关于水泥窑协同处置垃圾问题的释疑与答辩

高长明

综述

关于水泥窑协同处置垃圾问题的释疑与答辩

Disabuse and Reply about Collaborative Disposal of Waste in Cement Kiln

高长明

焚烧是处置城市生活垃圾的有效手段，我国的垃圾焚烧主要有两条技术途径。其一是新建一大批垃圾焚烧发电厂。我国现已投产的垃圾焚烧炉约有380台，垃圾发电厂近200家，其中正规现代化和低投资简易型的垃圾电厂约各占50%。一年焚烧垃圾约4200万吨，占全国垃圾总量的25%，发电量每年约118亿千瓦时，相当于节约（替代）标准煤413万吨，产生有毒飞灰和残渣约340万吨，中央财政补贴约30亿，地方政府补贴约24亿，共计54亿元。垃圾发电是我国垃圾焚烧处置的绝对主力，处于强势地位。有规划称，今后3～5年内，还将再建150～200家垃圾电厂。其二是利用已有的水泥厂，增设一套垃圾预处理与燃烧系统，由水泥窑协同处置垃圾，替代部分烧水泥熟料所需的化石燃料（煤），用以回收利用垃圾中的热能，灰渣可以直接用作水泥生产的原料。我国现已投产的协同焚烧处置垃圾的水泥窑有近20台，占预分解窑（新型干法窑）总数的1.2%，年处置垃圾约200万吨，相当于替代标煤39万吨，没有飞灰残渣产生及二次污染后患，地方政府补贴约1.1亿元，目前水泥窑协同处置垃圾尚处于萌芽之中［1］。

近年来，因社会居民对垃圾电厂的“避邻”事件频发，社会舆论对水泥窑协同处置垃圾的呼声逐渐高涨。2014年5月国家七部委联合发布了《关于促进生产过程协同资源化处理城市垃圾及废弃物工作的意见》，肯定了水泥窑烧垃圾的重要意义。8月全国政协召集各界专家与企业家举办了水泥窑协同处置垃圾的专项研讨会，引起了媒体的广泛关注，水泥界内部也有一些不同的说法和看法。其中大部分是出于过去半个多世纪以来对我国水泥工业的不良印象，以及对近十多年来我国水泥工业的突飞猛进、巨大提升、今非昔比的新情况不甚了解，提出了不少疑虑和忠告。为此，本文根据笔者所掌握的有关资料与信息，以及个人拙见，对各种疑虑、忠告和说法作一释疑和答辩，供社会各界、水泥同仁和政府主管部门参考，欢迎指正。

1　环境安全——二恶英与重金属排放以及水泥中重金属的浸析问题

1990～2010年，全世界水泥工业的400余台水泥窑累计协同焚烧了各种可燃废弃物约2.5亿吨。在水泥窑烧废弃物，其对化石燃料的热能替代率≥25%的情况下，由权威性第三方对各种污染物的排放浓度进行了实际检测，共计检测次数为：二恶英/呋喃3000余次，重金属8000余次，HCl、SO2、NOx、HF、TOC、粉尘等20000余次，熟料中的重金属20000余次，熟料中重金属的浸析率12000余次。所有检测数据几乎100%达到欧盟标准的要求。据此，挪威科学与工业研究基金会撰写提出了《有关水泥工业POPs的监测综合报告》，即著名的SINTEF报告，并得到联合国环境规划署的认同。该报告的主要结论：（1）水泥窑协同焚烧可燃废弃物时，其废气中的二恶英/呋喃的排放远低于欧盟2000/76/EC指令规定的＜0.1ngTEQ/m3（标），绝大多数为＜0.02ngTEQ/m3（标），水泥窑极少或不会产生二恶英/呋喃；（2）废弃物中可能带入水泥窑系统中的二恶英等在水泥熟料煅烧过程中99.999%被高温分解，焚毁去除；（3）废弃物中可能带入水泥窑系统中的各种重金属95%以上均被固化在熟料矿物的晶体结构中或水泥水化产物中，形成不溶解的矿物质，其在水泥砂浆或混凝土结构中的浸析率均＜1.0%，可以保障环境安全［2］。

事实上，我国近20台水泥窑协同焚烧处置垃圾已有1～10年之久，从未发生过扰民事件。海螺、金隅、中材、华新等水泥公司的有关焚烧垃圾的水泥企业一直倍受近邻大众接纳，这与某些垃圾发电厂所遭遇的强烈“避邻”现象形成了鲜明反差。

水泥窑协同处置垃圾比垃圾发电更环保、安全、经济。前者没有二次污染，可以一次性将垃圾彻底处置干净，而后者必须继续处理垃圾焚烧炉排出的毒性飞灰和残渣。如将其深度填埋密封，既占土地又要花费每吨约100元或更多的处理成本；如将其送到水泥厂去浸涤除毒后用作水泥替代原料，则其水泥成本要比正常生产的水泥成本高3倍以上。据估计，我国每年约有100～200万吨飞灰与残渣违规处置，环境污染隐患堪忧［3］。

表1　水泥窑烧垃圾时废气中污染物排放实测数据（历次平均mg/m3）

表1所示为中材溧阳、金隅、海螺等公司水泥窑烧垃圾时废气中污染物排放的检测数据［4］、［5］。

中材国际、南京水泥院对水泥中重金属浸析的环境安全问题做了大量研究试验，证实在实际生产中垃圾带入水泥中的额外重金属量极少，对含有8种重金属的胶砂试块进行浸析率检测后，其值均＜1×10-5cm/d，浸泡180d后，其重金属固化率均＞99%，低于GB3838-2002国标中关于II类地表水的限值，不会对环境安全造成危害，结论与SINTEF报告吻合。

2　对水泥质量的影响

全国近20台协同处置垃圾的水泥窑，每年生产熟料约1000万吨，折合成水泥近1600万吨。在海螺、金隅、中材溧阳、华新等有关水泥厂的生产台账与水泥质量检测记录报表中从未发现过有水泥质量下降或波动的记载，出厂水泥质量始终保持国内第一流的水平。

大连市环境科学研究院对大连市四家烧废弃物的水泥厂的水泥质量进行了全面系统的对比，检测结果同样证明水泥窑协同处置废弃物对水泥质量没有任何影响［6］。

3　对水泥窑的操作运行不利

我国垃圾中的Cl-含量较高，这种高挥发性成分在水泥窑系统中会循环积累，造成堵塞，有碍窑的正常运行。针对这一问题水泥企业可以调整配料方案，改变窑操作参数，或必要时采取旁路放风等措施来解决，这是水泥工业早已掌握的成熟技术。垃圾中可能带入的K2O、Na2O、等挥发质成分不会成为水泥窑协同处置垃圾的技术障碍。这些都是水泥工业早已妥善解决的问题。

水泥窑协同处置垃圾主要的问题并非技术困难而是经济效益问题。因为垃圾中的水分高、热值低，虽然加入窑中能替代一些煤，降低熟料单位煤耗，但同时也会使熟料减产，单位熟料热耗与电耗上升，增加熟料成本。熟料减产还会波及企业的销售收入。实践表明，水泥窑焚烧垃圾其节煤的收入往往难以抵消其减产增耗的损失；另外地方政府所给的补贴也不能覆盖垃圾预处理的生产成本。

4　水泥企业需增设一套垃圾预处理与燃烧系统，投资较大

以一台5000t/d水泥窑为例，处置垃圾能力400t/d左右的一套预处理与燃烧系统总投资在0.8～1.2亿元，视装备配置和环保要求标准的不同而异。其中包括全部机电装备、环保设施、土建工程及窑系统的部分技改，工期8～10个月。这对水泥企业来说，的确是一项不小的投资，所以如果不是具备很高环保意识和社会责任感并且拥有相当经济实力的水泥企业大多不会做出这一抉择。而且现今的水泥企业也大多不会选择低投资简易型的垃圾预处理系统，高标准、高起点、严要求是近年来我国水泥行业转变理念、提升环保意识的一个反映。

众所周知，新建一个相同处置能力的垃圾电厂，即使是低投资简易型的总投资也需2亿元，正规型的则需3亿～4亿元，此外还需其二次污染治理费用。所以从全社会的环保和经济效益总体衡量，水泥窑协同处置垃圾较之于垃圾发电显然更为经济。

5　水泥窑焚烧垃圾量及替代煤量不多，意义似乎不大

一台5000t/d水泥窑协同处置垃圾300～400t/d，替代标煤约30～60t/d不等，视水泥窑所采用的垃圾焚烧方式与装备配置的不同而异。海螺的CKK系统为气化炉离线型燃烧垃圾，系统热损失较大，替代标煤量较少。中材溧阳与华新的是在分解炉内在线型燃烧，替代标煤量较多。华润罗定项目采用丹麦史密斯公司的热盘炉方案，为在线型燃烧，因具有更大的燃烧空间，故替代标煤量将会更多，这尚待2015年8月罗定5000t/d协同烧垃圾生产线投产以后考核验证。

当然，一台5000t/d水泥窑协同处置垃圾300～400t/d，与那些处理1000t/d或更多的垃圾电厂相比，其处置量较少，但与为数众多的简易型中小型垃圾电厂相比，处置量相当。

至于替代煤量，因为水泥窑的热效率高于发电效率，在相同的垃圾焚烧300t/d的条件下，平均的标准煤替代量前者为30～60t/d，后者仅30t/d，亦即吨垃圾的平均标准煤当量前者为0.1～0.2t，后者仅为0.1t。这说明垃圾中热能的有效回收利用率前者为后者的1～2倍，其节煤意义不可小觑。

6　水泥窑烧垃圾的技术和装备尚不够成熟，有关的环保等标准还不够完善，其推广或尚待时日

我国水泥工业对协同处置废弃物（包括垃圾）的探索研究试验已有十多年的历程，直到2010年左右才开始陆续建设投产了10余台烧垃圾的水泥窑。有关的垃圾预处理与燃烧系统经过不断改进，逐步定型化，至今均已生产正常，环保指标均已达到国标要求，在环保与技术装备等方面已基本上达到成熟可靠的水平。

关于标准，截至2014年5月，国家已批准实施的有国标和规范四项，报批国标稿一项，修订的新国标一项，包括GB50634-2010水泥窑协同处置工业废物设计规范、GB50757-2012水泥窑协同处置污泥工程设计规范、GB30485-2013水泥窑协同处置固体废物污染控制标准、GB662-2013水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范、国标报批稿水泥窑协同处置固体废物技术规范（2014）和GB4915-2013水泥工业大气污染物排放标准（最新修订版）。

另外还制定了有关固废取样、分析、检测试验方法等四项国标，再辅以GB18484-2001危险废物焚烧污染控制标准和HJ515-2009危险废弃物集中焚烧处置设施运行监督管理技术规范（试行）等。

以上国标和规范基本覆盖了水泥窑协同处置固废有关环境安全、排放标准、设计技术规范，以及固废的取样、性能特性检测试验方法等各方面的问题，内容比较齐全完善，技术水平较高，指导性强，利于实施和监管。

7　市场对水泥的需求随季节变化，水泥窑“错峰”生产，不能适应一年365天烧垃圾的要求

我国具备烧垃圾条件和能力的水泥窑至少有1000台以上，许多水泥企业有多台窑在同一场地运行。假设全国有150台水泥窑协同处置垃圾，每年将烧掉垃圾2000万吨，无论水泥窑如何“错峰”生产都不会有碍这2000万吨垃圾的及时处置，按照总量平衡测算应该不会有问题。当然具体到一个市县、一个水泥企业可通过相互之间的协调配合予以解决。

8　此事要防止一哄而上

到目前为止，即使有水泥企业非常愿意焚烧垃圾，它也没有完全自主决定的能力。首先它必须向当地环境卫生局（国家住建部管辖）申请垃圾供应，这取决于掌握垃圾的行政部门的意愿，还涉及既得利益链方面的利害关系。能够申请到垃圾并有基本的补贴，并非易事。其次，在普遍追求急功近利的大环境中，为了协助社会解决一部分垃圾处置困境，能下决心做这种“先赔本以后或许能赚回”事情的水泥企业实在是难能可贵，但不会太多。

仅此两大瓶颈，笔者认为现在就开始防止此事一哄而起未免太过超前，不合时宜。当今的关键是需要扶持驱动，稳步推进，而不是反对“冒进”。

前些年许多简易型垃圾发电之所以一哄而上，就是因为垃圾垄断，扶持政策过于优惠、环保监管缺失所造成的，而如今水泥企业根本就没有这些条件。

9　在垃圾焚烧处置领域应以发电为主，水泥窑为辅

笔者完全同意这一观点。水泥企业可持续发展“四零一负”战略中，所倡导的实现熟料煅烧对石化燃料零消耗的理念，虽然主张采用废弃物用作替代燃料，100%替代煤，但是水泥工业可采用的替代燃料品种及来源繁多，垃圾只是其中接近最低质的一种。参照发达国家的经验，水泥工业的替代燃料按热能计垃圾大都占10%以下，最多不超过15%，否则会影响到整个水泥工业运行的经济效益状况，鉴于现今我国“垃圾围城”情况十分严峻，因此我们应该首先把注意力集中到垃圾。近期之内可以适当集中地多烧一些垃圾，但从中长期规划而言，水泥工业根本就不会打算喧宾夺主地试图取垃圾发电而代之,因为这样做是不科学的，势必会两败俱伤。按照较理想情况预测，2020年水泥工业每年协同处置垃圾约2000万吨，大致占垃圾总量的10%左右，其余的90%仍需发电和其他方式来处理，不会改变垃圾发电为主的状况。

10　水泥窑焚烧垃圾如何监管，是否隐含因垃圾发电屡遭“避邻”而采取的迂回变通办法

这的确是广大公众最关注的问题。公众并不清楚水泥窑焚烧处置垃圾是怎么回事，却对水泥工业的印象不佳，又因近年来许多中小型简易垃圾电厂不尽如人意的表现，加之监管缺失，致使广大公众听到焚烧垃圾就“色变”。

因此希望我国水泥工业必须确保环境安全，绝不扰民，以实际行动弥补历史遗留的不良口碑，加强自律，积极配合监管，欢迎公众参与监管，争取逐渐树立水泥工业的新形象。近十多年来我国水泥工业确实发生了巨大的改变和提升，面貌焕然一新，已达国际水平。而且今后逐步进入水泥窑烧垃圾行列的都会是比较优秀的企业，笔者相信他们一定能肩负重担，圆满完成光荣的历史使命，这是有一定科学依据的期望。当然，尽管水泥窑具备固有的烧废优势，但它并不能焚烧所有的可燃废弃物，即使属可烧的其处置量也是有一定限度的。总之，水泥窑并非烧废的万能神器，希望不要产生误导和误解。

最后有两点建议：

（1）我国宜尽早地统筹引导建立一个全社会各种废弃物综合循环再利用的新兴产业；在替代燃料方面，应将各种可燃废弃物高度专业化地集中制成衍生燃料（RDF），或制成有一定标准规格性能的再生燃料（ARF），以便各行业按其需要选用。我国目前“谁想用，谁自制”的状况，效率和效益太低，绝非长久之计。

（2）水泥窑协同处置废弃物在我国基本条件已经成熟，亟需改革现行的垃圾管理机制，试行政府主导的公开竞标模式，出台科学合理的扶持政策，引导驱动，有序推进。不要荒废水泥工业这一固有的优势功能，以利其能为社会多做一点贡献。关于扶持政策的政府补贴，借鉴德国的经验是，必须始终坚持的原则就是调控企业有适当的利益可图（不亏损，不暴利），初始驱动时补贴可稍高，但随着技术成熟和效率提高，补贴必须相应下调。这是促进企业技术进步，以及防止其因此而获取暴利的必要措施，也是政府引导艺术和调控技巧的关键所在，我国一直以来“一锤定终身”的办法亟需改革。

［1］高长明.对垃圾发电与水泥窑协同焚烧两种垃圾处置方式的再认识［J］.水泥，2014，（7）：1-3.

［2］高长明.再论水泥窑协同焚烧废弃物的环境安全问题［J］.中国水泥，2011，（增刊）：188-190.

［3］姚伊乐，等.东莞垃圾发电一次污染隐患多［N］.中国环境报，2014-8-4（5）.

［4］蔡玉良，等.中材国际利用水泥窑协同处置城市生活垃圾技术的控制过程及实施效果［J］.中国水泥，2014，（增刊）：60-83.

［5］靳惠怡.海螺集团水泥窑协同处置城市生活垃圾项目探究［J］.中国建材，2014，（3），35-39.

［6］王焕顺，等.预分解窑共处置废弃物对水泥质量的影响［J］.新世纪水泥导报，2014，（5）：6-9.

TQ172.8文献标识码：A

1001-6171（2015）01-0021-04

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2014-12-04；编辑：吕光