離線式水泥窯燒廢系統(tǒng)之管見

高長明

離線式水泥窯燒廢系統(tǒng)之管見

Opinion on Burning Waste in off-line Cement Kiln System

高長明

2008～2010年，金隅北京昌平、華潤廣州越堡和安徽海螺銅陵等三家水泥廠相繼正式投產(chǎn)了離線式水泥窯協(xié)同消納市政污泥或垃圾的利廢燒廢系統(tǒng)，見表1所列。

這三家水泥窯燒廢系統(tǒng)的建成投產(chǎn)是我國水泥工業(yè)燒廢工程的重大突破，是中國水泥協(xié)會、大型水泥企業(yè)集團(tuán)、科研設(shè)計院所和高校、裝備制造廠等堅持水泥工業(yè)利廢和采用替代燃料的技術(shù)發(fā)展方向的結(jié)果，是在北京、廣州和銅陵市政府的大力扶持與水泥企業(yè)全力配合下，不惜1～2億元的高額投資興建起來的，確實(shí)來之不易，頗具開創(chuàng)意義。然而卻因其投資大、效率低、成本高、經(jīng)濟(jì)效益低而難以推廣，需要革新。

2010年12月，國家工信部頒布的《關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》中明確提出，水泥工業(yè)要實(shí)施消納工業(yè)廢棄物和協(xié)同處理市政污泥和生活垃圾工程，到2015年實(shí)現(xiàn)年處理能力約4200萬噸。粗略框算約有300臺水泥窯需要增設(shè)燒廢系統(tǒng)，這是一個巨大的商機(jī)，不少水泥企業(yè)反應(yīng)熱烈，但在各個層面上的諸多想法和說法比較混亂，有必要對其基本理念、政策引導(dǎo)、技術(shù)途徑、研發(fā)創(chuàng)新等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行全面透明和實(shí)事求是的梳理考量。本文僅對上述三家水泥窯燒廢系統(tǒng)作一評述和建議，供探討。

1 實(shí)際收獲與效果

三家水泥窯燒廢的突破給我國水泥工業(yè)以及本企業(yè)帶來的實(shí)際收獲與經(jīng)濟(jì)效益，筆者認(rèn)為主要有如下四個方面。

（1）證實(shí)了水泥窯燒廢棄物的環(huán)境安全性。三家水泥窯在燒廢的過程中，無論在廢棄污染物排放或重金屬在水泥混凝土中的固化浸析等方面均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至歐盟標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時又沒有二次污染。這是一項(xiàng)極其重要而且頗具說服力的例證，凸顯了水泥窯燒廢棄物的優(yōu)勢，此外還證實(shí)了水泥窯燒廢棄物對水泥性能及其應(yīng)用沒有影響，可以一切照常，否則工信部就不可能2010年底頒布上述《意見》推廣水泥窯協(xié)同處置污泥和垃圾。

表1 我國現(xiàn)有較知名的三家水泥窯燒廢系統(tǒng)

（2）扭轉(zhuǎn)了公眾對以往水泥工業(yè)的不良印象。通過燒廢，人們領(lǐng)略了新型干法水泥廠的現(xiàn)代化風(fēng)貌，促進(jìn)了我國水泥工業(yè)公眾形象的提升，特別是對金隅、華潤、海螺等企業(yè)集團(tuán)，更是大幅提升了其環(huán)保形象。諸如每年消納多少噸污泥或垃圾，節(jié)省多少噸煤，減排多少噸CO2等等屢見于各種媒體，各級領(lǐng)導(dǎo)和外國友人的現(xiàn)場視察參訪、指導(dǎo)與贊揚(yáng)時有報導(dǎo)，使企業(yè)的品牌和知名度明顯上揚(yáng)，這也是一筆無形資產(chǎn)。

（3）筆者搜集分析這三家水泥廠的生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)后得出，其燒污泥或垃圾時，水泥窯的實(shí)際節(jié)煤為其總煤耗的2%～4%之間，在污泥供應(yīng)充分的前提下，昌平廠和越堡廠每年可節(jié)約標(biāo)煤分別約為3100t和5200t，銅陵廠為6100t。此外因廢氣量增加及其溫度的升高，銅陵廠的余熱發(fā)電量每天增加了400～500kWh，約相當(dāng)于噸熟料發(fā)電量增加0.3%。

（4）另一方面，為了燒廢料，這三家廠都新增了一批裝備，例如熱油干燥機(jī)、快速噴騰烘干機(jī)、熱砂循環(huán)氣化爐、熱風(fēng)爐和風(fēng)機(jī)等，必須消耗一些額外的煤和電，具體是：單位熟料熱耗增加3%～4%，單位熟料電耗增加8%～12%，水泥窯減產(chǎn)約3%，這些都是污泥或垃圾每天往窯系統(tǒng)中帶進(jìn)了數(shù)百噸的水分而造成的。

評價水泥窯燒污泥和垃圾的利弊，對具體的水泥企業(yè)而言，有些涉及經(jīng)濟(jì)方面的賬是不難算清楚的，但是有些涉及形象、品牌、知名度和無形資產(chǎn)的賬就會因各家企業(yè)追求目標(biāo)的差異而有不同的權(quán)衡與取舍，這也是可以理解的。

當(dāng)前有一種潛在的意識使人容易產(chǎn)生誤解，以為水泥企業(yè)如果采用CKK系統(tǒng)來燒垃圾在經(jīng)濟(jì)上就會有利可圖。其實(shí)即使暫且不計水泥窯的減產(chǎn)損失，銅陵廠的實(shí)踐已經(jīng)表明，其節(jié)省的煤基本上與多耗的電相互抵消；昌平廠和越堡廠的也大致如此。假如政府的燒廢補(bǔ)貼等于其燒廢成本，則水泥企業(yè)除了為社會環(huán)保作出貢獻(xiàn)以外，在經(jīng)濟(jì)上無利可得，所以我們要呼吁政府在適當(dāng)考慮水泥窯減產(chǎn)因素下應(yīng)予以水泥企業(yè)相應(yīng)的激勵政策，例如銅陵市政府對水泥廠的燒垃圾補(bǔ)貼為每噸192元，而銅陵廠燒垃圾新增運(yùn)行費(fèi)為每噸垃圾約80元，實(shí)際總成本則達(dá)200元（含折舊等）。

2 幾點(diǎn)認(rèn)識和建議

（1）將含水分80%的污泥直接送到水泥廠去焚燒，可謂避長取短，直擊水泥窯的軟肋，投資效益低，污泥的熱能利用率低，缺乏示范意義。污泥水分由80%繼續(xù)脫水到30%的作業(yè)過程應(yīng)由更專業(yè)的機(jī)構(gòu)研發(fā)適宜的技術(shù)裝備來完成。按照產(chǎn)業(yè)分工，該項(xiàng)作業(yè)并非水泥行業(yè)所專長，跨行業(yè)的研發(fā)往往可能會事倍功半，應(yīng)該審慎抉擇。

水泥窯接受30%水分的污泥乃從全社會大局考慮而為之。

（2）城市生活垃圾最好先由垃圾預(yù)處理站制成水分20%以下，熱值10450kJ/kg以上的再生替代燃料（RDF），然后送到水泥廠消納焚燒。借鑒歐洲的經(jīng)驗(yàn)，這是我國今后的發(fā)展趨勢，應(yīng)立即進(jìn)行相關(guān)的戰(zhàn)略部署。據(jù)悉，華新水泥集團(tuán)就有這樣的策劃與實(shí)施，政府也宜扶持。

（3）如果短期內(nèi)難以普及采用RDF，那么送到水泥廠的原生垃圾水分應(yīng)在40%或50%以下，熱值應(yīng)在5434kJ/kg以上，否則其預(yù)處理太復(fù)雜，水泥廠似乎還須自備一座垃圾預(yù)處理站，全社會的資源配置與利用也不大合理。

（4）上述三家這種離線式的水泥窯燒廢料系統(tǒng)，投資高、設(shè)備多、效率低。筆者計算，其廢料中熱能有效利用率，即真正用于熟料燒成的熱量與其實(shí)際含熱量的百分比η值僅為25%～35%，大部分熱量都被散發(fā)排放損失了。

合肥院研發(fā)的采用一臺小回轉(zhuǎn)窯來燒原生垃圾，將全部高溫燃?xì)庖敕纸鉅t用以替代一部分燃煤的系統(tǒng)。筆者比較贊賞的是他們主動告知客戶其η=32.5%，所以合肥院的系統(tǒng)與銅陵CKK系統(tǒng)實(shí)際上是趨于相同的技術(shù)效率和水平。但是合肥院全部采用國產(chǎn)通用設(shè)備，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，唯其不足之處仍受制于離線式，致使η值無法提高。

（5）建議采用在線式水泥窯燒垃圾（也可混燒其他各種廢棄物）的系統(tǒng)，例如像丹麥?zhǔn)访芩构镜臒岜P爐（HOTDISC）那樣，直接與三次風(fēng)管和分解爐組合于窯系統(tǒng)的整體之中，其η值可達(dá)90%以上，相同條件下，同等量的廢料可以代替的燒煤量比離線式的成倍增加，而且無需新增大量離線裝備，無需額外消耗煤和電，沒有殘渣外排，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

（6）除垃圾和污泥以外，我們應(yīng)研發(fā)創(chuàng)新適用于消納焚燒各種廢棄物的裝備與系統(tǒng)，朝著生產(chǎn)熟料時實(shí)現(xiàn)對化石燃料零消耗的方向努力。

最后重申，現(xiàn)有的離線式水泥窯燒垃圾系統(tǒng)表現(xiàn)欠佳，亟須改革；熱盤爐型的在線系統(tǒng)簡單高效，頗具應(yīng)用借鑒價值；政府引導(dǎo)和公平合理的扶持政策是水泥窯協(xié)同消納廢棄物的必要前提條件，不可或缺。這也是各級政府的責(zé)任，特別是現(xiàn)在的起始階段，更需要政府的指導(dǎo)，幫助正確啟動。

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沈 穎