让水泥窑来啃城市生活垃圾这块“硬骨头”

　　随着城市建设的发展和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾产生量与日俱增。如何处理城市生活垃圾是全球各国迫切需要解决的焦点问题。  

　　填埋？焚烧？堆肥？回收利用？还是其他方式？  

　　垃圾 “来了”  

　　统计资料表明，我国城市居民每人每日平均产生垃圾1.2kg左右，自1979年以来，我国城市生活垃圾平均以每年8.98%的速度增长，2005年城市生活垃圾产生量已达1.52亿吨，预计到2010年将达到3.1亿吨。  

　　目前，城市生活垃圾储存量已达70多亿吨，侵占土地面积50000万平方米，并且以年增长率8%~10%的速度增长。  

　　城市生活垃圾的产生与人民的日常生活密切相关，不同地区的垃圾组分和产量差异较大，这与各地的经济发展水平、生活习惯、气候等方面有关，而且同一城市的不同区域垃圾的组分差异也很大。目前国内垃圾多采用混合式袋装收集或散装收集，组分较为复杂，包括各种各样的厨余、纸类、橡胶、塑料、织物、木材、玻璃、陶瓷、灰渣、金属等。国内城市生活垃圾中厨余、灰渣的含量较高，而可回收再利用的塑料、金属的含量较低，垃圾的含水量较高，热值较低。  

　　城市生活垃圾是一个长期存在的污染源，未经处理或处理不当，都会造成严重大气污染和地下水污染、土壤污染，并且使得大量的土地被占用、自然景观被破坏。  

　　它叫嚣着向人类“宣战”，危急着人类的生存。 

　　一个字“烧”  

　　建设部、国家环保总局和科技部于新世纪初联合发布了《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》。此项政策对垃圾处理方案选择提出了指导性的原则：“卫生填埋、焚烧、堆肥、回收利用等垃圾处理技术及设备都有相应的适用条件，在坚持因地制宜、技术可行、设备可靠、适度规模、综合治理和利用的原则下，可以合理选择其中一种或适当组合。在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案；在具备经济条件、垃圾热值条件和缺乏卫生填埋场地资源的城市，可发展焚烧处理技术；积极发展适宜的生物处理技术，鼓励采用综合处理方式。禁止垃圾随意倾倒和无控制堆放。”  

　　某地垃圾渣土管理处的赵先生谈到，城市处理垃圾的传统方式是填埋与焚烧。在城市规模较小时，垃圾产量有限，填埋显然是最简便易行的处理方式，因而也是目前大多数城市处理垃圾的方式。  

　　但是这一方式现在日益面临着越来越大的困难：随着人口的增长、城市的扩张，土地的价格越来越昂贵，而垃圾填埋需要占用大量宝贵的土地资源；仅靠垃圾自己的腐化反应来使垃圾逐渐减少、消失，垃圾处理周期长；容易导致垃圾渗滤液和挥发气体污染地下水、空气，导致土壤沙化。  

　　焚烧处理城市生活垃圾与填埋相比，其优势是就非常明显了：占用土地有限、处理周期短、可实现大幅度的减容（燃烧后体积可减少90%以上）、可回收能量用于供热和发电、不需要长距离运输等等。但是城市生活垃圾不仅发热值低，无机物及水分含量比较高，而且具有非均匀性，其组成会随着季节的变化和收集地点的不同而有很大差异，且含有金属、砖瓦等不可燃物，要想保持焚烧过程能够稳定而彻底的进行，具有一定的难度。  

　　虽然从环境保护和能源节约的角度来讲，用焚烧来处理城市生活垃圾有着巨大的优越性，但是这种方式能否大规模应用，仍然取决于其在既定社会条件下的经济成本。 
垃圾焚烧厂“PK”水泥厂  

　　垃圾焚烧和水泥生产在流程上比较相似。  

　　两者都要对物料进行预处理（破碎、细化等物理处理）；水泥在窑内高温烧结成熟料，垃圾在炉内焚烧减容、减重；窑/炉烟气经过除尘与净化达到标准后排放。所以可以利用烧水泥的流程与一些设备来焚烧处理城市生活垃圾。  

　　目前，垃圾焚烧厂使用的垃圾焚烧设备基本上是各种炉排炉，但是炉排炉垃圾焚烧设备有很大的缺点，已经难以胜任大中城市迅速增多的大规模垃圾处理工作。  

　　水泥窑，特别是新型干法窑，处理城市生活垃圾，除了继承回转式焚化炉的优点，还有自身明显的优势：水泥窑足够长，保证垃圾燃尽和有毒烟气充分分解，减少烟气处理系统压力，保护环境；水泥窑热负荷大，生产过程中烟气最高温度达1700℃，保证垃圾焚烧完全和有毒烟气充分分解；垃圾不需要仔细破碎，即可入窑，适应性强；垃圾在窑内翻滚、塌落、搅拌与空气接触良好，焚烧条件良好；水泥窑体积大，垃圾日处理量大……  

　　对于我国实际情况来讲，垃圾热值相对偏低，要实现其高效稳定燃烧，水泥厂回转窑总体性能相对于流化床焚烧炉差一些。但是回转式垃圾焚烧炉与其他焚烧炉型相比，符合垃圾焚烧的3T思想（高温Temperature、高湍流混合Turbulence、充分的高温停留时间Time）等优势，而且回转式焚化炉的机械结构与操作都非常简单。因此，对于处理种类繁多的废弃物，采用回转窑有明显优势。  

　　虽然各大专院校教授以及环保专家、学者积极创新、改进垃圾焚烧厂的焚烧技术，包括循环流化床垃圾焚烧锅炉及其燃烧系统等等。但是，无论从技术上还是经济上相比，选择水泥生产线，特别是新型干法水泥生产线，来焚烧处理垃圾是无可挑剔的。  

　　水泥行业专家高长明先生指出，利用我国现有的400多条日产熟料2000吨以上大、中型新型干法水泥窑协同处置城市生活垃圾和可燃废料，无论在理论上还是实践中，无论在经济上还是技术上，无论在环保方面还是循环经济方面，都比新建垃圾焚烧炉回收电（热）能量的方案优越得多。  

　　随着水泥工业可持续发展战略的不断深入和我国环境保护法规的不断完善，水泥厂利用城市生活垃圾的优势地位必将得到体现。一方面，可降低水泥企业对不可再生的矿石性原料的依赖；另一方面，与垃圾焚烧厂相比，减少了污染气体的排放，并且消除了传统垃圾处理方法带来的二次污染。且，在水泥产业向环保产业发展的道路上又迈出了具有深远意义的一步。  
国外VS国内  

　　利用水泥回转窑焚烧各种垃圾、废弃物技术，国外从1970年开始研究，到1984年逐渐在发达国家推广。目前世界上约有100多家水泥企业用可燃性废弃物作替代燃料。法国、瑞士、德国、丹麦主要水泥制造商都在使用可燃性废弃物。  

　　有资料表明，法国拉法基公司，目前可燃性废弃物替代自然矿物质燃料的替代率已达50％左右。德国海德堡水泥集团、日本三菱材料公司、墨西哥CEMEX公司、丹麦史密斯公司在水泥窑焚烧垃圾方面也有丰富的经验。例如：德国和欧洲诸国多年的实践证明，将垃圾送到水泥厂进行适当地预处理后，部分用作生产水泥的原料，部分用作替代燃料，是处置城市垃圾非常经济、环保的措施。  

　　由此可见，发达国家利用水泥工业回转窑处理可燃废弃物和生活垃圾方面比较成熟，并具有一定的规模。  

　　据了解，我国从90年代以来开始了利用水泥回转窑处理城市生活垃圾的研究与实践，积累了不少的经验。  

　　2004年5月25日，国家发改委工业司在北京亚泰饭店组织召开了“利用水泥工业新型干法窑处置废弃物技术方案及可行性论证会”。经专家认真论证，会议通过了中材国际工程股份有限公司“利用水泥工业新型干法窑处置废弃物技术方案及可行性论证”。这标志着我国利用水泥窑处置城市垃圾取得了可喜的成果。  

　　据悉，川煤广旺集团与合肥水泥研究设计院联合研究处理城市生活垃圾技术，经过8个月的筹备，于今年11月15日成功点火，完成第一阶段的工业试验。目前，他们正在筹备第二阶段的试验。  

　　我们看到国外在这一方面比我国起步早，取得了非常好的效果。同时，我们也要看到它们的发展过程并非是一帆风顺的。  

　　所以，近年来，在发展利用水泥窑处置城市垃圾的过程中，尽管遇到了一些困难，但是许多有识之士仍然不懈的努力着，为追赶着世界先进水平添砖加瓦。 

　　水泥厂“变”垃圾焚烧厂  

　　流化床炉燃烧技术是本世纪六十年代初得到迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。用煤做助燃燃料，在循环流化床锅炉中进行垃圾—煤混合物的稳定燃烧。流化床焚烧炉以其使用寿命长、燃料适应性强等特点，迅速成为我国大中城市进行垃圾处理性能较为优秀的设备。但是其投资成本却成为它进步成长最大的拌脚石。例如：当前投资新建火电厂，建一座包括3套循环流化床垃圾焚烧炉发电装置的垃圾处理厂——三炉（每台流化床焚烧炉1000t/d）两用，1台备用，以保证系统运行的可靠性、稳定性，其总投资接近10亿元。  

　　利用水泥生产系统处理城市生活垃圾，国外有许多成功的经验和范例可供参考，而且国内部份水泥厂家在尝试的过程中，也积累了不少经验。水泥技术的不断进步和广大水泥从业人员的思想不断更新，水泥厂利用城市垃圾替代部分原料、燃料技术障碍也越来越少。  

　　如今，已有一些中小型水泥厂处于转产、停产或即将要停产状态，为什么不能将生活垃圾资源化，将水泥厂技改为垃圾焚烧厂，即利用闲置水泥设备为水泥企业的发展开辟新的途径，同时节约大量的投资呢？  

　　虽然国外有成功的经验，但是我们还是要清醒的认识到，国外的城市生活垃圾在源头进行了分类和控制，有利于采用水泥生产系统焚烧和处理。而我国的城市生活垃圾没有经过分类和控制，是一种混合型垃圾，增加了水泥生产系统处理城市生活垃圾的难度。所以我们需要进行进一步的分析、研究存在的技术问题，包括垃圾的预处理及垃圾特性的研究、焚烧窑耐高温耐腐蚀材料的研究、高温空气燃烧技术在垃圾焚烧中的应用、烟气的处理及二恶英的控制……  

　　同时，除了技术方面的问题，水泥企业处理城市生活垃圾还面临着其它的一些问题。例如：水泥厂所处的位置是否方便适合改造为垃圾焚烧厂；行业与体制的限制，水泥生产和垃圾焚烧处理分属于不同的行业和部门，所以水泥窑焚烧处理垃圾项目必须由政府统一领导，加强建材、环保、市政、电力等部门的合作，加强攻关，统筹考虑；增强环保意识，加强垃圾的管理，最终实现垃圾分类袋装化，为垃圾综合处理提供方便。 

　　路有点“长” 

　　目前，在全国各地有数百家日产熟料2000吨以上的新型干法水泥厂，并且还有为数不少的新型干法水泥厂正在建设中。 
    这些水泥厂焚烧城市生活垃圾后的灰渣熔入熟料是否会对水泥性能以及混凝土性能产生影响，是否对环境造成二次污染等不良影响呢？  

　　据了解，欧洲的实验室反复对利用垃圾燃料生产的水泥所制成的混凝土进行测试。方法是用碳酸及油水混合液体对这类混凝土进行浸泡，然后对洗出的液体进行检测。结果表明，从混凝土组分中释放的重金属元素的量少至难以测出来。  

　　德国水泥研究所多年试验也表明，从重金属溶出的角度看，在饮用水应用领域可以放心地使用混凝土。我国合肥设计院将垃圾焚烧后的底灰和飞灰按不同的比例掺入水泥砂浆，对硬化水泥浆体作浸出毒性检测。 结果表明，水泥窑焚烧垃圾，其产品制成的混凝土对水环境具有友好性。 

　　众多研究机构的努力取得了令人可喜的成果，但是在水泥生产系统处理混合型城市生活垃圾还需要进一步的分析、研究；在水泥窑焚烧垃圾制成的水泥使用方面的研究，目前国内尚处于起步阶段，还有更多的问题等着我们去解决。