消除生活垃圾等廢棄物的污染，實現(xiàn)其無害化、減量化和資源化處置，已成為我國必須解決的重大問題。目前在我國處置生活垃圾的方法主要有填埋、堆肥和焚燒三種。填埋、堆肥方式存在著嚴重的二次污染隱患和占用大量土地等諸多問題。焚燒法處置城市生活垃圾是眾多處理方法中實現(xiàn)減量化、無害化和資源化最好的一種方式。焚燒處置可以分為兩種途徑：一種是建立專門的焚燒設備，即投資建設垃圾焚燒發(fā)電廠，但也面臨諸如選址、投資高以及如何處理焚燒后的低渣、飛灰等問題；另外一種是在現(xiàn)有工藝的改造基礎上進行生活垃圾的焚燒處理，即水泥窯協(xié)同處置生活垃圾。

  水泥工業(yè)是我國利用工業(yè)固體廢棄物的主要產業(yè)，為保護環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經濟作出了重大貢獻。新型干法水泥窯（以下簡稱水泥窯）經過多年的技術創(chuàng)新與提升，不僅可以生產國家建設所需的優(yōu)質水泥產品，而且具有協(xié)同處置城市廢棄物（生活垃圾、污泥、危險廢物等）功能，成為凈化城鄉(xiāng)環(huán)境、消除環(huán)境隱患和美化環(huán)境的重要環(huán)保設施。水泥窯協(xié)同處置生活垃圾在我國生活垃圾現(xiàn)有處置方式中具有明顯的比較優(yōu)勢。尤其與現(xiàn)有垃圾焚燒發(fā)電相比，具有相對投資少、運行費用相對低、不涉及占地、敏感的選址問題等優(yōu)點。特別是在城市垃圾處理過程和處理之后具有無害化、資源利用和能源代替等方面有著比其他的垃圾處置方式不可替代的優(yōu)勢，可有效防止二噁英等的排放，沒有二次污染隱患，生活垃圾更可替代原料和替代燃料，實現(xiàn)完全的固廢全量化處理和綜合利用。且隨著城市化率和生活水平的提高，生活垃圾清運量呈快速增長態(tài)勢，由于我國廢棄物處置能力相對不足，大量的包括生活垃圾在內的固體廢物不能得到及時有效的處置，通過開展水泥窯協(xié)同處置生活垃圾能彌補廢棄物處置能力的不足、多了一種供社會和地方主管部門可選則的技術路徑和方式。

  從國家層面和政策導向方面，我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物已經得到國家和主管部門的認同和重視。國務院下發(fā)的《循環(huán)經濟發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動計劃》、《國務院關于化解產能嚴重過剩矛盾的指導意見》、國家發(fā)改委等七部委發(fā)布《關于促進生產過程協(xié)同資源化處理城市及產業(yè)廢棄物工作的意見》等，都將利用現(xiàn)有水泥窯無害化協(xié)同處置城市生活垃圾和產業(yè)廢棄物作為鼓勵扶持的重點。

  截至2015年底全國新型干法水泥生產線累計1700多條，分布于全國各省市。無論是從政策層面還是協(xié)同處置廢棄物技術層面以及生產線布局方面，目前基本具備協(xié)同處置廢棄物產業(yè)化推廣的基礎。

  基于上述情況和時機，為推動水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的產業(yè)化，協(xié)調和解決水泥企業(yè)開展協(xié)同處置生活垃圾過程中遇到的資金、技術、標準規(guī)范、政策、區(qū)域壁壘、市場推廣、公共關系等諸多問題，為全面開展和推動水泥窯協(xié)同處置生活垃圾工作搭建支撐平臺，2015年7月，由中國建筑材料聯(lián)合會發(fā)起，聯(lián)合積極開展水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的先進水泥企業(yè)（集團）及相關技術裝備、研究設計等單位（海螺、華新、中材、拉法基、北京金隅、上海建材、四川峨勝等）共同創(chuàng)建成立了“水泥窯協(xié)同處置生活垃圾產業(yè)聯(lián)盟”（以下簡稱聯(lián)盟）。聯(lián)盟以企業(yè)和社會需求為導向，充分利用各企業(yè)優(yōu)勢，整合水泥窯協(xié)同處置生活垃圾核心技術、人才、市場等方面資源，建立長效合作機制和戰(zhàn)略合作關系，實現(xiàn)資源共享，推動聯(lián)盟成員單位之間的知識產權共享、技術交流和合作，共同促進水泥窯協(xié)同處置生活垃圾的產業(yè)化和技術的提升。聯(lián)盟成員均為行業(yè)中的大企業(yè)（集團），在開展協(xié)同處置工作方面已經積累一定經驗，技術和管理水平處于行業(yè)領先地位。

  水泥窯協(xié)同處置生活垃圾產業(yè)聯(lián)盟組織各成員單位技術力量，總結和提煉出了部分典型企業(yè)的技術路線、主要技術裝備、第三方評價以及技術適用范圍等。現(xiàn)將這項成果，作一介紹和推廣，便于地方各級政府和企業(yè)借鑒和比選后，選擇適合的技術路線開展和處置當地生活垃圾和廢棄物。各地可根據當地人口數量、經濟發(fā)展水平、地方實際情況進行比選和優(yōu)選。為加快促進水泥窯協(xié)同處置廢棄物產業(yè)化進程，后續(xù)還將繼續(xù)擇選和推薦成熟適用技術進行宣傳和推廣。

  一、技術內容

  為了方便區(qū)分，以下均以技術持有方的名字簡稱作為技術的名稱（排名不分先后）。

  （一）海螺技術

  2007年以來，海螺創(chuàng)業(yè)公司通過對國內外垃圾處理技術的實地考察和研究，憑借在水泥高溫煅燒、廢氣處理技術領域的研究和經驗積累，結合我國城市生活垃圾的特性，于2010年開發(fā)出了利用新型干法水泥窯處置生活垃圾系統(tǒng)（簡稱“CKK系統(tǒng)”）。

  CKK系統(tǒng)是利用水泥工業(yè)新型干法窯協(xié)同處置生活垃圾，對垃圾焚燒產生的廢氣、灰渣及垃圾滲濾液進行無害化處理及有效利用的一種全新的垃圾處理技術。

  1.工藝流程及相關說明

  生活垃圾通過收集車運送到垃圾坑內儲存，用行車進行攪拌和均化，破碎后用行車送入垃圾供料系統(tǒng)，定量輸送至氣化爐中氣化焚燒。投入爐內的垃圾與爐內高溫流動介質（流化砂）充分接觸，一部分通過燃燒向流動介質提供熱源，另一部分氣化后形成可燃性氣體送往水泥窯分解爐內進一步焚燒，垃圾氣化后氣體中有害物質經分解爐焚燒分解，分解后的生成物被水泥窯內堿性物料吸收固化，剩下的廢氣經水泥窯尾廢氣處理系統(tǒng)凈化后排出。垃圾中的不燃物在流動介質中不斷沉降，到了爐底部時排出。從排出的爐渣中分離出金屬，剩下的塊狀物料作為水泥原料進行配料。垃圾坑中的垃圾污水經過收集和過濾后，送入氣化爐上部高溫區(qū)和水泥窯分解爐內進行氧化分解，達到無害化處理的目的。

  CKK項目子系統(tǒng)主要包括前處理及供料系統(tǒng)、垃圾氣化系統(tǒng)、灰渣處理系統(tǒng)、垃圾污水處理系統(tǒng)、除氯系統(tǒng)。

  2.主要技術裝備

  CKK系統(tǒng)主要設備有垃圾抓斗行車、垃圾破碎機、氣化爐、熱風爐、磁選機、稀釋冷卻器、氣體冷卻器等

  （二）華新技術

  華新水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術的核心是在原生垃圾產生地或靠近原生垃圾產生地的水泥工廠內，建設全封閉的生活垃圾生態(tài)處理工廠，使生活垃圾得到破碎、干化，機械分選出衍生燃料和適應于水泥生產的替代原料，這些產物經密閉車輛等方式運至華新的或其他水泥工廠，在正常生產水泥的同時，把這些垃圾衍生原、燃料一并消納燒盡。垃圾衍生燃料燃燒時所產生的熱能直接用于水泥的煅燒，節(jié)省部分燃煤，并提升余熱發(fā)電效率；垃圾衍生原料用于部分替代水泥生產使用的天然礦石原料或校正原料。

  1.技術工藝流程及設備布置

  華新水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術分為生態(tài)處理（預處理）和水泥窯協(xié)同處置（終端處置）兩部分。從垃圾進廠到入窯處置，可分為接收及一次破碎、干化、分選及二次破碎、除臭、滲濾液處理及入窯協(xié)同處置六個系統(tǒng)。

  生活垃圾生態(tài)前處理：主要包含了接收及一次破碎、干化、分選及二次破碎等一系列過程。生活垃圾經華新生態(tài)工廠處理之后分為五大部分，即二次衍生燃料（RDF）、無機惰性材料、滲濾液、臭氣和金屬。

  生活垃圾水泥窯協(xié)同后處置：主要為入窯系統(tǒng)，RDF經過一系列輸送、計量裝置，喂入新型干法水泥窯分解爐，替代部分燃煤，做資源化利用。無機渣土（成分與水泥生產所需石灰石、粘土相近）經破碎、干化以及分類處理后作為原料用于水泥生產。有效遏制二噁英/呋喃等有毒有害物質的生成，各項排放指標（0.02ng-TEQ/Nm3）符合甚至優(yōu)于國家和歐盟標準（0.1ng-TEQ/Nm³）。

  2.技術特點及優(yōu)勢

  華新利用水泥窯協(xié)同處理生活垃圾可以成功解決生活垃圾處理過程中的六大難題，并最終實現(xiàn)生活垃圾的資源化利用。

  （1）臭氣：惡臭主要來源于生活垃圾中有機物的分解過程。該工藝的預處理工藝過程采用封閉空間負壓操作，干化過程中產生的惡臭經過生物處置系統(tǒng)去味后排空。

  （2）滲濾液：整個垃圾預處理過程中產生的少量滲濾液，經滲濾液處置系統(tǒng)處置后達標排放或直接噴入回轉窯內焚燒處置。

  （3）廢渣：從生活垃圾中分選出的土渣可以作為水泥配料原料使用，金屬由廢品回收站回收。

  （4）二噁英/呋喃：生活垃圾經干化、分選等生態(tài)處理后，可燃部分進入水泥窯實施高溫焚燒處理。在水泥窯的高溫、強對流、渦流、強堿性、還原氣氛中燃燒，可以使所有有毒有害物質得到完全分解，不產生二噁英/呋喃；且水泥窯特有的淬冷和投料方式可有效抑制分解后的有機碎片再次生成二惡英/呋喃。

  （5）資源綜合利用：生活垃圾經過預處理后，絕大部分可燃物被分揀出來形成RDF，RDF密封由汽運或船運至華新水泥工廠的水泥窯生產線作為替代燃料。RDF熱值約1500~2500kcal/kg，由密閉皮帶走廊提升進入窯尾的分解爐后在回轉窯內焚燒。

  （6）為溫室氣體減排做貢獻：由RDF替代化石燃料，降低了水泥生產中的煤耗，從而減少CO2溫室氣體的排放量，為減排做貢獻。

  （三）金隅技術

  1.技術介紹

  金隅集團的水泥窯處置生活垃圾技術簡稱為水泥窯分質處置生活垃圾技術。

  該技術主要包括直接入窯技術、氣化燃燒間接入窯技術和分級燃燒技術三部分。

  該技術路線是通過將生活源廢棄物進行簡單預處理，制備成高、低不同熱值的燃料，進行分質利用。其中高熱值產品通過機械輸送方式直接進入水泥窯處置，低熱值燃料通過一個立式旋轉氣化爐將燃料熱解氣化燃燒后轉化成高溫氣體，以氣體狀態(tài)進入水泥窯，是垃圾燃料氣化燃燒技術、垃圾燃料直接燃燒技術和分級燃燒技術的集成耦合。

  該技術是針對國內混合生活垃圾雜質多、水分高、分選困難的特點提出的解決方案。

  該技術的特點是將氣化燃燒技術與直接燃燒技術相結合，實現(xiàn)了節(jié)煤、提高相對處置量及氮氧化物減排三效合一的目標。關鍵技術是將垃圾進行分質利用，核心技術是低熱值燃料氣化燃燒技術。

  （1）技術特點

  ①對原料適應性強。氣化焚燒爐可適應的原生垃圾熱值1000 kcal/kg~1850 kcal/kg，水份<50%，灰分<30%，最大粒度<200×200×200。直接入窯燃料熱值：≥2500 kcal/kg，水分<30%，粒徑<50mm。

  ②垃圾預處理工藝簡單。不需經過精細預處理，只需破碎、分選等簡單處理即可。

  ③對水泥窯運行影響小。中低熱值垃圾燃料經過氣化焚燒后得高溫煙氣進入水泥窯大大減小了低熱值固體燃料水分、粒徑、灰分等對水泥窯燃燒影響。

  ④節(jié)能減排效果明顯。通過分級燃燒與分質處理結合，不僅強化了燃燒，而且降低了水泥窯本底氮氧化物濃度，節(jié)約了氨水和煤。

  ⑤項目模式靈活簡便。即可與現(xiàn)有垃圾處理設施合作技改，也可以新建預處理設施。

  2.主要技術裝備

  預處理單元主要包括破碎機、生物干化系統(tǒng)、磁選機、風選機等，水泥窯協(xié)同處置單元主要包括橋式吊車、垃圾料倉、調速皮帶秤等。

  二、技術獲得的第三方評價

  1.華新技術

  2011~2012年，該技術分別通過了湖北省科技廳和中國建材聯(lián)合會的技術鑒定，被認定為“國際首例，具有完全自主知識產權，經濟、社會、環(huán)境效益顯著，整體技術達到國際先進水平”。

  2.海螺技術

  CKK系統(tǒng)以其技術的先進性和工程實證的效果獲得了一些榮譽和成果，主要情況如下：

  2009年11月，CKK技術獲得聯(lián)合國2009年度全球可再生能源領域最具投資價值的領先技術“藍天獎”提名獎。

  2011年6月，CKK技術通過了中國建筑材料聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，技術認定為國際先進水平。

  2015年1月，CKK技術獲得安徽省科學技術獎一等獎。

  2010年以來，申報了一系列專利，目前有7項發(fā)明、8項實用新型專利及1項外觀設計獲得授權，計算機軟件著作權獲得登記。

  3.金隅技術

  2015年3月該技術通過中國建材聯(lián)合會技術鑒定，鑒定結果為：國際先進水平。

  2015年該技術中標北京科委藍天行動專項后補助項目，獲得后補助資金100萬元。

  三、技術的適用范圍

  1.華新技術

  該技術可廣泛用于生活垃圾處理，華新生活垃圾生態(tài)處理工廠選址沒有過多條件限制，可在水泥工廠內建生活垃圾預處理設施；也可在水泥工廠外合理距離（陸路運輸150公里以內，水路運輸200公里以上，水路距離越大相比于其他運輸方式越劃算）范圍內垃圾原生地單建生活垃圾預處理工廠模式。

  同時，華新生活垃圾處置技術對于生活垃圾量也沒有過多限制。目前華新攸縣、株洲等日處理150噸的預處理工廠將RDF集中運至株洲水泥工廠處置；武穴、陽新等多家水泥工廠均已實現(xiàn)一條5000t/d新型干法水泥熟料線處置1500t/d生活垃圾。此外，華新技術團隊正在研究降低垃圾衍生燃料（RDF）水分，以實現(xiàn)水泥窯線無害化、資源化處置生活垃圾的最大規(guī)?；?。

  2.海螺技術

  為了滿足不同規(guī)模城市及不同水泥生產線配套建設利用水泥窯處置生活垃圾（CKK技術）項目的實際需要，公司根據各處理規(guī)格需求開發(fā)了多個系列的氣化爐產品，氣化爐單爐主要規(guī)格為100~400噸/日，以配套2000~12000噸/日等不同規(guī)格的水泥窯系統(tǒng)。（見表1）

  對于單個工廠有兩條以上新型干法水泥熟料線時，也可設計兩臺氣化爐進行組合，可適應中、小型城市及農村地區(qū)。

  3.金隅技術

  該技術尤其適合中小城市的生活垃圾處理與水泥窯結合。處置垃圾的種類不僅適合原生垃圾，也可以對垃圾填埋場的陳腐垃圾進行處理。

  該技術非常適合于現(xiàn)有水泥窯技術改造，具有投資小，建設周期快的特點。使用該技術，可以有效地緩解目前生活垃圾發(fā)電廠建設過程中遇到的選址難、搬遷費用高、投資大、建設期長的問題。

  針對不同的垃圾產生量，提供組合式解決方案：

  （1）在垃圾日產生量小于300噸的地區(qū)，可直接在水泥廠建設分質處置生活垃圾生產線，生活垃圾不需預處理，直接使用二臺氣化爐與1條年產5000噸的新型干法水泥生產線即可實現(xiàn)完全處置。

  （2）在生產垃圾日產生量在400噸~600噸的地區(qū)，使用本項目的預處理技術，將原來的垃圾填埋場建設成為生活垃圾預處理廠，使用一條日產5000噸熟料的水泥窯即可完全處置每天產生的生活垃圾。

  （3）在垃圾日產生量為600~1000噸的地區(qū)，可將生活垃圾預處理后采用二條5000噸/天或相當10000噸/天熟料生產的能力的多個水泥廠即可解決大中型城市的生活垃圾問題。

  （4）對于已有生活垃圾綜合處理廠和有建設生活垃圾焚燒發(fā)電的地區(qū)，該項目技術可與現(xiàn)有的綜合處理廠有非常好的結合度并與生活垃圾焚燒發(fā)電廠實現(xiàn)雙贏（水泥窯可采用金隅獨有的技術同時處置垃圾焚燒飛灰）。

  四、技術經濟分析

  1.華新技術

  以武漢市陳家沖垃圾預處理及水泥窯綜合利用一體化項目為例：

  武漢華新陳家沖生活垃圾生態(tài)處理工廠是為體現(xiàn)武漢市“兩型社會”建設特點，減輕城市環(huán)境載荷而設立的市政基礎設施項目，該工廠由華新環(huán)境工程有限公司投資建設，總投資額1.5億，占地面積49.8畝，其設計處理規(guī)模為日處理生活垃圾1000噸，分兩期建設，一期（500噸/天）于2013年9月建成投產，運行至今。

  2015年度陳家沖生活垃圾生態(tài)處理工廠生產運行基本穩(wěn)定。生活垃圾經過破碎、干化、分選產生的垃圾衍生燃料RDF全部在華新旗下的水泥窯協(xié)同處置。2015年全年原生垃圾進廠量達到18.1萬噸，生活垃圾綜合處置成本194.17元/噸，其中工廠生產運行成本為107.08元/噸，RDF運輸成本87.09元/噸。2015年陳家沖工廠生活垃圾處置成本（194.17元/噸）相對2015年平均收入（161.47元/噸）虧損32.7元/噸。2015年后，陳家沖工廠二期垃圾處置項目即將建成投運，工廠固定資產將會攤薄，工廠生產運行成本也會適當降低。

  2.海螺技術

  針對不同規(guī)格的氣化爐及不同規(guī)模的項目，項目投資和運行成本估算如下（以5000噸窯為例）：

  3.金隅技術

  ①投資估算

  按照5000噸/天水泥生產線處置500噸/天原生生活垃圾估算，新建預處理線投資：7000萬元，包括土建、設備、安裝等費用（不包括征地）。

  水泥窯替代燃料線投資：2100萬元。包括土建、設備、安裝等費用。

  ②運行成本估算

  水泥窯處置部分：成本50元/噸垃圾。噸熟料成本增加2.88元。

  垃圾預處理廠部分：替代燃料制備成本70元/噸垃圾。

  五、技術推廣模式

  1.華新技術

  華新水泥窯協(xié)同處置生活垃圾商業(yè)運作模式是集生活垃圾的收集、轉運，垃圾的預處理和水泥窯協(xié)同處理一體化于一體的模式。

  華新生活垃圾處理既可以在華新水泥工廠內建設生活垃圾生態(tài)處理工廠，如赤壁、武穴環(huán)保工廠的模式；也可以在水泥窯線合理距離范圍內建設生活垃圾生態(tài)處理工廠，如華新武漢陳家沖生態(tài)處置工廠模式。2013年武漢陳家沖生態(tài)處理工廠的正式平穩(wěn)運營充分證明，大中城市完全可以在遠離水泥窯線工廠100公里（汽運）或1000公里（水運）的情況下開展環(huán)保業(yè)務，實現(xiàn)生活垃圾無害化、減量化處置。

  2.海螺技術

  海螺創(chuàng)業(yè)可以按BOT、EPC、PPP等模式合作，如屬于海螺集團下水泥屬企業(yè)可以進行BOT、PPP模式合作，如不屬于海螺集團下屬水泥企業(yè)可以進行EPC模式合作，具體模式也可協(xié)商確定。

  利用水泥窯協(xié)同處置生活垃圾項目可能的模式有：

  ①由政府投資建設，委托水泥企業(yè)運行管理，政府向企業(yè)支付運行費用。其優(yōu)點是可爭取中央資金補助，減輕政府投資壓力，項目運行后僅需支付企業(yè)運行費用，初步測算政府支付費用為60~80元/噸（不含垃圾收運費用，下同）。

  ②由水泥企業(yè)投資建設和運行管理，即BOT模式。其優(yōu)點是由企業(yè)籌資建設，緩解政府一次性投資壓力，建設周期較短，初步測算政府支付費用為150~180元/噸。

  ③由政府和水泥企業(yè)合資建設，委托水泥企業(yè)運行管理。其優(yōu)點是政府可爭取中央資金補助，不足部分由企業(yè)投資，可在一定程度上緩解政府投資壓力。

  3.金隅技術

  該技術合作模式靈活。水泥企業(yè)可利用當地已有的生活垃圾市政處理設施進行技改并聯(lián)合處置，也可以新建預處理設施單獨對原生垃圾進行處置。

  可采取EPC、BOT模式也可以采取TPP等多種靈活方式。（見表2）