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高长明:对我国水泥窑协同处置废弃物技术发展的反思与建议

北极星固废网  来源:中国水泥网    2018/4/19 8:38:12  我要投稿  

北极星固废网讯:一、概述

将全社会的生活垃圾和各种工农业废弃物经过适当的预处理后制成再生燃料RDF(RefuseDerivedFuels),充分发挥水泥窑特有的优势,协同处置可燃废弃物,将RDF替代水泥窑原先所用的天然化石燃料(煤、石油、天然气),这项技术及装备在欧美发达国家已有30年以上成功应用的历史经验,是一项十分成熟可靠的最佳实用技术(BAT)。2017年,德国采用替代燃料对全国水泥工业按热量计的燃料替代率,简称热量替代率TSR(ThermalSubstitutionRatio)已达68.3%,英国为51.2%,欧盟28国加权平均为44.5%,世界水泥工业(除中国大陆外)平均为7.6%3)。

近10多年来,我国水泥工业在协同处置生活垃圾、污泥和危险废弃物等方面已攻克了诸多技术难关,成功地投入生产应用,取得了初步成绩1)。2017年我国已有近50台水泥窑兼烧生话垃圾,协同处置能力约500万吨原生垃圾,兼烧市政污泥的水泥窑有近30台,年处置量约230万吨,另外还有已获兼烧危废资质的水泥厂30余家,核准能力152万吨每年。全国协同处置垃圾和/或污泥、危废的水泥窑已有100多台,占水泥窑总数的6%以上。但因这些废弃物的热值太低,加之每台窑的处置量也不多,故其对全国水泥工业的热量替代率TSR总计仅为1.5%左右。由此可知,我国与发达国家相比差距很大,属起步阶段。如果包含中国大陆在内,全球水泥工业的TSR将由7.6%下降到4%左右,可见我国所占世界权重之大。同时也表明全球水泥工业替代燃料市场的巨大发展空间和商机,近中期的市场需求和驱动引擎主要在新兴国家,即南美中东北非和东南亚,特别是中国;中远期的还有全球众多的欠发达国家。

综合利用全社会各种废弃物中的可燃成分,制成RDF

用作替代燃料,既可以无害化处置废弃物,保护生态环境,又能节省天然能源和资源的消耗,一举两得。这是新时代的一个新兴的产业,具有日益增长的需求和广阔的发展前景。

二、替代燃料在德国水泥工业的发展历程及其经验2~3)

德国是世界水泥强国,是世界水泥工业研究开发应用替代燃料最早、回收利用废弃物品种最多、技术装备齐全、政府引导有方、首创替代燃料技术标准、应用发展成效显著、经验丰富的国家,颇值我国借鉴。

1985年德国水泥工业应用替代燃料刚起步,全国的TSR约为2%,相当于我国现今的情况。但是德国的出发点和最终目的是水泥企业的经济效益(替代化石燃料)与全社会的环保效益(高效处置废弃物)必须统筹兼顾。即水泥企业协同处置废弃物至少应有一点微利,不宜因此而承担额外损失。德国认为,如果让某一行业为全社会的环保“买单”是不合理不公平的,不符合市场经济准则的,即使“买单”金额很少也是不可取的。因为环境是全社会的宝贵资源,环境保护原本就是政府必须履行和担当的天大职责。所以无害化处置各种废弃物,政府的主导引领和激励政策是责无旁贷的。

在政府引导和水泥企业共同努力下,德国水泥工业TSR的发展经历了3个大台阶,2000年达25.7%,2005年达48.4%,2010年达61%,提升较快。之后企稳微升,2017年为68.3%。据分析,这或许与其国内外水泥市场需求下降,产能过剩,技术进步与创新趋缓有关。

经历了30多年的实践,现今德国已经形成了一个专业性的废弃物回收处置综合再利用的新型产业,固废回收再生燃料SRF(SolidRecoveredFuels)是其一种产品。利用各种固废,按照一定的技术标准制备生产出不同的再生燃料,作为替代燃料供不同用途之需。例如,按德国SRF分类及其标准总则DINEN15359(2012)和RAL-GZ724的规定,供水泥工业、石灰工业和火电厂用的SRF平均热值应分别为20、25和13~16MJ/kg。相应的SRF经过水泥厂正常加工以后即可用于水泥窑的分解炉内燃烧,或者用于窑头喷煤管中与较高热值(23MJ/kg以上)的煤(或废橡胶、废机油、废溶剂等)一起混合燃烧。对水泥企业来说,SRF可市玚采购,来源可靠,质量稳定,使用方便,颇受欢迎。1990年前后德国曾经是每家水泥企业专门装备一套设备系统,用以预处理少量的原生废弃物制备出替代燃料,为自已的水泥窑所专用。后来发现这种模式效率低不经济。2000年以后大都逐渐转变为到市场采购合适的SRF,无需单独自制了。同时一个专业从事回收处理制备便于再利用各种废弃物的产业链,在德国蓬勃形成和发展起来。2016年该利废产业的营业收入已达260亿欧元,相当于其水泥混凝土产业的4~5倍,并呈继续上升之势。

据统计2014~2017年,德国平均年生产使用SRF约450万吨,主要应用于三个行业:即水泥工业占70~73%,约325万吨,相当于240万吨标煤,TSR约66%;火电厂及烧垃圾发电厂占25~28%;(石灰工业占1~2%。之所以近3/4的SRF都供应给水泥工业。因为多年的实践表明,采用SRF时,其中热能利用的转化效率水泥窑最高,平均为68~70%;火电厂次之,为45~48%;垃圾发电厂为33~35%;石灰窑的最差仅25%左右。从社会资源高效合理配置的理念来看,这样的比例关系是市场经济法则运作的结果,是比较经济合理的。更主要的还有两大理由,可能因为在德国,这些优势公众已经熟知,故省略未提及。但是笔者认为,面对我国的现实情况,这里有必要重申。那就是:1)水泥窑协同处置废弃物对生态环境安全的保障最好,这个观点德国的实践早已证实,并获社会公认。笔者2007~2010年已撰文阐明4~6),不赘述。2)水泥窑兼烧废弃物所须的新增设备和投资最少,工期短见效快最经济。显然这两大优势是实实在在的,是德国和欧美诸国的长期实践经验,又经过我国的实践验证了的,是立论之本,其重要性和决定作用应于肯定。这也是水泥窑利废底气之所在。

表1为德国水泥工厂联合会VDZ在其年度环境报告中向全社会公布的2016年水泥工业利用替代燃料的统计。可以看出,共利用了12大类的废弃物,总计热量替代率TSR为64.9%,其中城市生活垃圾SRF在总替代燃料TSR中占10%左右,在熟料总热耗TSR中占6.2%。

表12016年德国水泥工业使用各种替代燃料和天然化石燃料的统计

*所有废弃物均已制成SRF(水分少、粒度细、热值高)或RDF(水分多、粒度粗、热值低)

**2016年熟料产量为2340万吨

应该指出,德国水泥工业推行协同处置废弃物用作替代燃料的全过程是在政府的引导、激励和策划,以及水泥协会的组织协调下逐步实施的。每一家水泥企业拟烧废弃物都必须事先通过论证和政府的环保审批,投产后随即进入严格严密的监管程序。所以类似我国垃圾发电厂那样的“邻避”事件从未发生过。政府的担当和公信力足以使公众放心、信赖、信服。这点颇值我国借鉴。

延伸阅读:

高长明:我国水泥窑协同处置废弃物(生活垃圾)工程实践的回顾、反思与展望

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