2010年12月,國家工信部頒布的《關于水泥工業節能減排的指導意見》中明確提出水泥工業要實施消納工業廢棄物和協同處置城市污泥和生活垃圾工程。到2015年實現年處理能力約4200萬噸,約有300臺水泥窯需要增設燒廢系統,不少水泥企業對該市場有很高的期待。現階段有必要對其基本理念、政策引導、技術途徑、研發創新等關鍵環節進行全面實事求是的考量,筆者僅對上述3家水泥窯燒廢系統作一評述。
水泥窯燒廢棄物具備環境安全性這3家水泥窯燒廢的突破完全證實了水泥窯燒焚廢棄物的環境安全性。無論在廢氣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到國家標準,甚至達到歐盟標準的要求,同時又沒有二次污染。這是極其重要且頗具說服力的例證,凸顯了水泥窯燒廢棄物的優勢,此外還證實了水泥窯燒廢棄物對水泥性能及其應用沒有影響,扭轉了公眾對我國水泥工業傳統的不良印象。
水泥窯燒廢棄物的權衡與取舍筆者搜集分析這3家水泥廠的實際生產數據后得出,其燒污泥或垃圾時,水泥窯的實際節煤為其總煤耗的2%~4%之間。在污泥供應充分的前提下,昌平廠和越堡廠每年可節約標煤分別約為3100噸和5200噸,銅陵廠為6100噸。此外因廢氣量增加及其溫度的升高,銅陵廠的余熱發電量每天增加了400~500千瓦時,約相當于噸熟料發電量增加0.3%。
但另一方面,為了燒廢料這3家企業都新增了不少裝備,例如熱油干燥機,快速噴騰烘干機、熱砂循環氣化爐、熱風爐和風機等,必須消耗一些額外的煤和電,具體數據是: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3%,這些都是因為污泥或垃圾每天額外地給窯系統帶進了數百噸的水而造成的。
當前很多人認為,水泥企業如果采用CKK系統來燒垃圾就會有經濟效益。暫且不計水泥窯的減產損失,銅陵廠的實踐表明,其節省的煤基本上與多消耗的電相互抵消。希望政府適當考慮水泥窯減產這一實際情況,予以水泥企業相應的激勵政策。例如銅陵市政府對水泥廠燒垃圾的補貼為每噸192元,而銅陵廠的燒垃圾成本約為每噸80~90元。
幾點認識和建議將含水分80%的污泥直接送到水泥廠焚燒,可謂避長取短,直擊水泥窯的軟肋,投資效益低、污泥的熱利用率低,缺乏示范意義。污泥水分由80%繼續脫水到30%的作業過程應由更專業的機構研發適宜的技術裝備來完成。
城市生活垃圾最好先由垃圾預處理站制成熱值2500×4.18kJ/kg以上的再生燃料(RDF),然后送到水泥廠消納焚燒。如果短期內難以普及采用RDF,那么送到水泥廠的原生垃圾水分應在40%或50%以下,熱值應在1300×4.18kJ/kg以上,否則其預處理太復雜。
建議采用在線式的水泥窯燒垃圾(也可混燒其他廢棄物)的系統,相同條件下同等量的廢料可以替代的燃煤量比離線式成倍增加,而且無需新增離線裝備,無需額外消耗煤和電,沒有殘渣外排,經濟效益顯著提高。
總而言之,現在的離線式水泥窯焚燒垃圾系統表現欠佳,仍需改革,熱盤爐型的在線系統簡單高效,頗具應用價值。政府引導和公平合理的扶持政策是水泥窯協同消納廢棄物的必要前提條件,特別是現在正處于起始階段,更需要政府的指導和支持。除垃圾和污泥以外,我們還應把利廢和燒廢擴大到更廣的范圍,研發創新適用于消納焚燒各種廢棄物的裝備與系統。