鐘子超，刁秀華，朱沛峰，徐海云，陳世濠（.信鼎技術(shù)服務(wù)股份有限公司，臺北 55；.中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 000；.祥鼎環(huán)保技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司，上海 0006）

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水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物的探討

鐘子超1，刁秀華1，朱沛峰1，徐海云2，陳世濠3
（1.信鼎技術(shù)服務(wù)股份有限公司，臺北 23155；2.中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120；3.祥鼎環(huán)保技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司，上海 200062）

摘 要：隨著我國城鎮(zhèn)化的發(fā)展，生活垃圾的產(chǎn)生量逐年增加，生活垃圾處理與利用也受到越來越多的關(guān)注。城市生活垃圾無害化處理，除了優(yōu)先采用焚燒處理技術(shù)外，同時(shí)推動垃圾分類及生化處理技術(shù)，并在充分論證的基礎(chǔ)上，鼓勵開展水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物技術(shù)。文章比較了歐洲、日本和中國協(xié)同處置固體廢棄物的差異，并探討了生活垃圾對水泥窯運(yùn)行及水泥熟料質(zhì)量的影響。

關(guān)鍵詞：固體廢棄物；協(xié)同處置；水泥窯

前言

固體廢棄物包括危險(xiǎn)廢物、生活垃圾、城市和工業(yè)污水處理污泥、動植物加工廠廢棄物、受污染土壤、應(yīng)急事件廢棄物及粉煤灰、鋼渣、硫酸渣、高爐礦渣、煤矸石等廢棄物。近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，消費(fèi)水平提高，城鎮(zhèn)化發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)要求提高，這些都成為推動生活垃圾處理發(fā)展的動力。根據(jù)2013年的有關(guān)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)的城市生活垃圾清運(yùn)量為1.72億噸/年，其中無害化處理垃圾約1.54億噸/年（89.3%）；處理方式包含了1.05億噸/年的填埋處理、0.46億噸/年的焚化處理及0.03億噸/年的堆肥處理。

為解決我國的垃圾處理問題，并使垃圾達(dá)到“資源化”“無害化”“減量化”，國務(wù)院辦公廳于2012年5月4日下發(fā)了《“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，其中要求生活垃圾處理技術(shù)的選擇須因地制宜，包含了焚燒處理、衛(wèi)生填埋、生物處理及協(xié)同處置等技術(shù)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地短缺的東部大城市中，優(yōu)先采用焚燒處理；生活垃圾管理水平較高的地區(qū)，可采用生物處理技術(shù)。而在協(xié)同處置方面，因其高溫環(huán)境能有效抑制二英再合成及生活垃圾可作為燒制水泥的替代燃料與原料，政府有關(guān)部門要求在充分論證的基礎(chǔ)上，鼓勵開展協(xié)同處置技術(shù)的示范點(diǎn)。

在歐洲，協(xié)同處置的方式，是將廢棄物先行分類后，經(jīng)嚴(yán)格的采樣分析及監(jiān)控生產(chǎn)配料來制成廢棄物衍生燃料（RDF，Refuse Derived Fuel）或固體回收燃料（SRF，Solid Recovery Fuel），其主要的原料來源為工業(yè)廢棄物，如：廢油、廢輪胎、廢塑料、紙張及木頭；而針對生活垃圾的管理方面，歐洲各國具有完善的制度，依照不同的處理方式，生產(chǎn)不同等級的RDF及SRF，分別應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠、汽電共生廠、燃煤電廠及水泥廠，且各水泥廠皆會依照廠內(nèi)的需求制定RDF與SRF的接收規(guī)范，符合規(guī)范的RDF與SRF方可投入水泥窯中的高溫段取代部分煤炭做為替代燃料。日本的水泥工業(yè)中，在燒制普通水泥與生態(tài)水泥的原料中，除了天然的石灰、黏土礦石外，還分別添加了工業(yè)廢棄物（如煤灰、高爐爐渣、污泥及建筑廢棄物）與焚燒灰渣。而替代燃料與歐洲的RDF相似，主要是廢油、再生油、廢輪胎、廢塑料與木片等。在水泥窯協(xié)同處置生活垃圾方面，因焚燒生活垃圾所產(chǎn)生的飛灰中含有MgO、Na2O、K2O、SO3、Cl-等影響水泥質(zhì)量的物質(zhì)，而水泥窯協(xié)同處置高鹽份的生活垃圾所生產(chǎn)的水泥如應(yīng)用于鋼筋混凝土中，若未嚴(yán)格監(jiān)管混凝土的氯含量，將導(dǎo)致建筑物將會減少使用年限，造成危害社會經(jīng)濟(jì)及人生安全的風(fēng)險(xiǎn)，且因生活垃圾的組成變異性極高，經(jīng)焚化處理后的殘留灰渣的化學(xué)成分并不穩(wěn)定，離散性很大，控制水泥熟料質(zhì)量的穩(wěn)定性會是關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，在執(zhí)行水泥窯協(xié)同處置生活垃圾前，必須先建立健全的垃圾分類及資源回收系統(tǒng)，設(shè)立嚴(yán)格的RDF、SRF、水泥及混凝土的生產(chǎn)規(guī)范，方能達(dá)到水泥窯協(xié)同處置廢棄物之效益。

本文比較了歐洲、日本與中國協(xié)同處置固體廢棄物的差異，并探討了生活垃圾對水泥窯運(yùn)行與水泥熟料質(zhì)量的影響。

1　歐洲、日本與中國的水泥窯概況

圖1 部分發(fā)達(dá)國家的水泥業(yè)替代燃料比例

表1　歐盟的水泥窯協(xié)同焚燒廢棄物特性要求

1.1歐洲

因燃料價(jià)格飛漲、降低溫室氣體排放的壓力與城市廢棄物處理問題等因素，造成了歐洲水泥工業(yè)高能源替代率的業(yè)績。如：捷克、德國、比利時(shí)、挪威、奧地利、瑞士、荷蘭等國家的水泥工業(yè)燃料替代率皆高于45%（見圖1）；但歐洲的大部份水泥廠并不會直接將未分類的城市垃圾直接投入水泥窯中協(xié)同處置，而是將廢棄物制成RDF后，再投入水泥窯中做替代燃料，如：奧地利、意大利、德國使用的RDF來源主要是由機(jī)械-生物處理廠處理的廢棄物制造而成；荷蘭是以紙張與塑料廢料混合造粒而成；英國由MSW所制作的RDF是不會投入水泥窯的 （European Commission， 2003）。為求水泥窯運(yùn)行穩(wěn)定及水泥熟料質(zhì)量穩(wěn)定，歐盟的廢棄物熱處理協(xié)會提出了協(xié)同處置廢棄物的特性要求，以供歐洲各國作為替代燃料的限制規(guī)范（見表1），并且每個水泥廠皆有明確的RDF驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，只有合格的RDF才能做為水泥窯的替代燃料；但核心技術(shù)在于廢棄物處理廠的實(shí)驗(yàn)室，在廢棄物進(jìn)處理廠被制成RDF或SRF前，皆須進(jìn)行采樣分析及確認(rèn)，符合進(jìn)廠驗(yàn)收規(guī)范的廢棄物，才可接收進(jìn)廠，并由分析結(jié)果來進(jìn)行RDF或SRF的配料，依據(jù)出廠規(guī)格執(zhí)行嚴(yán)格監(jiān)控，以符合協(xié)同處置之需求。

1.2日本

日本的水泥產(chǎn)品可分為卜特蘭水泥、混合水泥與生態(tài)水泥三大類。目前日本的普通卜特蘭水泥在生產(chǎn)過程中的替代原料主要為煤灰、高爐礦渣、污泥及建筑廢棄物等；而替代燃料主要是廢油、再生油、廢輪胎、廢塑料與木片等工業(yè)廢棄物。1993年以前，焚燒后的飛灰以填埋為最終處置方式，但由于填埋場地的不足及為避免重金屬及二英滲出污染，日本開始研發(fā)焚燒飛灰應(yīng)用于燒制“生態(tài)水泥”，經(jīng)確認(rèn)質(zhì)量與安全無疑后，于1998年開始推廣，并于2001年正式量產(chǎn)。因此，在生活垃圾焚燒灰的應(yīng)用上，日本發(fā)展出一個獨(dú)立的水泥產(chǎn)品，即生態(tài)水泥，燒制方式為：1）焚燒灰渣均質(zhì)化后，分析其組成；2）補(bǔ)充天然原料，調(diào)整水泥主要成分的比例；3）入窯燒制，生成熟料。

由于生態(tài)水泥是混摻垃圾焚燒灰燒制而成，且因飛灰中含有大量氯化物，使得生態(tài)水泥中有較高的含氯量，因此生態(tài)水泥的規(guī)范里，對氯離子的含量限制較普通卜特蘭水泥寬松，但因水泥中的氯離子會使鋼筋銹蝕，因此日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)針對生態(tài)水泥特別制定了一個規(guī)范：《生態(tài)水泥》（JIS R 5214），并指出：生態(tài)水泥不可用于鋼筋混凝土中，因而使得生態(tài)水泥的應(yīng)用受到限制，銷售量僅占全日本水泥銷售市場中的0.36%。但在施工中，生態(tài)水泥除了須摻入緩凝劑外，尚可與普通水泥混合使用，具體的應(yīng)用有：道路混凝土、水壩用混凝土、消波塊、魚礁塊、空心磚塊、水泥板等。

1.3 中國

目前中國協(xié)同處置生活垃圾主要可分為兩種方式：1）將生活垃圾預(yù)處理制成RDF后，投入水泥窯高溫區(qū)做為替代燃料；2）生活垃圾進(jìn)行前處理后，先行投入平行氣化爐或焚化爐，高溫?zé)煔鈱?dǎo)入分解爐，而部分灰渣做為水泥替代原料。

在協(xié)同處置項(xiàng)目中，由于廢棄物的組成較燃料煤炭復(fù)雜，煙氣中的組成亦較為復(fù)雜，因此環(huán)保部于2013年針對該項(xiàng)目修訂了《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（HJ 662 - 2013），對于水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物的設(shè)備選擇、建設(shè)、改造、操作運(yùn)行、投料限制、污染物排放控制、設(shè)備性能與產(chǎn)品質(zhì)量有明確的規(guī)范，其主要規(guī)范如下：1）窯型須為窯磨一體機(jī)模式之新型干法水泥窯。圖2為新型干法水泥窯示意圖（指窯尾配加懸浮預(yù)熱器和分解爐）；2）單線設(shè)計(jì)熟料生產(chǎn)規(guī)模不小于2000噸/日；3）原料、廢棄物與燃料的混和總氯含量濃度需小于總投入量的0.04%、硫含量需小于0.014%及其他重金屬投入量皆有所規(guī)范；而表2整理出氯、硫、氟與重金屬入窯總量限制；4）污染物的排放須符合《水泥窯協(xié)同處置體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30485-2013）；而《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，利用水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物時(shí)，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物與氨的排放限值須符合《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915 - 2013）；因此協(xié)同處置固體廢棄物之煙氣污染物排放控制，需同時(shí)符合 GB 30485及GB 4915規(guī)范（見表3）；5）若摻加生活垃圾的質(zhì)量超過入爐（窯）總物料質(zhì)量的30%，其污染控制標(biāo)準(zhǔn)須符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485 - 2014），（見表4）；6）生產(chǎn)的水泥質(zhì)量需滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的要求，其中氯離子含量需≤0.06%；堿含量≤0.6%。

圖2 新型干法水泥窯示意圖

表2　入窯最大允許總投加量限值

表3　水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物大氣污染排放限值

表4　生活垃圾焚燒爐排放煙氣污染物限值

2　水泥窯協(xié)同處置比較

歐洲、日本及中國等國家對廢棄物的資源化再利用皆很重視，但因各國的政策、民情、技術(shù)、廢棄物種類不同，因而利用方式及規(guī)范也不同。在燒制水泥的替代燃料方面，歐洲將工業(yè)廢棄物制成RDF或SRF作為替代燃料，并有相關(guān)的特性要求。如：比利時(shí)的廢棄物管理公司，挑出熱值較高的工業(yè)廢棄物（如：油漆、樹脂、膠水、污泥、焦油、濾餅及裝填危險(xiǎn)廢棄物的容器等熱值較高的廢棄物），作為水泥窯的替代燃料；奧地利的Holcim - Roho?nik水泥公司利用SRF作為主燃燒器的燃料，并要求熱值高于20MJ/kg、粒徑小于30mm及含水率低于15%的SRF，才能使水泥窯達(dá)到高燃燒溫度（1450℃～2000℃）。日本將煤灰、高爐爐渣污泥與建筑廢棄物做為燒制普通卜特蘭水泥的替代原料，而廢油、再生油、廢塑料、廢輪胎及木片等熱值較高的廢棄物做為替代燃料。我國的協(xié)同處置技術(shù)大多是以平行氣化爐或焚化爐來處理固體廢棄物，并將高溫尾氣通入預(yù)分解爐中應(yīng)用，部分灰渣再輸送至水泥窯中作為水泥的替代原料；而制作RDF的技術(shù)，我國的應(yīng)用并不廣泛，目前尚無相關(guān)規(guī)范或限制以供參考。

在生產(chǎn)普通水泥方面，歐洲及日本均是進(jìn)行協(xié)同處置，選擇替代燃料的部分，為求能源的替代效率，皆以熱值較高的工業(yè)廢棄物為主；而中國利用協(xié)同處置所生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥，以國內(nèi)某示范生產(chǎn)線為例，生活垃圾經(jīng)預(yù)處理及干燥后，約可產(chǎn)出57.4%的可燃物，其中可再細(xì)分為兩個熱值等級的替代燃料，分別為13.376MJ/kg （占生活垃圾16.6%）及4.18MJ/kg（占生活垃圾40.8%），經(jīng)加權(quán)平均后，熱值約為6.84MJ/kg；而氯含量約0.39%，硫含量為1.54%，灰含量高達(dá)28.19%。比對歐盟水泥窯協(xié)同焚燒廢棄物特性的要求，該示范線所使用的替代燃料，除氯離子含量（<0.5%）符合要求外，熱值（>15MJ/kg）、硫含量（<0.4%）及灰分（<5%）皆不符合歐盟要求。因此，我國的生活垃圾經(jīng)預(yù)處理后，熱值仍偏低，不適合作為協(xié)同處置的替代燃料，而硫含量及灰分也偏高，可能會影響水泥產(chǎn)品的質(zhì)量。

綜合上述分析結(jié)果，歐洲及日本利用熱值較高的RDF、SRF或工業(yè)廢棄物做為協(xié)同處置的替代燃料。歐洲的RDF或SRF，在應(yīng)用于水泥工業(yè)前，除了有明確的特性規(guī)范外，各水泥廠皆針對RDF或SRF進(jìn)行采樣分析及確認(rèn)，除了進(jìn)廠的替代燃料必須符合驗(yàn)收規(guī)范外，并由組成分析結(jié)果來進(jìn)行RDF或SRF的配料，依據(jù)出廠規(guī)格執(zhí)行嚴(yán)格監(jiān)控，以符合各協(xié)同處置之需求。日本將工業(yè)廢棄物及生活垃圾分開應(yīng)用于協(xié)同處置，分別生產(chǎn)卜特蘭水泥及生態(tài)水泥，利用熱值較高的工業(yè)廢棄物作為生產(chǎn)卜特蘭水泥的替代燃料，而為降低廢棄物填埋的比例，將生活垃圾的焚燒灰渣投入水泥工業(yè)中來生產(chǎn)生態(tài)水泥，但因焚燒灰渣中的氯含量較高，日本的生態(tài)水泥規(guī)范中明確指出不可用于鋼筋混凝土中，且生態(tài)水泥的銷售量僅占市場的0.36%。而我國的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾目前尚處于起步階段，利用平行氣化爐處理方式協(xié)同處置生活垃圾來生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥，政府有關(guān)部門為確保水泥的質(zhì)量及污染的排放也制定了相關(guān)的規(guī)范。

3　協(xié)同處置的隱憂

由于焚燒生活垃圾所產(chǎn)生的飛灰中含有MgO、K2O、Na2O、SO3及Cl-等危害水泥窯運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量的成分（見表5），而制成RDF的原料來源如果是生活垃圾，其灰分的組成與生活垃圾焚燒灰相似，以此做為替代燃料，仍然會對水泥燒制造成影響。

表5　我國城市垃圾飛灰組成

3.1水泥窯運(yùn)行

一般認(rèn)為，當(dāng)水泥生料中的總堿量（K2O + Na2O）超過1%、氯含量超過0.015%時(shí)，就可能會影響水泥窯的正常運(yùn)行，如新疆的某水泥廠，其生料中的氯含量為0.05%，在1997年1月至1998年7月間，因含氯量過高，導(dǎo)致水泥窯結(jié)渣而停爐200次，合計(jì)1688小時(shí)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。

在新型干法水泥窯中，生料與煙氣的流動方式為對向流，煙氣由窯尾經(jīng)過預(yù)分解爐及懸浮式預(yù)熱器，利用高溫?zé)煔鈦眍A(yù)熱及分解生料，作為熱回收來降低熱損耗。協(xié)同處置生活垃圾過程中所產(chǎn)生的氯鹽在高溫窯內(nèi)蒸發(fā)，并隨著煙氣到較低溫的窯尾、預(yù)分解爐或預(yù)熱器中冷凝而附著于生料時(shí)，就形成了一個蒸發(fā)—冷凝循環(huán)。隨著運(yùn)行時(shí)間的加長，氯鹽在低溫處（800℃～1000℃）有富集的現(xiàn)象。而氯鹽的循環(huán)，隨著附于生料上的氯鹽濃度增加而升高，除了造成生料流動性變差，也會助長設(shè)備表面因結(jié)渣而造成堵塞。陳曉東在2014年的試驗(yàn)中，原料及燃料中的氯離子投入窯內(nèi)燒制水泥，其中僅有1.58%的氯離子由廢氣帶走，絕大部分的氯化物殘留于水泥窯系統(tǒng)中，若因生料中氯離子濃度過高，水泥窯燒制系統(tǒng)將因氯離子的富集而造成設(shè)備結(jié)渣堵塞。以國內(nèi)某協(xié)同處置生活垃圾示范廠研究階段為例，其熟料產(chǎn)能為1200噸/日，該廠的協(xié)同處置方式為設(shè)置平行氣化爐，將生活垃圾分別挑選出高熱值篩上物及低熱值篩下物，將熱值較高的篩上物，經(jīng)干燥后（含水率<20%）送入水泥窯內(nèi)作替代燃料，熱值較低的篩下物，經(jīng)干燥后（含水率約35%）送至氣化爐，經(jīng)氣化后的可燃煙氣再導(dǎo)入預(yù)分解爐進(jìn)行燃燒。其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該水泥窯所產(chǎn)生的煙氣，在未采取旁路放風(fēng)（by-pass）的情況下，將導(dǎo)致系統(tǒng)中的懸浮預(yù)熱器及預(yù)分解爐設(shè)備、管線結(jié)渣而影響生產(chǎn)。因此將水泥窯所產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?100℃）部分引出，再利用冷空氣直接與高溫?zé)煔饣旌希焖俳禍刂?50℃，之后再利用熱交換器將煙氣降溫至袋式集塵器的操作溫度后，通入袋式集塵器進(jìn)行處理。而集塵器所收集之飛灰，經(jīng)水洗除鹽后，再加入水泥熟料中。該示范廠因協(xié)同處置生活垃圾，需設(shè)置平行氣化爐、飛灰水洗系統(tǒng)及廢水處理系統(tǒng)，增加了設(shè)備設(shè)置成本及操作成本。就能源的角度來看，高溫?zé)煔庵苯永鋮s會造成能源浪費(fèi)；就環(huán)境的角度來看，則增加了水資源的負(fù)擔(dān)。此外，焚燒生活垃圾產(chǎn)生的飛灰中還具有大量的含氯鹽類物質(zhì)。

3.2水泥質(zhì)量

一般都市垃圾焚化后，殘余飛灰的組成中，除含有水泥的主要成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，尚有影響水泥質(zhì)量的化合物，如MgO、Na2O、K2O、SO3及Cl-等物質(zhì)，其影響水泥質(zhì)量的成分如下（見表6）。

表6　影響水泥質(zhì)量的成分

（1）氧化鎂（MgO）

水泥熟料中若氧化鎂結(jié)晶>5%時(shí)，在水化的過程中，其結(jié)晶發(fā)生推遲性膨脹，較其他物質(zhì)的硬化慢，因此水化后的氧化鎂易將硬化的水泥漿體撐開而造成裂縫。

（2）硫化物（SO3）

硫化物的添加目的是為控制水泥凝結(jié)時(shí)間，通常在熟料中摻入CaSO4，但若添加過量時(shí)，會使硫酸鹽出現(xiàn)膨脹的情形，因此規(guī)范中限制SO3的含量＜3.5%。

（3）堿（Na2O與K2O）

當(dāng)高堿性的水泥與骨材加水混拌成混凝土，Na+與K+會滲入骨材內(nèi)部，破壞二氧化硅的鍵結(jié)，和硅酸鹽反應(yīng)生成堿金屬硅膠體，吸水后膨脹，造成混凝土的龜裂。

（4）氯化物

飛灰中的氯化物是水泥熟料生成晶相的干擾因素，適量的含氯化合物在水泥燒制過程中有助熔現(xiàn)象，可降低水泥的燒結(jié)溫度，有助于水泥熟料燒結(jié)。但焚化飛灰中有過多的氯化合物做為助溶劑，可使水泥燒制過程中，在未達(dá)3CaO·SiO2的生成溫度（1300℃～1450℃）時(shí)，水泥呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，降低了2CaO·SiO2轉(zhuǎn)化為3CaO·SiO2的比例，而使水泥成品的抗壓強(qiáng)度下降。含氯量高的水泥熟料，應(yīng)用在鋼筋混凝土中，其氯離子在鋼材表面反應(yīng)生成FeCl2，所游離出的Fe2+與Cl-會破壞鋼材表面的鈍化層，造成鋼筋的銹蝕，因此氯含量較高的水泥熟料不適用于鋼筋混凝土。

上述組成對水泥質(zhì)量有負(fù)面影響，因此，在普通水泥熟料質(zhì)量的要求中，針對會造成水泥質(zhì)量有負(fù)面影響的物質(zhì)，歐洲、日本、中國皆規(guī)定了相關(guān)物質(zhì)含量濃度的限制（見表7）。相較之下，歐洲對于氯離子含量的限制較為寬松，日本最為嚴(yán)格；而對于含硫量的限制，歐洲、日本、中國的規(guī)范基本相同。

表7　普通水泥化學(xué)組成比較

4　氯含量對混凝土的影響

水泥產(chǎn)品主要用于建筑工程，道路、橋梁、房舍、大樓等建筑物，均需使用大量的鋼筋混凝土。而混凝土中的氯離子是引發(fā)鋼筋銹蝕、降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，對國家經(jīng)濟(jì)及安全帶來危害風(fēng)險(xiǎn)的因素，尤其是北方寒冷地區(qū)的建筑工程，要求混凝土具有凝固快及防凍等特性，因此添加了含氯鹽類，在鹽凍（含鹽及凍融）的侵蝕下，鋼筋易銹蝕而使混凝土結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致無法使用。如：北京某立交橋使用了19年，長春某立交橋也僅使用了19年，皆因鹽凍侵蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞而無法繼續(xù)使用，必須重建。又如京廣鐵路某區(qū)段因遭受工業(yè)鹽銹蝕，建成12年后被迫拆除重建；湖北省某大橋也因腐蝕問題，使用僅5年就拆除重建。由于受到氯鹽侵蝕的例子相當(dāng)多，因而在建筑工程的耐久性方面，必須重視水泥中氯含量問題。

在一般混凝土的組成中，分為三類：1）膠凝材料（水泥、煤灰及爐石，14%~18%）；2）骨材（沙子、石頭，75%~80%）；3）其他添加劑（0.25%~0.35%）；以及加入的水（5.8%~6.7%）。而混凝土中的氯離子來源常為水泥、添加劑及水（未使用海砂的情形下），因大量氯離子銹蝕鋼筋而造成建筑物耐久度大幅降低的實(shí)例，我國有關(guān)部門在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）及《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBT 50476-2008）中，對混凝土中的氯離子含量，依建筑物所在環(huán)境，分別提出了要求（見表8）。

因此對于混凝土的使用者，必須全面掌控分析所使用的每一種材料的氯離子含量，應(yīng)依規(guī)范進(jìn)行調(diào)配混凝土，以降低混凝土耐久之風(fēng)險(xiǎn)。

表8　混凝土中總氯含量占膠凝材料的比例（%）

5　我國與歐洲的垃圾管理

一個完善的固體廢棄物資源化與能源化系統(tǒng)，需具備完善的源頭分類、個別清運(yùn)及再利用質(zhì)量規(guī)范的制定。

在歐洲，許多歐盟成員國皆是利用機(jī)械-生化處理（Mechanical - Biological Treatment， MBT）程序處理生活垃圾，經(jīng)過厭氧消化、金屬分離后，可將生活垃圾制成熱值高的替代燃料，依照不同的處理流程，可生產(chǎn)不同等級的RDF或SRF。而在應(yīng)用上，依RDF或SRF的熱值等級，分別應(yīng)用于垃圾焚燒發(fā)電廠、汽電共生廠、燃煤電廠及水泥廠（見圖3）。以德國為例，每年約生產(chǎn)615萬噸熱值高的替代燃料（>11MJ/kg），其中挑選出熱值較高（>18MJ/kg）的替代燃料190萬噸（30.9%）投入水泥窯做替代燃料及75萬噸（12.2%）投入煤炭電廠混燒，其余的350萬噸（56.9%），應(yīng)用于汽電共生廠。

我國大陸地區(qū)的廢棄物管理系統(tǒng)為，居民先行將生活垃圾中的紙張、金屬、玻璃等有價(jià)物質(zhì)挑選出，分別置于專用垃圾箱收集，隨后經(jīng)由回收收集廠進(jìn)行分類，將廢棄物清運(yùn)至垃圾焚燒廠處理或填埋（見圖4）。

我國為促進(jìn)垃圾資源化，政府部門自2000年起，選定了北京、深圳、南京、桂林、上海、廣州、廈門、杭州等8城市作為示范城市，執(zhí)行生活垃圾源頭分類，其生活垃圾先經(jīng)公共場所、住宅小區(qū)、單位辦公生產(chǎn)場所進(jìn)行減量分類，或清運(yùn)至垃圾處理場后，進(jìn)行分類、回收，處理后殘余的廢棄物再進(jìn)行焚燒或填埋處理。其中部分城市的生活垃圾組成（2008年）見表9。

圖3　歐洲生活垃圾生產(chǎn)RDF或SRF流程（Psomopoulos，2014）

圖4　中國大陸地區(qū)廢棄物管理系統(tǒng)（Tai， et. al.， 2011）

表9　我國部分城市的生活垃圾組成

由表9可知，我國大陸地區(qū)的生活垃圾中，廚余占了大部分。Tai，et.al.提到，由于中國大陸地區(qū)的垃圾管理系統(tǒng)中缺乏廚余源頭分類，以致大部分經(jīng)分類回收后的生活垃圾仍含有約60%的廚余，因此具有熱值低、水分高及有機(jī)成分含量高等特性。

利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾雖然是能源回收與減少掩埋的方式之一，但必須建立健全垃圾分類及資源回收制度，設(shè)立嚴(yán)格的RDF、SRF、水泥與混凝土的生產(chǎn)規(guī)范并嚴(yán)格遵守，方能達(dá)到水泥窯協(xié)同處置廢棄物的效益。

6　結(jié)論

在利用水泥窯協(xié)同處置方面，歐洲已有完善的廢棄物管理系統(tǒng)生產(chǎn)不同等級的RDF及SRF，并分別應(yīng)用于不同產(chǎn)業(yè)作為替代燃料，而各水泥廠也明確制定了替代燃料進(jìn)廠的規(guī)范，并由嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟蓸?、分析、配料與監(jiān)控的程序，使水泥工業(yè)的運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。日本將工業(yè)廢棄物做為生產(chǎn)卜特蘭水泥的替代燃料，如：廢油、再生油、廢輪胎、廢塑料及木片等，而焚燒飛灰則作為生態(tài)水泥的替代原料，并明確規(guī)定生態(tài)水泥不可用于鋼筋混凝土中，它的銷售量僅占市場的0.36%。

目前我國大部分城市中的生活垃圾管理缺乏廚余源頭分類，使生活垃圾具有熱值低、水分高及有機(jī)分含量高等特性，而生活垃圾焚化后所殘留的飛灰組成中，過多的氯離子除了影響設(shè)備的運(yùn)行外，仍會造成環(huán)境及能源的負(fù)面影響。而應(yīng)用在鋼筋混凝土中，氯離子含量過高的水泥將導(dǎo)致鋼筋銹蝕嚴(yán)重，造成使用年限縮短，對社會、經(jīng)濟(jì)及人民安全有很大的影響。欲施行水泥窯協(xié)同處置生活垃圾，需建立有成熟的垃圾分類制度和完善的廢棄物管理系統(tǒng)，并嚴(yán)格規(guī)范及監(jiān)控替代燃料、水泥及混凝土的質(zhì)量，才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)及安全的效益。

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Discussion on Solid Wastes of Cooperative Disposal in Cement Kiln

ZHONG Zi-chao1, DIAO Xiu-hua1, ZHU Pei-feng1, XU Hai-yun2, CHEN Shi-hao3

(1.Sino Environmental Service Corp,Taipei 23155; 2. China Institute of City Construction Co., Ltd, Beijing 100120; 3.Xiang Ding Environmental Consultant (Shanghai) Co.,Ltd, Shanghai 200062, China)

Abstract:The Chinese government pays more attention to harmless treatment of municipal domestic refuse and promotes the refuse classification and biological treatment technology and develops solid waste technologies of the cooperative disposal in cement kiln. The paper makes a comparison of the differences on disposal of solid wastes between Europe, Japan and China, and probes into the impact of domestic refuse on cement kiln operation and quality processed materials.

Keywords:solid waste; co-processing; cement kiln

中圖分類號：X705

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）03-0028-08