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高長明:對我國水泥窯協同處置廢棄物技術發展的反思與建
發布時間:2018-04-25 11:52:12   來源:本站原創   點擊量:
     將全社會的生活垃圾和各種工農業廢棄物經過適當的預處理后制成再生燃料RDF(RefuseDerivedFuels),充分發揮水泥窯特有的優勢,協同處置可燃廢棄物,將RDF替代水泥窯原先所用的天然化石燃料(煤、石油、天然氣),這項技術及裝備在歐美發達國家已有30年以上成功應用的歷史經驗,是一項十分成熟可靠的最佳實用技術(BAT)。2017年,德國采用替代燃料對全國水泥工業按熱量計的燃料替代率,簡稱熱量替代率  TSR(ThermalSubstitutionRatio)已達68.3%,英國為51.2%,歐盟28國加權平均為44.5%,世界水泥工業(除中國大陸外)平均為7.6%3)。

     近10多年來,我國水泥工業在協同處置生活垃圾、污泥和危險廢棄物等方面已攻克了諸多技術難關,成功地投入生產應用,取得了初步成績1)。2017年我國已有近50臺水泥窯兼燒生話垃圾,協同處置能力約500萬噸原生垃圾,兼燒市政污泥的水泥窯有近30臺,年處置量約230萬噸,另外還有已獲兼燒危廢資質的水泥廠30余家,核準能力152萬噸每年。全國協同處置垃圾和/或污泥、危廢的水泥窯已有100多臺,占水泥窯總數的6%以上。但因這些廢棄物的熱值太低,加之每臺窯的處置量也不多,故其對全國水泥工業的熱量替代率TSR總計僅為1.5%左右。由此可知,我國與發達國家相比差距很大,屬起步階段。如果包含中國大陸在內,全球水泥工業的TSR將由7.6%下降到4%左右,可見我國所占世界權重之大。同時也表明全球水泥工業替代燃料市場的巨大發展空間和商機,近中期的市場需求和驅動引擎主要在新興國家,即南美中東北非和東南亞,特別是中國;中遠期的還有全球眾多的欠發達國家。

     綜合利用全社會各種廢棄物中的可燃成分,制成RDF

     用作替代燃料,既可以無害化處置廢棄物,保護生態環境,又能節省天然能源和資源的消耗,一舉兩得。這是新時代的一個新興的產業,具有日益增長的需求和廣闊的發展前景。

二、替代燃料在德國水泥工業的發展歷程及其經驗2~3)

     德國是世界水泥強國,是世界水泥工業研究開發應用替代燃料最早、回收利用廢棄物品種最多、技術裝備齊全、政府引導有方、首創替代燃料技術標準、應用發展成效顯著、經驗豐富的國家,頗值我國借鑒。

     1985年德國水泥工業應用替代燃料剛起步,全國的TSR約為2%,相當于我國現今的情況。但是德國的出發點和最終目的是水泥企業的經濟效益(替代化石燃料)與全社會的環保效益(高效處置廢棄物)必須統籌兼顧。即水泥企業協同處置廢棄物至少應有一點微利,不宜因此而承擔額外損失。德國認為,如果讓某一行業為全社會的環保“買單”是不合理不公平的,不符合市場經濟準則的,即使“買單”金額很少也是不可取的。因為環境是全社會的寶貴資源,環境保護原本就是政府必須履行和擔當的天大職責。所以無害化處置各種廢棄物,政府的主導引領和激勵政策是責無旁貸的。

     在政府引導和水泥企業共同努力下,德國水泥工業TSR的發展經歷了3個大臺階,2000年達25.7%,2005年達48.4%,2010年達61%,提升較快。之后企穩微升,2017年為68.3%。據分析,這或許與其國內外水泥市場需求下降,產能過剩,技術進步與創新趨緩有關。

     經歷了30多年的實踐,現今德國已經形成了一個專業性的廢棄物回收處置綜合再利用的新型產業,固廢回收再生燃料SRF(SolidRecoveredFuels)是其一種產品。利用各種固廢,按照一定的技術標準制備生產出不同的再生燃料,作為替代燃料供不同用途之需。例如,按德國SRF分類及其標準總則DINEN15359(2012)和RAL-GZ724的規定,供水泥工業、石灰工業和火電廠用的SRF平均熱值應分別為20、25和13~16MJ/kg。相應的SRF經過水泥廠正常加工以后即可用于水泥窯的分解爐內燃燒,或者用于窯頭噴煤管中與較高熱值(23MJ/kg以上)的煤(或廢橡膠、廢機油、廢溶劑等)一起混合燃燒。對水泥企業來說,SRF可市玚采購,來源可靠,質量穩定,使用方便,頗受歡迎。1990年前后德國曾經是每家水泥企業專門裝備一套設備系統,用以預處理少量的原生廢棄物制備出替代燃料,為自已的水泥窯所專用。后來發現這種模式效率低不經濟。2000年以后大都逐漸轉變為到市場采購合適的SRF,無需單獨自制了。同時一個專業從事回收處理制備便于再利用各種廢棄物的產業鏈,在德國蓬勃形成和發展起來。2016年該利廢產業的營業收入已達260億歐元,相當于其水泥混凝土產業的4~5倍,并呈繼續上升之勢。

     據統計2014~2017年,德國平均年生產使用SRF約450萬噸,主要應用于三個行業:即水泥工業占70~73%,約325萬噸,相當于240萬噸標煤,TSR約66%;火電廠及燒垃圾發電廠占25~28%;(石灰工業占1~2%。之所以近3/4的SRF都供應給水泥工業。因為多年的實踐表明,采用SRF時,其中熱能利用的轉化效率水泥窯最高,平均為68~70%;火電廠次之,為45~48%;垃圾發電廠為33~35%;石灰窯的最差僅25%左右。從社會資源高效合理配置的理念來看,這樣的比例關系是市場經濟法則運作的結果,是比較經濟合理的。更主要的還有兩大理由,可能因為在德國,這些優勢公眾已經熟知,故省略未提及。但是筆者認為,面對我國的現實情況,這里有必要重申。那就是:1)水泥窯協同處置廢棄物對生態環境安全的保障最好,這個觀點德國的實踐早已證實,并獲社會公認。筆者2007~2010年已撰文闡明4~6),不贅述。2)水泥窯兼燒廢棄物所須的新增設備和投資最少,工期短見效快最經濟。顯然這兩大優勢是實實在在的,是德國和歐美諸國的長期實踐經驗,又經過我國的實踐驗證了的,是立論之本,其重要性和決定作用應于肯定。這也是水泥窯利廢底氣之所在。

     1為德國水泥工廠聯合會VDZ在其年度環境報告中向全社會公布的2016年水泥工業利用替代燃料的統計??梢钥闯?,共利用了12大類的廢棄物,總計熱量替代率TSR為64.9%,其中城市生活垃圾SRF在總替代燃料TSR中占10%左右,在熟料總熱耗TSR中占6.2%。

     2016年德國水泥工業使用各種替代燃料和天然化石燃料的統計

     所有廢棄物均已制成SRF(水分少、粒度細、熱值高)或RDF(水分多、粒度粗、熱值低)

     2016年熟料產量為2340萬噸

     應該指出,德國水泥工業推行協同處置廢棄物用作替代燃料的全過程是在政府的引導、激勵和策劃,以及水泥協會的組織協調下逐步實施的。每一家水泥企業擬燒廢棄物都必須事先通過論證和政府的環保審批,投產后隨即進入嚴格嚴密的監管程序。所以類似我國垃圾發電廠那樣的“鄰避”事件從未發生過。政府的擔當和公信力足以使公眾放心、信賴、信服。這點頗值我國借鑒
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