[獨家]高長明：對我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術發(fā)展的反思與建議

  一、概述

  將全社會的生活垃圾和各種工農業(yè)廢棄物經(jīng)過適當?shù)念A處理后制成再生燃料RDF（Refuse Derived Fuels），充分發(fā)揮水泥窯特有的優(yōu)勢，協(xié)同處置可燃廢棄物，將RDF替代水泥窯原先所用的天然化石燃料（煤、石油、天然氣），這項技術及裝備在歐美發(fā)達國家已有30年以上成功應用的歷史經(jīng)驗，是一項十分成熟可靠的最佳實用技術（BAT）。2017年，德國采用替代燃料對全國水泥工業(yè)按熱量計的燃料替代率，簡稱熱量替代率TSR（Thermal Substitution Ratio）已達68.3%，英國為51.2%，歐盟28國加權平均為44.5%，世界水泥工業(yè)（除中國大陸外）平均為7.6%^3）。

  近10多年來，我國水泥工業(yè)在協(xié)同處置生活垃圾、污泥和危險廢棄物等方面已攻克了諸多技術難關, 成功地投入生產(chǎn)應用, 取得了初步成績¹⁾。2017年我國已有近50臺水泥窯兼燒生話垃圾，協(xié)同處置能力約500萬噸原生垃圾，兼燒市政污泥的水泥窯有近30臺，年處置量約230萬噸，另外還有已獲兼燒危廢資質的水泥廠30余家，核準能力152萬噸每年。全國協(xié)同處置垃圾和/或污泥、危廢的水泥窯已有100多臺，占水泥窯總數(shù)的6%以上。但因這些廢棄物的熱值太低，加之每臺窯的處置量也不多，故其對全國水泥工業(yè)的熱量替代率TSR總計僅為1.5%左右。由此可知，我國與發(fā)達國家相比差距很大，屬起步階段。如果包含中國大陸在內，全球水泥工業(yè)的TSR將由7.6%下降到4%左右，可見我國所占世界權重之大。同時也表明全球水泥工業(yè)替代燃料市場的巨大發(fā)展空間和商機，近中期的市場需求和驅動引擎主要在新興國家，即南美中東北非和東南亞，特別是中國；中遠期的還有全球眾多的欠發(fā)達國家。

  綜合利用全社會各種廢棄物中的可燃成分，制成RDF

  用作替代燃料，既可以無害化處置廢棄物，保護生態(tài)環(huán)境，又能節(jié)省天然能源和資源的消耗 ，一舉兩得。這是新時代的一個新興的產(chǎn)業(yè)，具有日益增長的需求和廣闊的發(fā)展前景。

  二、替代燃料在德國水泥工業(yè)的發(fā)展歷程及其經(jīng)驗^2~3)

  德國是世界水泥強國，是世界水泥工業(yè)研究開發(fā)應用替代燃料最早、回收利用廢棄物品種最多、技術裝備齊全、政府引導有方、首創(chuàng)替代燃料技術標準、應用發(fā)展成效顯著、經(jīng)驗豐富的國家，頗值我國借鑒。

  1985年德國水泥工業(yè)應用替代燃料剛起步，全國的TSR約為2%，相當于我國現(xiàn)今的情況。但是德國的出發(fā)點和最終目的是水泥企業(yè)的經(jīng)濟效益（替代化石燃料）與全社會的環(huán)保效益（高效處置廢棄物）必須統(tǒng)籌兼顧。即水泥企業(yè)協(xié)同處置廢棄物至少應有一點微利，不宜因此而承擔額外損失。德國認為，如果讓某一行業(yè)為全社會的環(huán)保“買單”是不合理不公平的，不符合市場經(jīng)濟準則的，即使“買單”金額很少也是不可取的。因為環(huán)境是全社會的寶貴資源，環(huán)境保護原本就是政府必須履行和擔當?shù)奶齑舐氊?。所以無害化處置各種廢棄物，政府的主導引領和激勵政策是責無旁貸的。

  在政府引導和水泥企業(yè)共同努力下，德國水泥工業(yè)TSR的發(fā)展經(jīng)歷了3個大臺階，2000年達25.7%，2005年達48.4%，2010年達61% ，提升較快。之后企穩(wěn)微升，2017年為68.3%。據(jù)分析，這或許與其國內外水泥市場需求下降，產(chǎn)能過剩，技術進步與創(chuàng)新趨緩有關。

  經(jīng)歷了30多年的實踐，現(xiàn)今德國已經(jīng)形成了一個專業(yè)性的廢棄物回收處置綜合再利用的新型產(chǎn)業(yè)，固廢回收再生燃料SRF (Solid Recovered Fuels) 是其一種產(chǎn)品。利用各種固廢，按照一定的技術標準制備生產(chǎn)出不同的再生燃料，作為替代燃料供不同用途之需。例如，按德國SRF分類及其標準總則DIN EN 15359(2012)和RAL-GZ 724的規(guī)定，供水泥工業(yè)、石灰工業(yè)和火電廠用的SRF 平均熱值應分別為20、25和13~16MJ/kg。相應的SRF經(jīng)過水泥廠正常加工以后即可用于水泥窯的分解爐內燃燒，或者用于窯頭噴煤管中與較高熱值（23MJ/kg以上）的煤（或廢橡膠、廢機油、廢溶劑等）一起混合燃燒。對水泥企業(yè)來說，SRF可市玚采購，來源可靠，質量穩(wěn)定，使用方便 ，頗受歡迎。1990年前后德國曾經(jīng)是每家水泥企業(yè)專門裝備一套設備系統(tǒng)，用以預處理少量的原生廢棄物制備出替代燃料，為自已的水泥窯所專用。后來發(fā)現(xiàn)這種模式效率低不經(jīng)濟。2000年以后大都逐漸轉變?yōu)榈绞袌霾少徍线m的SRF，無需單獨自制了。同時一個專業(yè)從事回收處理制備便于再利用各種廢棄物的產(chǎn)業(yè)鏈，在德國蓬勃形成和發(fā)展起來。2016年該利廢產(chǎn)業(yè)的營業(yè)收入已達 260億歐元，相當于其水泥混凝土產(chǎn)業(yè)的4~5倍，并呈繼續(xù)上升之勢。

  據(jù)統(tǒng)計2014~2017年，德國平均年生產(chǎn)使用SRF約450萬噸，主要應用于三個行業(yè)：即水泥工業(yè)占70~73%，約325萬噸，相當于240萬噸標煤，TSR約66%；火電廠及燒垃圾發(fā)電廠占25~28%；（ 石灰工業(yè)占1~2%。之所以近3/4的SRF都供應給水泥工業(yè)。因為多年的實踐表明，采用SRF時，其中熱能利用的轉化效率水泥窯最高，平均為68~70%; 火電廠次之，為45~48%; 垃圾發(fā)電廠為33~35%; 石灰窯的最差僅25%左右。從社會資源高效合理配置的理念來看，這樣的比例關系是市場經(jīng)濟法則運作的結果，是比較經(jīng)濟合理的。更主要的還有兩大理由，可能因為在德國，這些優(yōu)勢公眾已經(jīng)熟知，故省略未提及。但是筆者認為，面對我國的現(xiàn)實情況，這里有必要重申。那就是：1）水泥窯協(xié)同處置廢棄物對生態(tài)環(huán)境安全的保障最好，這個觀點德國的實踐早已證實，并獲社會公認。筆者2007~2010年已撰文闡明^4~6)，不贅述。2）水泥窯兼燒廢棄物所須的新增設備和投資最少，工期短見效快最經(jīng)濟。顯然這兩大優(yōu)勢是實實在在的，是德國和歐美諸國的長期實踐經(jīng)驗，又經(jīng)過我國的實踐驗證了的，是立論之本，其重要性和決定作用應于肯定。這也是水泥窯利廢底氣之所在。

  表1為德國水泥工廠聯(lián)合會VDZ在其年度環(huán)境報告中向全社會公布的2016年水泥工業(yè)利用替代燃料的統(tǒng)計?？梢钥闯?，共利用了12大類的廢棄物，總計熱量替代率TSR為 64.9%，其中城市生活垃圾SRF在總替代燃料TSR中占10%左右，在熟料總熱耗TSR中占6.2%。

  表1  2016年德國水泥工業(yè)使用各種替代燃料和天然化石燃料的統(tǒng)計

  * 所有廢棄物均已制成SRF(水分少、粒度細、熱值高)或RDF(水分多、粒度粗、熱值低)

  ** 2016年熟料產(chǎn)量為2340萬噸

  應該指出，德國水泥工業(yè)推行協(xié)同處置廢棄物用作替代燃料的全過程是在政府的引導、激勵和策劃，以及水泥協(xié)會的組織協(xié)調下逐步實施的。每一家水泥企業(yè)擬燒廢棄物都必須事先通過論證和政府的環(huán)保審批，投產(chǎn)后隨即進入嚴格嚴密的監(jiān)管程序。所以類似我國垃圾發(fā)電廠那樣的“鄰避”事件從未發(fā)生過。政府的擔當和公信力足以使公眾放心、信賴、信服。這點頗值我國借鑒。

  三、對完善我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術政策的幾點建議

  1. 加強政府的全面主導、規(guī)劃、實施、監(jiān)管職責

  回顧我國水泥窯協(xié)同處置生活垃圾（污泥和危廢）10多年的歷程可知，其中水泥企業(yè)自告奮勇，甘愿“賠本賺吆喝”的作用似乎大于政府的引導職責。既然水泥企業(yè)著重追求的是為緩解“垃圾圍城”做出貢獻，而不是本身的經(jīng)濟效益。因而中央財政的激勵政策就順勢相形見晚，虛多實少，落實滯緩。有時容易對一些必要的論證審批和監(jiān)管不力，甚至缺失。這樣在短期內或者可以充分發(fā)揮那些自告奮勇水泥企業(yè)的積極性（或自由度），就像我國現(xiàn)今所取得的一些成績那樣。但是作為一項具有一定戰(zhàn)略性的國家技術發(fā)展方針和政策，政府的全面主導和科學規(guī)劃等的履責是必須的，是決不能或缺的。所幸我國正在對此進行補短和改進完善之中。然而美中不足的是相應的激勵政策久拖不定，終不能讓甘愿“賠本賺吆喝”的水泥企業(yè)一直這樣繼續(xù)下去吧？顯然，這不符合市場經(jīng)濟法則，是不可持續(xù)的。因此出臺公平合理可操作的激勵政策是當務之急。敦請中央政府積極扶持生活垃圾等協(xié)同處置項目，同時加強審批監(jiān)管，防止當前某些不夠資質的水泥企業(yè)和環(huán)保企業(yè)乘機逐利，粗制濫造“協(xié)同處置危廢“項目的哄起傾向。

  德國長期實踐表明，因水泥窯的熱效率或對廢料中的熱能利用率（~70%）比垃圾發(fā)電廠的（~35%）高一倍，所以德國城市垃圾70%以上用于水泥廠，用于火電廠和垃圾電廠的不到30%。然而我國的情況卻是始料不及地截然相反，用于垃圾電廠的垃圾占其總量的33%以上，而用于水泥廠的僅有3%還不到。顯然這是我國實施了20多年的過分傾斜的技術政策無意之間自然而然地形成的。通過對比和反思，吸取經(jīng)驗教訓，我們應該認識到，為求得高效協(xié)調合理的發(fā)展，亟須調整糾正完善有關的技術政策。公平合理地做好這項工作，以利于擺正水泥窯在利廢領域中應有的位置，發(fā)揮應有的功能和作用。

  2. 擴大協(xié)同處置廢棄物的品種，開拓高熱值廢料利用，力爭加速提升水泥工業(yè)的熱量替代率TSR

  我國水泥窯協(xié)同處置對象是從原生城市生活垃圾和市政下水汚泥開始的,其含水量大,熱值低，處置難度大。水泥窯無害化處置這些廢棄物對全社會的環(huán)保效益遠大于水泥企業(yè)可能得到的經(jīng)濟效益。因其所能替代的煤量很少，熱量替代率TSR也低。實踐表明，標配情況下TSR約為3~7% ，視各項目垃圾預處理裝備系統(tǒng)之不同而異。顯然，這樣低的TSR只是初級的，我們的近中遠期目標是TSR分別達到25%、50%、80%左右，最高目標是實現(xiàn)熟料生產(chǎn)對天然化石燃料的零消耗。為此我們必須開拓高熱值的廢輪胎、廢機油、石油焦、廢溶劑等適量利用的途徑。

  這里就涉及廢輪胎的切塊、削條、抽取鋼絲，以及液狀、稠液狀、漿糊狀、秸桿狀、絮羽狀等等廢物的處理技術裝備，有待研發(fā)配套。還有例如，可以同時適用于多種性狀廢料的窯頭與分解爐燃燒器、窯尾多級燃燒噴嘴、破碎剪切機、篩選分揀機、擠壓脫水機、除臭與污水處理、攪拌混料機、在線成分監(jiān)測、計量喂料機、熱盤爐、旁路放風、放風窯灰利用（制鈉鹽或鉀肥）、防腐蝕耐火材料等等的改進與創(chuàng)新。 總之，目前我國的實現(xiàn)與目標之間的差距較大，要做的工作很多，任重道遠。但這我們必由之路，要下決心克服技術難關，充滿信心地逐步實現(xiàn)各發(fā)展階段（近中遠期）的目標。

  3.建設大型固廢再生燃料SRF工廠,研制SRF標準，集中生產(chǎn)各種替代燃料, 分散供應市場

  歐美經(jīng)驗表明，為了燒廢料，每一家水泥企業(yè)都新建一套廢物預處理系統(tǒng)滿足自身所需，既分散占地多，又沒有規(guī)模效應，效率低不經(jīng)濟。于是大型SRF廠應運而生，將一種或幾種廢物集中到一處，按照相應的技術標準，大批量地生產(chǎn)制備出一種或幾種SRF，再分銷到下游各行業(yè)用戶，既可提高全社會的經(jīng)濟效率，保障SRF的質量與性能穩(wěn)定. 用戶應用也更方便。

  例如，以色列位于Tel-Aviv地區(qū)西南的Hiriya山崗處的一座大型SRF工廠。該廠2014年投產(chǎn)，年處理居民生話垃圾50萬噸，制成SRF 15萬噸，熱值4000~4800kcal/kg，全部用于該地區(qū)Nesher水泥廠作為替代燃料。該SRF廠總投資7500萬歐元，是當時世界水泥工業(yè)技術最先進、規(guī)模最大的生活垃圾SRF生產(chǎn)線⁷⁾。Nesher水泥廠有2臺6000t/d水泥窯，除采用生活垃圾SRF外，還有廢輪胎、廢溶劑和工業(yè)SRF,共四種廢棄物用作替代燃料。

  表面看來，該廠的投資似乎很高，而我國現(xiàn)有的標配水泥窯燒垃圾預處理系統(tǒng)一般是投資近1億人民幣，原生垃圾年處置量10萬噸，制成入窯的替代燃料每年估計2~3萬噸，熱值估計2000~3000kcal/kg。實際上，按單位投資回收熱量或替代標煤量為衡量標準計，兩者的投資效益我國的卻不及以色列的40~50%，甚至更低。當然這里除兩者的規(guī)模效應差別外，還可能有其原生垃圾的情況很不相同，以及技術裝備系統(tǒng)效率差別的因素。但大規(guī)模集中生產(chǎn)SRF（或RDF）的效益是明確無誤的，可以肯定。

  我國選用多大產(chǎn)能的原生垃圾SRF工廠為宜,須要根據(jù)各地該項目的具體情況來定。筆者初估可能對年處理量20~30萬噸、50~60萬噸和90~100萬噸原生垃圾的三種規(guī)格的需求較多。目前我國有不少廠商具備研制配套這套系統(tǒng)的基礎和能力，抓緊研發(fā)早日完成，早投放市場就將先得商機。

  對政府來說還有一個課題，那就是籌劃制訂我國的SRF技術標準也應適時提上議事日程。另外，在中國建材工業(yè)聯(lián)合會的領導下，2016年成立的水泥窯協(xié)同處置生活垃圾產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟應該積極行動起來，發(fā)揮應有的職能與作用，這一點我們應該向垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟學習。不要形同虛設，須加強組織領導，做好向政府和公眾的觀摩宣講匯報請示，協(xié)調好行業(yè)內部的交流探討，資源共享共同提高。對外更要公共信息（尤其是環(huán)境信息）公開準確透明及時，履行水泥企業(yè)的社會責任，獲得政府和社會公眾更多的了解和支持。水泥工業(yè)應該而且可以為我國循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展做出更多的應有貢獻！實踐奉獻的空間猶為大矣！

  參考文獻

  1.高長明：我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物（生活垃圾）工程實踐的回顧反思與展望 《新世紀水泥導報》2018 第1期 p.1~6

  2.Sabine Flamme etc.: Status quo of co-incineration of solid recovered fuels in Germany  ZKG 1/2 2018 p.36~39

  3.Loesche GMBH: An integrated approach to alternative fuel use in cement making  ZKG 1/2 2018 P.48~53

  4.高長明： 水泥窯處理廢物有八大優(yōu)勢

  中國環(huán)境報 2009.06.25 第6版

  5.高長明：水泥工業(yè)協(xié)同處置可燃廢棄物推廣時機已趨成熟  《中國建材》2008 第7期 p.30~34

  6.高長明:  再論水泥窯協(xié)同焚燒廢棄物的環(huán)境安全問題 《中國水泥》2010 第二期 p.13~14

  7.NESHER ISRAEL: Alternative fuels at Nesher Israel Cement Enterprises  ZKG 1/2 p.54~58