水泥窯協同處置固體廢棄物部分問題通俗簡說

鄭金召 李惠 李海龍 馬東光 張浠 廖正彪

摘 要：近年來，隨著水泥行業轉型升級及社會環保要求日益提高，水泥窯協同處置固體廢棄物已經成為行業熱點，越來越引起水泥行業及企業的重視。固體廢棄物的投加會影響排放、水泥窯的運行及水泥質量。協同處置固體廢棄物接收、儲存及預處理等主要環節需重視環境安全、質量安全及生產過程安全。

關鍵詞：水泥 協同處置 固體廢棄物

水泥窯協同處置廢棄物的研究其實在國內很早就已啟動，并在少數水泥企業一直應用。近年來水泥窯協同處置固體廢棄物趨向熱點，技術關注度、企業參與度大大增加，尤其是水泥窯協同處置危險廢物技術受到極大關注。

1.曾經的冷門變熱門

水泥窯協同處置技術大約1997年技術引進國內， 2003年已經有水泥廠實質性地開始處理部分廢棄物。2006年中國第一條水泥窯協同處置工業固體廢棄物示范線建成投運，此后多年技術一直在全國進行推廣應用，但收效甚微，水泥企業參與的積極性明顯不足。

水泥窯協同處置技術變得熱門，基于兩方面的原因。一方面2014～2015年，水泥生產過剩產能，并受經濟周期性變化影響，水泥企業競爭加劇，效益急劇下滑，部分水泥企業甚至虧本。由此，水泥企業對轉型發展，謀求新的利潤增長點的需求變得迫切。另一方面，環保要求的提升，產廢企業生存壓力增大。最高人民法院最高人民檢察院《關于辦理環境污染刑事案件適用法律若干問題的解釋 法釋〔2013〕15號》中第一條規定了“（二）非法排放、傾倒、處置危險廢物三噸以上的” 應當認定為“嚴重污染環境”，且實施刑法第三百三十八條規定的行為。很清楚的規定有此行為即觸犯刑法可量刑定罪。2016年12月最高人民法院 最高人民檢察院《關于辦理環境污染刑事案件適用法律若干問題的解釋》中對“嚴重污染環境”進行了更加詳盡具體的闡述，而且類別有增項。總體上強調了環境污染罪、違法的量化指標和更多從重處罰的條款。傳統固體廢物處置企業選址困難，產能有限，產生尾渣等問題，促使大量工業固體廢棄物由傳統環保企業向水泥企業流轉，水泥窯協同處置技術變成當下的熱門。

2.綜合利用與水泥窯協同處置

固態廢棄物其定義為指人類在生產、消費、生活和其他活動中產生的固態、半固態廢棄物質。通俗說，被各行各業生產生活使用過后不具備繼續使用價值而丟棄、報廢、非達標、損壞的物品以及自然災害造成的破壞殘余物。

“綜合利用”的概念比水泥協同處置固體廢物更早提出并應用，水泥窯已經在生產過程中大量應用粉煤灰、尾礦、白泥、電石渣、脫硫石膏包括火山灰等，這些都是綜合利用的范疇，是以利用為核心理念。

水泥協同處置是指將滿足或經過預處理后滿足入窯要求的固體廢物投入水泥窯，在進行水泥熟料生產的同時實現對固體廢物的無害化處置過程。目前主要針對的固體廢棄物包括生活垃圾、污泥、一般工業固體廢物、危險廢物等。生活垃圾主要包括混合垃圾、經過分選的篩上物或RDF、廚余垃圾等。污泥主要包括生活污泥、河流湖泊清淤底泥、工業污泥等。危險廢物則是2016年實施的新版《國家危險廢物名錄》中規定的50大類，其中，有39大類可進行水泥窯協同處置。協同處置的固體廢物不是水泥生產必需的原料或燃料，是以處置為核心理念。

3.水泥窯協同處置的核心競爭力

水泥自身生產過程 “兩磨一燒”，通俗的說，就是將幾種“石頭”混合磨細，燒成“巖漿”后急冷成粒，再適當加料磨成不同“口味”的水泥。這過程對協同處置來說帶來巨大先天條件。相比其它傳統環保技術，其核心的競爭力主要有三方面。

（1）水泥窯接納性強

前面提到了“幾種石頭”，目前水泥生產有3組分、4組分、5組分甚至更多的原料配料方案，而且可根據來源的變化不斷調整。水泥原料的多樣性使得水泥窯對固體廢棄物類別的適應性也比較大，生活垃圾類、污泥類、大部分危險廢物等都可進行協同處置。相比其他高溫化工、冶金等行業，對純度有明確要求， “雜質”半點難容的情形而言，水泥窯廣泛的接納性對固體廢棄物的處置是一大核心競爭力。

（2）水泥窯有機物處置徹底

水泥熟料產生過程中，物料溫度1450℃，氣體溫度1800～2200℃。物料在高溫區停留時間長，大于1000℃的區域，物料停留時間30～40分鐘，氣體停留時間13～15秒。這樣的水泥熟料形成條件，可實現固體廢棄物可燃部分的徹底處置，即使在窯尾區域加入也達到3～8秒，達到氣體停留時間3秒以上要求，可保證焚燒的徹底性。焚燒的灰份形成水泥熟料礦物組成的一部分，不產生焚燒殘渣。

（3）水泥窯處置無二次污染

水泥窯協同處置相比之下它的終端性，主要體現在其處置過程對固體廢棄物的完全消納，對應可入窯的固體廢棄物，無論的他有機組分還是無機組分，均可處置，無二次污染。有機組分在高溫條件下焚燒熱解形成無害氣體并提供適量熱量給水泥生產，無機組分鉀、鈣、硅、鎂、鋁、鐵等均是形成水泥熟料的需求組分，一并進入燒熔過程，形成水泥熟料變成產品。此處置過程沒有二次排放問題，無論是氣體、還是廢渣、廢水，無需凈化、水處理、穩定化、填埋等等再處理。可進入水泥窯協同處置的固體廢棄物都可實現進入水泥窯“一站式解決”。

當然，水泥窯協同處置項目還有規模大、占地小、投資少等其它優勢，都依據具體項目實際情況而言。

4.水泥窯協同處置的安全性

水泥窯協同處置固體廢棄物從系統技術上，有三個前提條件，環境安全、質量安全、生產過程安全。這三個前提條件貫穿于水泥窯生產過程和協同處置過程。

（1）環境安全

對目前新型干法水泥生產過程最突出的環境安全問題是氣體排放。水泥生產線除遵循水泥生產相關的排放標準外，還應滿足固體廢棄物焚燒的相關標準。例如，協同處置生活垃圾的水泥線就應滿足二噁英、惡臭氣體等生活垃圾焚燒技術相關的排放標準指標。另外，對固體廢棄物接收、儲存都應遵循相應的標準法規。且應考慮預處理、輸送、喂料等環節密閉性，防止因此引起的排放不符合標準問題。

（2）質量安全

水泥生產線是制造規范產品的過程，不管是水泥熟料或水泥，都有自身的質量標準體系。利用水泥窯進行協同處置，其產品都必須遵循對應的國家標準。

（3）生產過程安全

水泥窯投加固體廢棄物后，必然引起水泥生產過程溫度、壓力、氣體成分等參數變化，但變化要在生產可控制范圍內，以不影響生產正常運轉為前提。更重要是一些“隱形影響”，由于投加固體廢棄物成分，對水泥生產線原有的硫、氯在燒成系統內循環的影響，改變了區域或局部區域的溫度梯度以及組分的氣氛條件，導致在不該出現液相的位置而出現液相，進而導致結皮、結圈、雪人出現，影響水泥熟料質量。

另外，固體廢棄物投加加劇、加速耐火材料的侵蝕縮短壽命，也應引起足夠重視。一方向應選取合適的耐火材料類型，使之在燒成系統分布更加合理；另一方面應及時更換耐火材料。

5.協同處置的主要過程

水泥窯協同處置主要環節包括，接收、儲存、化驗分析、制定方案、預處理過程、輸送喂料、入窯處置。

接收之前不被重視，通俗說就是把送來的東西收下來，其實是關乎水泥窯協同處置合理安全運營的重要問題。接收必須弄清楚，什么東西？什么形狀？什么包裝方式？多少量？運入頻次？然后才能決定接收方式、人力、設備以及防護級別。生活垃圾、污泥、危險廢物接收的方式均不同，由于它們形狀、危險性、運輸包裝方式、數量大小不同，對接收的方式以及和處置能力計劃都有要求。應該重視擬接收對象的基本信息收集，采取合理安全的接收方式，有效促進后續工作。

儲存，說儲存就是把接受的東西放到該存放的地方而已。儲存分區需要兼顧危險性功能分區、處置能力匹配、處置的先后順序，安全防護等級等。比如，按照可燃性不同分區儲存后，區域內部仍應做合理分隔。一旦儲存區域著火，合理分隔可避免全儲存區域固體廢棄物都被消防水浸泡，降低后續處置難度。

化驗分析，對物料是否能接收、處置數量、運輸方式、儲存方式都都起到作用，處置運營過程中化驗分析數據越全面，固體廢棄物越容易配伍和調質。

制定處置方案，是個比較復雜的問題，前期調研及運行經驗積累非常重要。除掌握固體廢棄物自身的成分、數量、性狀等，對水泥窯運行狀態也要準確把握。固體廢棄物處置是個動態過程，成分的波動、數量的多少、配伍種類多少都與收儲量都在時刻變化。結合水泥窯的配料、排放、燒成狀況等因素的富余空間，對固體廢棄物進行反應性實驗、相容性實驗、多物混合實驗，進而制定處置方案是水泥窯協同處置最重要的環節。

預處理系統對比水泥企業整個系統來說，相對簡單很多，操作培訓后，操控人員可以簡單上手。但特別要注意的是，生產企業需具有規范的操作流程，規范的崗位職責，規范的安全培訓，規范的監察體系。操作過程涉及人員的環節較多，人的安全意識，安全風險防范理念是保證生產的安全的第一保證力。目前，出現過的事故中，人為因素占據絕大部分。較容易忽視的是一線的操作人員的安全意識和規范操作的執行態度。一線人員普遍進行的是操作培訓，動手能力培訓，往往安全理論培訓較少或者效果較差，導致安全意識不強。例如，有些重點車間穿戴護具時要求防護服外加有防靜電功能，常常被操作人員忽視。

輸送喂料應依據不同物性物料的性質合理選擇。除此之外，需考慮到地域特殊性，例如防腐、大溫差、結凍、大風、干燥地區等，在設計或操作中予以特殊考慮。進行必要的設施和制度改善，重維修輕養護，是普遍存在的現象，不管是那種設備，主機設備、輸送設備、電氣設備、監控設備儀表，普遍的進行維修、修理或更換，養護制度都不是很健全或不重視。

入窯處置首先監控水泥窯的運轉狀況，環境排放、產品質量以及工藝過程的運轉參數。實時調整固體廢棄物各個投加點數量和類別，必要時對配伍調質的主要參數進行修正，合理調整熱值、水分、輸送性能、成分比例等。其次，水泥在一定范圍內調整運行參數也可以消除固體廢棄物投加后帶來的沖擊和平衡浮動，可操作前提下積極調整產量、燃料量、轉速、風量等建立新的生產動態平衡，使得水泥窯在新平衡下正常運轉。

6.水泥協同處置固體廢棄物發展方向

在不與規劃沖突前提下，水泥協同處置固體廢棄物優先考慮3000t/d以上較大規模的水泥生產線。其次，部分區域選用較小規模彌補空缺。沒有合適水泥窯的區域最好就近轉運處置，以減少運輸過程風險。部分區域也需考慮協同處置產能過剩

問題。

技術發展應該優先實施涵蓋類別較多、綜合性較強的協同處置生產線，優先選擇工藝設計技術、裝備技術、建設施工技術、自動化或智能化控制水平高方案項目。從這個行業形成初期就把水平建設到一定的高水平，長遠的考慮行業發展情況，避免受其他因素影響而出現低水平工程項目，拉低行業水平，出現安全事故和環保事件，影響行業的健康發展。

作者簡介：鄭金召，單位：天津水泥工業設計研究院有限公司。