泥质量有影响”的说法应该是不存在的。

  在海螺、金隅、中材溧阳、华新等水泥厂的生产台账与水泥质量检测记录报表中从未发现有水泥质量下降甚至波动的记载,出厂水泥始终保持国内一流的水平,所谓“影响水泥质量”的说法应该拿出数据来说话。

  大连市环境科学研究院对大连市4家烧废弃物的水泥厂的水泥质量进行了全面系统地对比,检测结果同样证明水泥窑协同处置废弃物对水泥质量没有任何影响。

 释疑3:对水泥窑的操作运行是否不利?

  答:我国垃圾中Cl-含量较高,这种高挥发性成分在水泥窑系统中会循环积累,形成堵塞有碍窑的正常运行,针对这一问题水泥企业完全可以调整配料方案,改变窑操作参数,必要时或采取旁路放风等措施有把握地妥善解决,这都是水泥工业早已掌握的成熟技术。垃圾中可能带入的K2O、Na2O、Cl-、S等挥发质成份不可能成为水泥窑协同处置垃圾的技术障碍,这些都是水泥工业应内早日妥善解决的问题。

  其实水泥窑协同处置垃圾最主要的问题并非是技术困难而是经济效益问题,因为垃圾中的水分高、热值低,加入窑中虽然能替代一些煤,降低熟料单位煤耗,但同时也将使熟料减产,单位熟料热耗与电耗上升,增加熟料成本。熟料减产还会波及企业的销售收入。实践表明,水泥窑烧垃圾其节煤的收入往往难以抵消其减产增耗的损失。另外,地方政府所给的补贴也不能覆盖垃圾预处理的生产成本。这种入不敷出的情况,从一开始企业就没有向政府汇报清楚,由于误导而产生了意外之患,虽然后来断续对这种赔本实情有所透露,但始终未引起政府的足够重视,因此希望政府主管部门早日帮助水泥工业解决这一诉求。

  释疑4:水泥企业还需增设一套垃圾预处理与燃烧系统,投资成本是否过高?

  以一台5000t/d水泥窑为例,处置垃圾能力400t/d左右的一套预处理与燃烧系统总投资介于0.8~1.2亿元,视装备配置和环保要求标准的不同而异,其中包括全部机电装备、环保设施、土建工程及窑系统的部分技改,工期8~10个月。这对水泥企业来说,的确是一项不小的投资,所以没有很高的环保意识和社会责任感,并拥有一定经济实力的水泥企业是不可能轻意做出这一抉择的,而且就现在的水泥企业而言,对于垃圾预处理系统绝不会再搞低投资简易型的,这样宁可不做,要做就必须做到高标准、高起点、严要求,这也是近年来我国水泥行业转变理念,提升环保意识的一个体现。

  众所周知,新建一个相同处置能力的垃圾电厂,即使是低投资简易型的,总投资也要在2亿元,正规型的则需3~4亿元,再加上其二次污染治理费用,所以从全社会的环保理念和经济效益总体来衡量,水泥窑协同处置垃圾相比于垃圾发电仍然更为经济。利用已有的资源总比新建一大批垃圾电厂要节省吧。

 释疑5:水泥窑烧不了多少垃圾,替代煤量也不多,利用此种方法是否意义不大?

  答:一台5000t/d水泥窑协同处置垃圾300~400t/d,替代标煤约30~60t/d不等,视水泥窑所采用的垃圾焚烧方式与装备配置的不同而异。海螺水泥的CKK系统是气化炉离线型燃烧垃圾,系统热损失较大,替代标煤量较少;中材溧阳与华新水泥则是在分解炉内在线型燃烧,替代标煤量较多,华润水泥罗定项目采用丹麦史密斯公司的热盘炉方案,是在线型燃烧,因具有更大的燃烧空间,故替代标煤量将会更多,这尚待2015年8月罗定5000t/d协同烧垃圾生产线投产以后考核验证揭晓。

  当然,一台5000t/d水泥窑协同处置垃圾300~400t/d,与那些处理1000t/d或更多垃圾的电厂相比,其处置量虽然较少,但与为数众多的简易型中小型垃圾电厂相比,却不分伯仲,这样的规模应该同样可以接受吧,何以嫌少。

  至于替代煤量,因为水泥窑的热效率高于发电效率,在相同的垃圾焚烧300t/d的条件下,平均的标煤替代量前者为30~60t/d,后者只是30t/d。即吨垃圾的平均标煤当量前者为0.1~0.2吨,后者仅为0.1吨,这说明垃圾中热能有效回收利用率前者为后者的1~2倍,其节煤意义不可小觑,又何言意义不大。
来源:水泥技术

 
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