我國水泥窯協同處置廢棄物工程實踐的回顧與展望

高長明

2008年至今，我國約有43臺水泥窯協同處置垃圾，2016年實際垃圾處置量約為300萬噸，占當年城市生活垃圾總量（1．8億噸）的1．7%。此外，我國還有近33臺水泥窯每年協同處置市政污泥和危險廢物等約360多萬噸?；仡欉^去10年來我國水泥窯協同處置垃圾的工程實踐，展望未來，水泥行業工作者一定會發揮優勢，為綠色經濟發展作出應有的貢獻。

根據中國建材聯合會2017年7月統計資料，以及水泥工業“十三·五”有關規劃目標，我國水泥窯協同處置可燃廢棄物現狀及近期預測參見表1。

1　水泥窯協同處置可燃廢棄物，替代化石燃料（煤、石油、天然氣）的獨特優勢

（1）2002年德國科技部、環保局和工業部聯合宣布，德國水泥工業在本國重化工行業中首先達到了綠色和環境友好型的標準。

如今我國排名在前10～20位的水泥集團的許多先進水泥工廠也已基本達到了德國環境友好型水泥工廠的標準要求。

（2）水泥窯協同處置可燃廢棄物能確保環境安全，不產生任何廢渣，沒有二次污染。在水泥窯長時間高溫的工況下，任何有害物質都將被完全消解或熔融，重金屬元素全被固化在熟料晶格中，不會發生滲析。

1990年至今，世界上450多臺水泥窯已協同處置了各種各樣的可燃廢棄物近3．6億噸，經過第三方成千上萬次檢測的環境指標數據與2010年挪威科學院的SINTEF報告相互印證，有力地證明了環境安全結論的正確性。

（3）單臺水泥窯的產量很大，例如5 000t/d的窯，每24h喂入窯內的生料和煤粉等物料共計近10 000t，窯內溫度高，熱容量大，熱力強度高，對額外物料（可燃廢棄物）可能引起的系統內物流、氣流、溫度場、壓力場等各種操作參數波動沖擊的承受力很強，對各種性能廢棄物的適應性也很強，足以保障工況穩定、生產正常。協同處置300～500t/d廢棄物，對熟料質量性能無不利影響，也無礙窯的正常生產運轉。

表1　我國水泥窯協同處置可燃廢棄物發展、現狀及預測

（4）利用水泥廠現有裝備，適當增設若干廢棄物預處理設施，生產熟料的同時處置可燃廢棄物，用可燃廢棄物作替代燃料，無需新建垃圾焚燒發電那樣的整座工廠，投資省，占地少，工期短，見效快。

（5）水泥窯中的能量轉換是在密閉、簡單、直接的狀態下進行的，能量轉換的損耗少，而垃圾發電廠則需鍋爐燃燒生成蒸氣，推動汽輪機發電等多級能量轉換，能量損失大；水泥窯的熱效率比垃圾發電的熱效率高，水泥窯對廢棄物中全部熱能的有效利用率可達40%～70%，而垃圾發電僅為20%左右。

2　我國水泥窯協同處置可燃廢棄物（生活垃圾）工程實踐現狀及與國際先進水平的對比

2000年前后，我國水泥窯協同處置可燃廢棄物的試驗與實踐，始于上海萬安水泥公司。2009年廣東粵堡水泥廠（現屬華潤）水泥窯協同處置污泥的項目在2 000t/d級窯上投產，至今已擴展兼燒危廢。本世紀初海螺水泥集團就“水泥窯焚燒生活垃圾”項目購買了日本川崎公司的KK（Kawashaki Kiln，氣化爐）系統的制造許可權和專利權。2010年我國第一套水泥窯焚燒垃圾的KK系統在海螺銅陵水泥廠的5 000t/d級窯上成功投產，并加冠海螺（Conch）之名，KK系統更名為CKK系統。至今已有約20套CKK系統投產，還有多套系統在建。自2012年開始，華新水泥集團協同處置長江三峽漂浮物、污泥和垃圾的幾個項目也陸續投產，至今華新已擁有約12條協同處置生產線，另有多條生產線在建。2013年中材南京院在溧陽水泥廠成功研發了水泥窯焚燒垃圾生產線，至今約8條生產線已投產，在建的也有多條。2015年華潤與丹麥史密斯公司、北京藍天眾成環保公司合作研發的“機械生物預處理+熱盤爐（MBH）系統”的水泥窯協同處置垃圾項目，在廣西紅水河水泥廠成功投產，另有三套MBH系統在2017年底投產。

除了上述海螺（CKK）、華新（多點協同）、金隅（分質處理）、中材（溧陽）、華潤（MBH）這五家水泥企業外，還有一些其他的水泥企業，據不完全統計，2017年6月我國已投產的水泥窯協同處置垃圾的生產線約43條（在建的約20條）。2016年對全國熟料煤耗的替代率約1．8%，與美國的13%、日本的22%、德國的68%、挪威的90%相比，有比較大的差距。其主要原因是，發達國家水泥窯協同處置可燃廢棄物的種類很廣，各種高中低熱值的廢棄物比例較均衡，而我國的廢棄物則集中于最難處置的熱值很低的生活垃圾和污泥等。

3　全面、準確推介水泥窯協同處置廢棄物

有些水泥集團欲突出水泥行業利廢和環保功能，因而在向政府部門和社會公眾推介水泥窯焚燒垃圾的成效方面失之偏頗，易產生一些負面影響。

首先，對水泥窯焚燒垃圾的推介不要“報喜不報憂”。固然水泥窯焚燒垃圾，尤其是焚燒原生垃圾對我國利廢和環保方面的貢獻很大，但現在卻難以獲得經濟效益，對此我們在推介時不應避而不談。

其次，對所謂的“喜”應表述準確清晰。例如水泥窯焚燒垃圾后余熱發電量稍有增加，但是它與熟料單位熱耗和單位電耗的增加，以及熟料減產的損失相比極其微小，完全可以忽略。然而我們有些水泥企業在向外界推介時過分強調余熱發電量增加這一點，使人容易產生“水泥窯焚燒垃圾既節省了煤，還能多發電”的錯覺。甚至把水泥窯原本就有的余熱發電的效益，全部算在焚燒垃圾的功勞簿上，變成了“水泥窯燒垃圾一年節省10 000多噸煤（600～800萬元），發電5000萬千瓦時（2 000～3 000萬元）。

所以，對于水泥窯協同處置垃圾的工程實踐，水泥行業應該有一個統一的科學的全面準確的表述，以利于水泥窯協同處置可燃廢棄物事業的發展。

4　我國已形成完整的水泥窯協同處置技術標準及安全的處置技術手段

自1998年開始向政府呼吁關注水泥窯協同處置垃圾的項目至今已近20年了，起步時困難重重，但在一些有識之士和大型水泥集團的堅持努力下，終于逐漸打開了局面。2014年國家開始推行水泥窯協同處置城市垃圾項目（發改環資[2014]884號文），工信部、住建部、發改委、科技部、財政部、環保部六部委聯合開展對該項目的試點及評估工作，能取得今天這樣的成績實屬不易。

（1）2010年至今，我國水泥窯累計協同處置生活垃圾、污泥和危廢約5 000萬噸，各種污染物的排放均達到有關國家標準的要求，第三方的環境指標檢測數據和挪威科學院SINTEF報告結論一致，沒有出現過超標情況，足以確保環境安全。我國已經實施的有關國家標準共有14項：

·GB 50634-2014《水泥窯協同處置固體廢物設計規范》

·GB 30485-2013《水泥窯協同處置固體廢物污染物控制標準》

·GB 662-2013《水泥窯協同處置垃圾工程設計規范》

·GB 50594《水泥窯協同處置垃圾工程設計規范》

·GB 30760《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》

·GB 50757-2012《水泥窯協同處置污泥工程設計規范》

·GB 18599《一般工業固體廢物貯存場所污染控制標準》

·GB 18597《危險廢物貯存污染控制標準》

·GB 14554-93《惡臭污染物排放標準》

·GB 4915-2013《水泥工業大氣污染物排放標準》

·GB 50558-2010《水泥工廠環境保護設計規范》

·GB 50295《水泥工廠設計規范》

·GB 8978《污水綜合排放標準》

·GB 18484-2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》（當垃圾入水泥窯數量超過物料總質量30%時執行此標準）

以上規范和標準覆蓋了水泥窯協同處置固體廢棄物有關環境安全、排放標準、設計技術規范等各個方面，內容齊全完善，技術水平較高，指導性強，有利于實施和監管。

（2）2010年至今我國焚燒垃圾的水泥窯累計生產熟料約1億多噸，生產水泥約2億噸，符合GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥標準》的各項規定，同時對水泥質量和性能沒有任何不利影響，在實際使用中從未發生過質量問題。

（3）為了確保正常生產，水泥窯協同處置垃圾時大都配有旁路放風系統，但因采取了“放風排氯不排灰”技術，加之絕大多數放風都是間歇操作，所以旁路窯灰量只有熟料產量的0．5%。如果將來我國有250臺水泥窯兼燒各種廢棄物（含垃圾），每年產生的旁路窯灰也只有150～200萬噸（目前約為40萬噸），所有的旁路窯灰，水泥廠均可全部自行消納干凈，不會外排。旁路放風中的二英含量一般介于0．032～0．065ng-TEQ/m3（標）之間。旁路放風的設計和污染物控制已完全符合GB 50295和GB 30485的標準，其技術已達到較高水平。

（4）2017年3月，工信部等六部委在一次全國廢棄物處置研討會議上，對我國水泥窯協同處置廢棄物的總體評估是：“總體來看，我國水泥窯協同處置廢棄物，在技術、裝備、標準、污染控制水平等方面已基本成熟和完善，具備推廣應用條件。如何通過有效的激勵政策，建立起長效運行機制，相關部門協同推進的管理協調機制有待健全完善”。該評估肯定了水泥窯協同處置廢棄物的工作。

（5）從全社會資源的科學高效配置和水泥行業協同處置可燃廢棄物的經濟效益等多方面考量，根據歐盟的經驗，水泥窯協同處置生活垃圾數量約占垃圾總量的10%左右為宜，垃圾發電是消納生活垃圾的最主要技術途徑。

5　水泥窯協同處置的政策建議

眾所周知，我國“垃圾圍城”的情況十分嚴峻，每年近兩億噸垃圾不能及時無害化處置，還有大量的陳化垃圾，逐年累月地不斷積累，占用大量土地，污染環境，危害和隱患很大。水泥行業有獨特的利廢優勢，應主動分擔無害化處置垃圾的任務，為我國環境保護事業貢獻一份力量。

然而，按照市場經濟原則，水泥窯焚燒垃圾僅憑企業家的環保意識是難以持續的，國家應對水泥窯協同處置垃圾予以適當政策支持。按當前全國平均值估算，每處置一噸原生垃圾補貼60～70元，大致可以使水泥企業的盈虧基本持平。今后隨著水泥行業垃圾處置技術的提高，處置成本的下降，還可以相應調低。政策支持的方式可以是多樣的，例如減免稅收、融資優惠等。但是希望同時出臺相應的可操作的配套措施，以利真正落實到位。

另外，我們建議政府對全國的垃圾市場供給側進行必要的改革。近十多年來，因為垃圾處理行業的興起，垃圾的“含金量”隨之抬升，甚至出現一面垃圾“缺貨”，待價而沽，另一面垃圾卻在違法傾倒的怪象，垃圾市場滋生了某些不良傾向，應與時俱進進行革新。

6　今后的發展目標

我國水泥窯協同處置可燃廢棄物用作替代燃料項目，今后的發展方向主要是開拓處置各種廢棄物的品種和范圍。如今我國已利用的城市垃圾、市政污泥和危廢均屬低熱值廢物，對水泥企業而言，處置這類廢物其環保效益、社會效益遠遠大于經濟效益。例如，2016年我國近76臺水泥窯協同處理原生垃圾約300多萬噸，處理污泥和危廢等約360萬噸，但其用作替代燃料對全國水泥熟料生產總熱耗的貢獻率（即對熟料煤耗的替代率）僅為1．8%，距我國2020年協同處置的水泥窯達到10%～15%（約200臺）、對熟料煤耗的替代率達20%以上的目標相差很大。所以我們必須努力開拓對高熱值廢棄物的利用，例如廢輪胎、石油焦、油田污染土、廢機油、廢油墨等。

10年前人們普遍認為水泥窯焚燒輪胎太浪費，發達國家可以，在我國則行不通。然而，據統計，2015年全國廢輪胎為3．5億條，重1 360萬噸，除了一部分翻新和用于蔬菜大棚作取暖燃料等以外，約有50%的廢輪胎亂堆亂放。2016年全國機動車使用量已超過2億輛，2017年上半年機動車新增5 000萬輛，我們應早做準備。廢輪胎對水泥窯的熱量貢獻比煤還要高，1噸廢輪胎相當于1．14t標煤，是原生垃圾的10～12倍，其他的油田污染土和廢機油等亦然，大致可達5～6倍，而且它們的前處理工序比垃圾簡單得多，成本低。對水泥企業來說，利用高熱值廢棄物作為替代燃料，在發揮基本相同的環保效益和社會效益的情況下，可以較顯著地提升其經濟效益。

另一項需要認真改進的工作是，水泥企業對其兼燒廢棄物工程項目的投資與運行成本和污染物排放等信息應該透明，應定期向全社會公布。反思外界之所以對水泥窯焚燒垃圾有諸多非議和微辭，其中固然有我國水泥行業歷史上公眾口碑不佳的因素，但如今仍然信息不透明，不準確，不統一，往往容易使人們缺乏信任感，這是一個更主要的因素。希望水泥窯協同處置生活垃圾產業聯盟做好這方面的組織協調工作，定期向社會公眾提交有實質內容的年度環境報告和社會責任報告，接受公眾監督。

總之，水泥窯協同處置可燃廢棄物用作替代燃料，實現熟料生產的化石燃料“零消耗”是我們的目標，如今德國已經達到了68%，雖然我國差距還很大，但是我們已成功研發了海螺（CKK）、華新（多點協同）、金隅（分質處理）、中材（溧陽）、華潤（MBH）五種形式協同處置生活垃圾的成熟可靠的示范性技術與配套裝備的43條生產線和協同處置污泥、危廢等33條生產線，加上水泥生產已有的各種技術裝備，在技術裝備和環保等方面，我國已具備處置不同形態（絮狀、粒狀、塊狀、漿狀……）和不同性能（干濕、軟硬、粘結、纏繞、磨蝕、腐蝕、危險……）的各種各樣可燃廢棄物的能力，擁有堅實的物質和人力資源基礎，有望在不久的將來基本實現目標。

參考文獻：

[1]高長明．“四零一負”論水泥工業可持續發展戰略[J]．水泥技術，1997，（1）：1-6．

[2]高長明．水泥工業“四零一負”理念的前世今生與未來——回眸“四零一負”提出20年[J]．新世紀水泥導報，2016，（4）：1-6．

[3]高長明．水泥窯協同處置垃圾熱點釋疑[N]．中國建材報，2014-12-05（3）．

[4]高長明．水泥窯協同處置垃圾問題再釋疑[J]．水泥，2015，（6）：6-8．

[5]高長明．水泥窯協同處置城市垃圾與垃圾發電16年發展歷程回顧[N]．中國建材報，2014-07-07．

[6]高長明．再論水泥窯協同焚燒廢棄物的環境安全問題[J]．中國水泥，2010，（2）：13-14．

[8]Ernst-Micheal Sipple．The ReduDust process=production of salt in the cement plant[J]．ZKG,2015,(11)：28-34．

[9]BHS SONTHOFEN GMBH．Treatment of bypass dust in cement manufacturing[J]．ZKG,2015,(3)：26-29．

[10]高長明．水泥混凝土工業是全社會循環經濟的重要成員[N]．中國建材報，2017-06-14（3）．■

中材（天津）粉體技術裝備有限公司入選全國制造業單項冠軍示范企業

2017年12月18日，工業和信息化部、中國工業經濟聯合會公布了第二批制造業單項冠軍示范企業名單。全國僅有71家來自各個行業的領軍企業入選示范企業名單。中材（天津）粉體技術裝備有限公司作為立式輥磨機產品的“單項冠軍”成功入選示范企業。

中材（天津）粉體公司擁有一套完整的研發體系和一支一流的研發隊伍，產品開發涵蓋基礎理論、試驗驗證、工程驗證和設計定型，采用模塊化和標準化進行設計，設計手段上采用全三維設計和有限元、流體模擬等進行優化。公司成立至今累計投入研發經費超過2億元，擁有世界獨創的試驗粉磨系統，先后建立了5套試驗立式輥磨系統，能完整模擬不同物料的真實粉磨工況，試驗數據用于指導設計研發和設備選型，效果非常明顯。

2014～2016年中材（天津）粉體公司獲得專利授權23項，其中發明專利5項，實用新型專利17項，完成成果轉化17項。2017年“鋼渣輥磨系統技術裝備的研制”順利通過中國建筑材料聯合會的鑒定，解決了以前鋼渣難磨、能耗高的問題。與中材國際研究總院聯合研發的新型高效動靜結合N-U選粉機，比傳統O-sepa選粉機選粉效率提高10%～15%，用于既有立式輥磨選粉機的改造，經濟效益明顯。TRM牌立式輥磨通過了國際CE認證和ATEX認證，是中國建材機械行業名牌產品、國家重點新產品、天津市名牌產品和天津市高新技術產品。

經過數年的發展，中材（天津）粉體公司立式輥磨已經成功替代了進口設備，設計供貨的單臺輥磨已經可以滿足10 000t/d規模的生產線；在礦渣粉磨領域，能滿足年產30～180萬噸規模的生產線；在礦業、固廢處理、冶金、電力、化工、陶瓷等行業，已經逐步替代原來能耗高、噪音大、效率低的粉磨設備。中材（天津）粉體公司立式輥磨的合作伙伴遍布全球，先后同法國拉法基集團（Lafarge Holcim）、德國海德堡集團（Heidelberg）、華潤水泥、金隅水泥等國內外知名企業合作，產品遠銷東南亞、歐洲、非洲、南美洲等二十多個國家和地區。