讓水泥窯來啃城市生活垃圾這塊“硬骨頭”
隨著城市建設(shè)的發(fā)展和居民生活水平的提高,我國城市生活垃圾產(chǎn)生量與日俱增。如何處理城市生活垃圾是全球各國迫切需要解決的焦點(diǎn)問題。
填埋?焚燒?堆肥?回收利用?還是其他方式?
垃圾 “來了”
統(tǒng)計資料表明,我國城市居民每人每日平均產(chǎn)生垃圾1.2kg左右,自1979年以來,我國城市生活垃圾平均以每年8.98%的速度增長,2005年城市生活垃圾產(chǎn)生量已達(dá)1.52億噸,預(yù)計到2010年將達(dá)到3.1億噸。
目前,城市生活垃圾儲存量已達(dá)70多億噸,侵占土地面積50000萬平方米,并且以年增長率8%~10%的速度增長。
城市生活垃圾的產(chǎn)生與人民的日常生活密切相關(guān),不同地區(qū)的垃圾組分和產(chǎn)量差異較大,這與各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生活習(xí)慣、氣候等方面有關(guān),而且同一城市的不同區(qū)域垃圾的組分差異也很大。目前國內(nèi)垃圾多采用混合式袋裝收集或散裝收集,組分較為復(fù)雜,包括各種各樣的廚余、紙類、橡膠、塑料、織物、木材、玻璃、陶瓷、灰渣、金屬等。國內(nèi)城市生活垃圾中廚余、灰渣的含量較高,而可回收再利用的塑料、金屬的含量較低,垃圾的含水量較高,熱值較低。
城市生活垃圾是一個長期存在的污染源,未經(jīng)處理或處理不當(dāng),都會造成嚴(yán)重大氣污染和地下水污染、土壤污染,并且使得大量的土地被占用、自然景觀被破壞。
它叫囂著向人類“宣戰(zhàn)”,危急著人類的生存。
一個字“燒”
建設(shè)部、國家環(huán)??偩趾涂萍疾坑谛率兰o(jì)初聯(lián)合發(fā)布了《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》。此項政策對垃圾處理方案選擇提出了指導(dǎo)性的原則:“衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥、回收利用等垃圾處理技術(shù)及設(shè)備都有相應(yīng)的適用條件,在堅持因地制宜、技術(shù)可行、設(shè)備可靠、適度規(guī)模、綜合治理和利用的原則下,可以合理選擇其中一種或適當(dāng)組合。在具備衛(wèi)生填埋場地資源和自然條件適宜的城市,以衛(wèi)生填埋作為垃圾處理的基本方案;在具備經(jīng)濟(jì)條件、垃圾熱值條件和缺乏衛(wèi)生填埋場地資源的城市,可發(fā)展焚燒處理技術(shù);積極發(fā)展適宜的生物處理技術(shù),鼓勵采用綜合處理方式。禁止垃圾隨意傾倒和無控制堆放?!?nbsp;
某地垃圾渣土管理處的趙先生談到,城市處理垃圾的傳統(tǒng)方式是填埋與焚燒。在城市規(guī)模較小時,垃圾產(chǎn)量有限,填埋顯然是最簡便易行的處理方式,因而也是目前大多數(shù)城市處理垃圾的方式。
但是這一方式現(xiàn)在日益面臨著越來越大的困難:隨著人口的增長、城市的擴(kuò)張,土地的價格越來越昂貴,而垃圾填埋需要占用大量寶貴的土地資源;僅靠垃圾自己的腐化反應(yīng)來使垃圾逐漸減少、消失,垃圾處理周期長;容易導(dǎo)致垃圾滲濾液和揮發(fā)氣體污染地下水、空氣,導(dǎo)致土壤沙化。
焚燒處理城市生活垃圾與填埋相比,其優(yōu)勢是就非常明顯了:占用土地有限、處理周期短、可實(shí)現(xiàn)大幅度的減容(燃燒后體積可減少90%以上)、可回收能量用于供熱和發(fā)電、不需要長距離運(yùn)輸?shù)鹊取5浅鞘猩罾粌H發(fā)熱值低,無機(jī)物及水分含量比較高,而且具有非均勻性,其組成會隨著季節(jié)的變化和收集地點(diǎn)的不同而有很大差異,且含有金屬、磚瓦等不可燃物,要想保持焚燒過程能夠穩(wěn)定而徹底的進(jìn)行,具有一定的難度。
雖然從環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約的角度來講,用焚燒來處理城市生活垃圾有著巨大的優(yōu)越性,但是這種方式能否大規(guī)模應(yīng)用,仍然取決于其在既定社會條件下的經(jīng)濟(jì)成本。
垃圾焚燒廠“PK”水泥廠
垃圾焚燒和水泥生產(chǎn)在流程上比較相似。
兩者都要對物料進(jìn)行預(yù)處理(破碎、細(xì)化等物理處理);水泥在窯內(nèi)高溫?zé)Y(jié)成熟料,垃圾在爐內(nèi)焚燒減容、減重;窯/爐煙氣經(jīng)過除塵與凈化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后排放。所以可以利用燒水泥的流程與一些設(shè)備來焚燒處理城市生活垃圾。
目前,垃圾焚燒廠使用的垃圾焚燒設(shè)備基本上是各種爐排爐,但是爐排爐垃圾焚燒設(shè)備有很大的缺點(diǎn),已經(jīng)難以勝任大中城市迅速增多的大規(guī)模垃圾處理工作。
水泥窯,特別是新型干法窯,處理城市生活垃圾,除了繼承回轉(zhuǎn)式焚化爐的優(yōu)點(diǎn),還有自身明顯的優(yōu)勢:水泥窯足夠長,保證垃圾燃盡和有毒煙氣充分分解,減少煙氣處理系統(tǒng)壓力,保護(hù)環(huán)境;水泥窯熱負(fù)荷大,生產(chǎn)過程中煙氣最高溫度達(dá)1700℃,保證垃圾焚燒完全和有毒煙氣充分分解;垃圾不需要仔細(xì)破碎,即可入窯,適應(yīng)性強(qiáng);垃圾在窯內(nèi)翻滾、塌落、攪拌與空氣接觸良好,焚燒條件良好;水泥窯體積大,垃圾日處理量大……
對于我國實(shí)際情況來講,垃圾熱值相對偏低,要實(shí)現(xiàn)其高效穩(wěn)定燃燒,水泥廠回轉(zhuǎn)窯總體性能相對于流化床焚燒爐差一些。但是回轉(zhuǎn)式垃圾焚燒爐與其他焚燒爐型相比,符合垃圾焚燒的3T思想(高溫Temperature、高湍流混合Turbulence、充分的高溫停留時間Time)等優(yōu)勢,而且回轉(zhuǎn)式焚化爐的機(jī)械結(jié)構(gòu)與操作都非常簡單。因此,對于處理種類繁多的廢棄物,采用回轉(zhuǎn)窯有明顯優(yōu)勢。
雖然各大專院校教授以及環(huán)保專家、學(xué)者積極創(chuàng)新、改進(jìn)垃圾焚燒廠的焚燒技術(shù),包括循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐及其燃燒系統(tǒng)等等。但是,無論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上相比,選擇水泥生產(chǎn)線,特別是新型干法水泥生產(chǎn)線,來焚燒處理垃圾是無可挑剔的。
水泥行業(yè)專家高長明先生指出,利用我國現(xiàn)有的400多條日產(chǎn)熟料2000噸以上大、中型新型干法水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾和可燃廢料,無論在理論上還是實(shí)踐中,無論在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上,無論在環(huán)保方面還是循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面,都比新建垃圾焚燒爐回收電(熱)能量的方案優(yōu)越得多。
隨著水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入和我國環(huán)境保護(hù)法規(guī)的不斷完善,水泥廠利用城市生活垃圾的優(yōu)勢地位必將得到體現(xiàn)。一方面,可降低水泥企業(yè)對不可再生的礦石性原料的依賴;另一方面,與垃圾焚燒廠相比,減少了污染氣體的排放,并且消除了傳統(tǒng)垃圾處理方法帶來的二次污染。且,在水泥產(chǎn)業(yè)向環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的道路上又邁出了具有深遠(yuǎn)意義的一步。
國外VS國內(nèi)
利用水泥回轉(zhuǎn)窯焚燒各種垃圾、廢棄物技術(shù),國外從1970年開始研究,到1984年逐漸在發(fā)達(dá)國家推廣。目前世界上約有100多家水泥企業(yè)用可燃性廢棄物作替代燃料。法國、瑞士、德國、丹麥主要水泥制造商都在使用可燃性廢棄物。
有資料表明,法國拉法基公司,目前可燃性廢棄物替代自然礦物質(zhì)燃料的替代率已達(dá)50%左右。德國海德堡水泥集團(tuán)、日本三菱材料公司、墨西哥CEMEX公司、丹麥?zhǔn)访芩构驹谒喔G焚燒垃圾方面也有豐富的經(jīng)驗。例如:德國和歐洲諸國多年的實(shí)踐證明,將垃圾送到水泥廠進(jìn)行適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理后,部分用作生產(chǎn)水泥的原料,部分用作替代燃料,是處置城市垃圾非常經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的措施。
由此可見,發(fā)達(dá)國家利用水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯處理可燃廢棄物和生活垃圾方面比較成熟,并具有一定的規(guī)模。
據(jù)了解,我國從90年代以來開始了利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市生活垃圾的研究與實(shí)踐,積累了不少的經(jīng)驗。
2004年5月25日,國家發(fā)改委工業(yè)司在北京亞泰飯店組織召開了“利用水泥工業(yè)新型干法窯處置廢棄物技術(shù)方案及可行性論證會”。經(jīng)專家認(rèn)真論證,會議通過了中材國際工程股份有限公司“利用水泥工業(yè)新型干法窯處置廢棄物技術(shù)方案及可行性論證”。這標(biāo)志著我國利用水泥窯處置城市垃圾取得了可喜的成果。
據(jù)悉,川煤廣旺集團(tuán)與合肥水泥研究設(shè)計院聯(lián)合研究處理城市生活垃圾技術(shù),經(jīng)過8個月的籌備,于今年11月15日成功點(diǎn)火,完成第一階段的工業(yè)試驗。目前,他們正在籌備第二階段的試驗。
我們看到國外在這一方面比我國起步早,取得了非常好的效果。同時,我們也要看到它們的發(fā)展過程并非是一帆風(fēng)順的。
所以,近年來,在發(fā)展利用水泥窯處置城市垃圾的過程中,盡管遇到了一些困難,但是許多有識之士仍然不懈的努力著,為追趕著世界先進(jìn)水平添磚加瓦。
水泥廠“變”垃圾焚燒廠
流化床爐燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代初得到迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。用煤做助燃燃料,在循環(huán)流化床鍋爐中進(jìn)行垃圾—煤混合物的穩(wěn)定燃燒。流化床焚燒爐以其使用壽命長、燃料適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),迅速成為我國大中城市進(jìn)行垃圾處理性能較為優(yōu)秀的設(shè)備。但是其投資成本卻成為它進(jìn)步成長最大的拌腳石。例如:當(dāng)前投資新建火電廠,建一座包括3套循環(huán)流化床垃圾焚燒爐發(fā)電裝置的垃圾處理廠——三爐(每臺流化床焚燒爐1000t/d)兩用,1臺備用,以保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性,其總投資接近10億元。
利用水泥生產(chǎn)系統(tǒng)處理城市生活垃圾,國外有許多成功的經(jīng)驗和范例可供參考,而且國內(nèi)部份水泥廠家在嘗試的過程中,也積累了不少經(jīng)驗。水泥技術(shù)的不斷進(jìn)步和廣大水泥從業(yè)人員的思想不斷更新,水泥廠利用城市垃圾替代部分原料、燃料技術(shù)障礙也越來越少。
如今,已有一些中小型水泥廠處于轉(zhuǎn)產(chǎn)、停產(chǎn)或即將要停產(chǎn)狀態(tài),為什么不能將生活垃圾資源化,將水泥廠技改為垃圾焚燒廠,即利用閑置水泥設(shè)備為水泥企業(yè)的發(fā)展開辟新的途徑,同時節(jié)約大量的投資呢?
雖然國外有成功的經(jīng)驗,但是我們還是要清醒的認(rèn)識到,國外的城市生活垃圾在源頭進(jìn)行了分類和控制,有利于采用水泥生產(chǎn)系統(tǒng)焚燒和處理。而我國的城市生活垃圾沒有經(jīng)過分類和控制,是一種混合型垃圾,增加了水泥生產(chǎn)系統(tǒng)處理城市生活垃圾的難度。所以我們需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析、研究存在的技術(shù)問題,包括垃圾的預(yù)處理及垃圾特性的研究、焚燒窯耐高溫耐腐蝕材料的研究、高溫空氣燃燒技術(shù)在垃圾焚燒中的應(yīng)用、煙氣的處理及二惡英的控制……
同時,除了技術(shù)方面的問題,水泥企業(yè)處理城市生活垃圾還面臨著其它的一些問題。例如:水泥廠所處的位置是否方便適合改造為垃圾焚燒廠;行業(yè)與體制的限制,水泥生產(chǎn)和垃圾焚燒處理分屬于不同的行業(yè)和部門,所以水泥窯焚燒處理垃圾項目必須由政府統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),加強(qiáng)建材、環(huán)保、市政、電力等部門的合作,加強(qiáng)攻關(guān),統(tǒng)籌考慮;增強(qiáng)環(huán)保意識,加強(qiáng)垃圾的管理,最終實(shí)現(xiàn)垃圾分類袋裝化,為垃圾綜合處理提供方便。
路有點(diǎn)“長”
目前,在全國各地有數(shù)百家日產(chǎn)熟料2000噸以上的新型干法水泥廠,并且還有為數(shù)不少的新型干法水泥廠正在建設(shè)中。
這些水泥廠焚燒城市生活垃圾后的灰渣熔入熟料是否會對水泥性能以及混凝土性能產(chǎn)生影響,是否對環(huán)境造成二次污染等不良影響呢?
據(jù)了解,歐洲的實(shí)驗室反復(fù)對利用垃圾燃料生產(chǎn)的水泥所制成的混凝土進(jìn)行測試。方法是用碳酸及油水混合液體對這類混凝土進(jìn)行浸泡,然后對洗出的液體進(jìn)行檢測。結(jié)果表明,從混凝土組分中釋放的重金屬元素的量少至難以測出來。
德國水泥研究所多年試驗也表明,從重金屬溶出的角度看,在飲用水應(yīng)用領(lǐng)域可以放心地使用混凝土。我國合肥設(shè)計院將垃圾焚燒后的底灰和飛灰按不同的比例摻入水泥砂漿,對硬化水泥漿體作浸出毒性檢測。 結(jié)果表明,水泥窯焚燒垃圾,其產(chǎn)品制成的混凝土對水環(huán)境具有友好性。
眾多研究機(jī)構(gòu)的努力取得了令人可喜的成果,但是在水泥生產(chǎn)系統(tǒng)處理混合型城市生活垃圾還需要進(jìn)一步的分析、研究;在水泥窯焚燒垃圾制成的水泥使用方面的研究,目前國內(nèi)尚處于起步階段,還有更多的問題等著我們?nèi)ソ鉀Q。
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