張黎，宋薇，梁東花，仲璐，蒲志紅

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120）

水泥窯協(xié)同處理生活垃圾技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀研究

張黎，宋薇，梁東花，仲璐，蒲志紅

（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120）

調(diào)研分析我國現(xiàn)有水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)應(yīng)用與項(xiàng)目情況，并分析總結(jié)國外此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用情況及特點(diǎn)，從而為我國更好地規(guī)范管理水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)提供支持。

水泥窯；生活垃圾；協(xié)同處理

為化解水泥行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩問題，2009年國務(wù)院批轉(zhuǎn)了《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展若干意見的通知》（國發(fā)[2009]38號(hào)），提出“支持企業(yè)在現(xiàn)有生產(chǎn)線上進(jìn)行處置工業(yè)廢棄物、城市污泥及垃圾等”的要求，之后相關(guān)部委陸續(xù)出臺(tái)一系列的政策，加強(qiáng)對(duì)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的政策引導(dǎo)。在此背景下，國內(nèi)一些水泥生產(chǎn)企業(yè)開展了相關(guān)的技術(shù)研究與工程應(yīng)用試點(diǎn)。為了進(jìn)一步指導(dǎo)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)發(fā)展，有必要對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外該技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要問題進(jìn)行調(diào)研分析。

1 我國水泥窯協(xié)同處理生活垃圾技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 我國水泥行業(yè)總體情況

截至2015年底，我國水泥行業(yè)設(shè)計(jì)熟料產(chǎn)能達(dá)1.81×109t，水泥產(chǎn)量2.348×109t，水泥產(chǎn)量已占到世界總產(chǎn)量的近60%。與此同時(shí)，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩一直是近年來困擾水泥行業(yè)發(fā)展的重大問題，2015年水泥行業(yè)的實(shí)際產(chǎn)能利用率已低至65%。造成這一問題的主要原因是前幾年基礎(chǔ)建設(shè)的過快發(fā)展，提前透支了之后的水泥需求。而且目前僅通過淘汰落后產(chǎn)能，擴(kuò)大產(chǎn)能淘汰所界定的規(guī)模范圍，也難以徹底解決行業(yè)這一困局。

1.2 運(yùn)行協(xié)同處置垃圾項(xiàng)目情況

1.2.1 總體情況

我國水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)從2007年開始實(shí)踐研究，到2010年進(jìn)展明顯加快。截至2015年7月，已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的水泥窯協(xié)同處理生活垃圾項(xiàng)目共18個(gè)（見表1），設(shè)計(jì)生活垃圾處理規(guī)模合計(jì)8 350 t/d。

表1 運(yùn)行水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目（2015年7月）

1.2.2 項(xiàng)目企業(yè)分布情況

在現(xiàn)有運(yùn)行的項(xiàng)目（見表1）中，華新水泥有9個(gè)，處理能力為4 850 t/d（占總處理能力的59%）；安徽海螺有5個(gè)，處理能力為2 200 t/d（占總處理能力的27%），中材、遵義拉法基、中信重工、北京金隅各有1個(gè)。

1.2.3 應(yīng)用技術(shù)情況

當(dāng)前我國應(yīng)用的水泥窯協(xié)同處理生活垃圾技術(shù)較多，基本呈現(xiàn)一個(gè)企業(yè)一種技術(shù)路線，五六種技術(shù)路線并存的局面。從基本原理來講，可分為垃圾分選后入窯與垃圾氣化后入窯2大類。

垃圾分選入窯是利用分選將生活垃圾各組分分開，將其中的可燃成分投入分解爐，也可以將惰性成分投入生料窯中。其根據(jù)工藝不同，又分為先分選后發(fā)酵與先發(fā)酵后分選2類。目前采用較多是先發(fā)酵后分選工藝，但此方式增大了設(shè)施除臭的負(fù)荷與費(fèi)用。代表性的技術(shù)有華新水泥技術(shù)與中材國際技術(shù)。

垃圾氣化入窯是通過在水泥窯外建設(shè)平行的垃圾焚燒爐，利用水泥窯熱煙氣或輻射熱助燃或?qū)娓桑⒗贌蟮臒煔?、殘?jiān)B瀝液等利用水泥窯分別處置。代表性的技術(shù)有安徽海螺的CKK技術(shù)、中信重工的L型焚燒爐技術(shù)。上述技術(shù)工藝流程類似，不同之處主要在于垃圾焚燒爐的形式。

2 國外水泥窯協(xié)同處理廢物技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

2.1 水泥窯協(xié)同處理生活垃圾技術(shù)應(yīng)用情況

國外一些國家，尤其是德國、瑞士、日本、美國等，在水泥窯協(xié)同處理廢棄物方面已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。處理的對(duì)象以工業(yè)廢物與危險(xiǎn)廢物為主，比如日本每生產(chǎn)1 t水泥利用廢物達(dá)到400 kg，美國規(guī)劃將90%的危險(xiǎn)廢物由水泥窯處理，但協(xié)同處理生活垃圾的量比較低。

2.1.1 歐洲

隨著燃料價(jià)格飛漲、溫室氣體減排壓力以及廢棄物處理問題等因素，歐洲水泥廠傾向于使用替代燃料，固體回收燃料（solid recover fuel，SRF）則是一類替代燃料。捷克、德國、比利時(shí)、挪威、奧地利、荷蘭等國家的水泥行業(yè)燃料替代率皆高于45%，并且比率仍在持續(xù)提高［1］。

2.1.1.1 水泥窯協(xié)同焚燒廢物特性要求

為保證水泥窯運(yùn)行穩(wěn)定及水泥熟料質(zhì)量穩(wěn)定，歐洲標(biāo)準(zhǔn)CEN15359提出了協(xié)同處置SRF特性要求：根據(jù)凈熱值、氯和汞含量不同，SRF被分為5個(gè)品質(zhì)等級(jí)（見表2），其中用于水泥窯的主要是前3個(gè)等級(jí)，其熱值應(yīng)分別不低于25、20、15 MJ/kg。此外，每個(gè)水泥廠皆有明確的SRF驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：在廢物被制成RDF或SRF前，必須進(jìn)行采樣分析與確認(rèn)，符合進(jìn)廠驗(yàn)收規(guī)范的廢物才可接收進(jìn)廠；根據(jù)分析結(jié)果來進(jìn)行SRF的配伍，以達(dá)到協(xié)同處置的廢物要求。

表2 CEN15359對(duì)SRF等級(jí)劃分（平均值）

2.1.1.2 德國水泥窯協(xié)同處置生活垃圾情況

2014年德國水泥行業(yè)有34個(gè)綜合水泥廠，綜合產(chǎn)能在3.213×107t/a左右（占世界水泥總產(chǎn)量的0.77%）。德國水泥窯燃料用量為9.25×107GJ，其中替代燃料為5.86×107GJ（占水泥窯燃料用量的63.4%）［2］。同期，德國生活垃圾處理量為5.0064× 107t，用于焚燒和能源的為1.7436×107t（占垃圾處理量的34.83%），其中用作水泥窯替代燃料為3.08×106t，占生活垃圾處理量的0.6%［3］。

2.1.1.3 瑞士水泥窯協(xié)同處置生活垃圾情況［4］

2014年瑞士水泥行業(yè)共有7個(gè)水泥廠（6個(gè)處于運(yùn)行狀態(tài)），產(chǎn)量約4.1×106t/a（占世界水泥產(chǎn)量的0.1%）。瑞士水泥窯燃料量為3.27827×105t，替代燃料比例達(dá)到53.7%。同期，瑞士生活垃圾處理量約為5.71×106t，其中用于焚燒和能源的部分約為2.79×106t，約占49%；其中用作水泥窯替代燃料的約為1.25×104t，占生活垃圾處理量的0.22%。

2.1.2 其它國家

美國與日本也將生活垃圾制成燃料（refuse derived fuel，RDF）后再用作各類設(shè)施的替代燃料。2014年美國有13個(gè)RDF焚燒廠（采用流化床技術(shù)），處理量為2.3×104t/a（占生活垃圾處理量的3.64%）［5］。2015年日本有60座RDF生產(chǎn)設(shè)施，每年生產(chǎn)RDF 6.423×105t（占生活垃圾總量的1.45%），生產(chǎn)出的RDF主要用于汽電聯(lián)產(chǎn)鍋爐?？梢?，美國與日本的生活垃圾制得的燃料都沒有進(jìn)入水泥窯［6］。

2.2 國外水泥窯協(xié)同處理生活垃圾技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

2.2.1 溫室氣體減排政策推動(dòng)水泥窯企業(yè)使用替代能源

水泥生產(chǎn)行業(yè)是第二大工業(yè)溫室氣體排放源。使用替代燃料能夠在熟料生產(chǎn)能耗基本不變的情況下節(jié)約一次能源的使用，所產(chǎn)生的CO2享受無排放待遇。因此，有減排壓力的國家都在積極推動(dòng)燃料替代的普及和替代率的提高，替代率越來越高，由此造成了歐洲水泥工業(yè)有較高能源替代率的情況。

2.2.2 對(duì)于水泥窯協(xié)同焚燒廢物的特性都有明確規(guī)定

歐洲對(duì)于進(jìn)入水泥窯的替代燃料都有明確的特性規(guī)定，并且為了實(shí)現(xiàn)較高的能源替代效率，以高熱值的工業(yè)廢棄物為主（通常熱值最低也要求大于15 MJ/kg）。分類生活垃圾制成的替代燃料符合進(jìn)廠驗(yàn)收規(guī)范的才可接收入爐，并由采樣分析結(jié)果來進(jìn)行進(jìn)爐前的配料。

2.2.3 完善的生活垃圾分類回收系統(tǒng)是生活垃圾制取替代燃料的基礎(chǔ)

歐洲水泥窯能夠大量處理城市垃圾得益于政府建立的完善的分類回收系統(tǒng)，使得企業(yè)能根據(jù)替代燃料的不同屬性分別處理；美國與日本生活垃圾制取的替代燃料雖沒有用于水泥窯，但用于循環(huán)流化床與汽電聯(lián)產(chǎn)鍋爐進(jìn)行能源回收?？傮w看來，生活垃圾用作替代燃料的國家均是垃圾分類開展較好的國家。

2.2.4 水泥窯協(xié)同處理生活垃圾是生活垃圾處理的輔助手段

在水泥窯替代燃料率較高的國家，處理消納的生活垃圾量也是非常小的，德國為0.6%，瑞士為0.22%，生活垃圾處理的主要手段還是焚燒與填埋。

3 結(jié)論與建議

在國家一系列化解水泥行業(yè)產(chǎn)能過剩的政策推動(dòng)下，我國已經(jīng)建成多個(gè)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項(xiàng)目，但技術(shù)總體仍處于試點(diǎn)推廣階段。國外此項(xiàng)技術(shù)推行較好的國家都是建有一系列的政策基礎(chǔ)上：健全的溫室氣體減排機(jī)制、完善的生活垃圾分類回收系統(tǒng)以及系統(tǒng)的替代燃料質(zhì)量管理方法等，而且這些國家真正由水泥窯消納的生活垃圾量也是相當(dāng)少的。因此，我國在進(jìn)一步總結(jié)分析國外推行水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)應(yīng)用政策經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)我國現(xiàn)有試點(diǎn)項(xiàng)目運(yùn)行情況的跟蹤調(diào)查，提高項(xiàng)目信息的公開化程度以及加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題的探索研究。

［1］王昕，劉晨，顏碧蘭，等.國內(nèi)外水泥窯協(xié)同處置城市固體廢棄物現(xiàn)狀與應(yīng)用［J］.硅酸鹽通報(bào)，2014，33（8）：1990-1995.

［2］德國水泥協(xié)會(huì).德國水泥工業(yè)2014年年報(bào)［EB/OL］.（2015-11-25）［2016-07-05］.https://www.vdz-online.de/vdz/umwelt messstelle/.

［3］德國統(tǒng)計(jì)局.德國生活垃圾2014年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［EB/OL］.（2015-10-02）［2016-07-05］.https://www.destatis.de/DE/Zahlen－Fakten/GesamtwirtschaftUmwelt/Umwelt/Umwelt.html.

［4］瑞士水泥協(xié)會(huì).瑞士水泥工業(yè)2014年年報(bào)［EB/OL］.（2015-08-18）［2016-07-05］.http://www.cemsuisse.ch/cemsuisse/produktion/brennstoffe/index.html lang=de.

［5］Energy Recovery Council.The 2014 ERC directory of waste-toenergy facilities［M］.Arlington，VA，2014.

［6］日本環(huán)境省.一般廢棄物處理情況調(diào)研［EB/OL］.（2016-03-12）［2016-07-05］.http://www.env.go.jp/recycle/waste_tech/ ippan/h27/index.html.

Application of Cement Kiln Co-processing Municipal Solid Waste

Zhang Li，Song Wei，Liang Donghua，Zhong Lu，Pu Zhihong
（China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100120）

The existing cement kiln co-processing projects in China were investigated and analyzed，the application and characteristics of cement kiln co-processing projects in foreign countries were summarized，so as to provide technical assistance for a better management ofcement kiln co-processing municipal solid waste technology in China.

cement kiln；municipal solid waste；co-process

X705

A

1005-8206（2017）03-0028-03

張黎（1983—），博士，主要從事環(huán)境衛(wèi)生專項(xiàng)規(guī)劃、生活垃圾處理及資源化相關(guān)研究。

E-mail：zhli103@qq.com。

2016-07-21