“一言不合”就协同：当飞灰遇上了水泥窑

  提起飞灰，会想到什么？大地之殇、焚烧之痛、谈灰色变、浴水重生……

  垃圾焚烧飞灰中氯离子、重金属、二噁英等有毒物质含量较多，我国环保局将其定义为危废，代号HW18。因国内无垃圾分类基础，飞灰污染物质不稳定和成分不确定使其无害化处置和再生循环面临很大困难。

  水泥窑协同处置飞灰技术、环保可靠、处理成本合理，为困扰全国各大城市的“垃圾围城”问题提供了一条可行的产业链处置终端技术。

  飞灰知多少

  哪里来的

  垃圾焚烧飞灰是在生活垃圾焚烧发电过程中主要收集于烟气管道、烟气净化装置、旋风分离器和布袋除尘器等处的容重较轻、粒径细小的粉体物质。

  产生量有多少

  我国垃圾焚烧主要以流化床和炉排炉为主，两种炉型处理能力分别占我国生活垃圾比例为1:2，流化床焚烧炉产生飞灰量约为入炉垃圾质量的15-20%，炉排炉产生飞灰量约为入炉垃圾量的3-5%。

  垃圾焚烧能力占无害化处理能力表格

  根据《十三五城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，十三五期间，全国规划新增生活垃圾无害化处置能力50.97万吨/日，设市城市生活垃圾焚烧能力占无害化总能力比例达到50%，东部地区达到60%。垃圾焚烧产业爆发式增长，未来飞灰产生量巨大。

  到2020年底，垃圾总焚烧量达59.14万吨/日，年产生飞灰量约为1000万吨。

  成分复杂、毒性大

  城市生活垃圾焚烧飞灰中不仅含有大量的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等重金属无机有害物，还富集了高浓度的具有最强毒性的二噁英等有机致癌物，故我国国家环境保护局将生活垃圾焚烧飞灰定义为国家危险废物（代号HW18）。

  资源化特征

  飞灰中的不溶物主要以钙、硅、铝、铁等无机组分为主，这也是利用水泥窑处置飞灰的优势之一，这部分成分约占飞灰总量的60-70%，全国目前每年产生400万吨飞灰，经无害化处理后，将能替代优质石灰石280万吨。

  主要政策支持

  《关于城市垃圾焚烧飞灰处置有关问题的复函》环办函2014（122）：飞灰在目前没有相关综合利用标准情况下，不得采用送建材公司加水泥、河沙做标砖等方式进行综合利用，只能按照《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013）要求，利用水泥窑协同处置等方式进行综合利用。

  《危险废物豁免管理清单》：生活垃圾焚烧飞灰处置满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013），进入水泥窑协同处置，水泥窑协同处置过程不按危险废物管理；提高了处置企业的积极性。

  《关于促进生产过程协同资源化处理城市及产业废弃物工作的意见》中指出加大支持推进利用现有水泥窑协同处理垃圾焚烧飞灰等危废。

  《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》中指出鼓励推进水泥窑协同处理生活垃圾飞灰等，促进产城融合。

  水泥窑协同飞灰，why

  填埋场限制

  飞灰填埋处置在近期内是主要的处置方式，但随着环保监查力度的加大，其对环境的潜在风险的不可控性会限制其广泛应用。

  中国环科院固体废物污染控制技术研究所调查发现，所有填埋场防渗层均有严重的渗漏现象，对周边地下水环境造成了严重污染。

  水泥窑优势

  水泥窑协同处置飞灰具有技术成熟、不占用土地、环境风险小的优势，将随着技术的不断优化和处置成本的降低，将成为我国大中型城市飞灰处置的主流技术。

  飞灰的主要化学组分为钙、硅和铝，接近普通硅酸盐水泥，存在作为建筑材料进行资源化利用的一定物质基础，如可替代部分原料、处理量较大、处理较为彻底、二噁英可完全焚毁去除等。 水泥熟料为合格品，质量检测指标均符合标准。

  环境无害化

  经过预处理的飞灰在水泥窑中高温熔融煅烧，二噁英被完全分解且不会二次合成，实现环境无害化；而重金属被有效固定在水泥熟料中，真正实现了飞灰的无害化、减量化与资源化处置。

  首条飞灰工业化处置示范线

  目前国内已实现产业化运行的只有金隅琉水的3万吨/年水泥窑协同处置飞灰示范线。

  实现了连续稳定运行，最大单日处理量实现了150吨/天，连续稳定处理能力110-120吨/天。

  飞灰工业线流程示意图 来源：中国水泥

  国内外技术指标对比图：

  问题焦点

  水洗脱氯盐

  我国飞灰中氯含量高达到100-200g/kg以上，而普通水泥中规定氯含量必须小于0.6g/kg，因此为了飞灰的资源利用必须把飞灰中所含的大量的氯去除掉。

  水洗脱氯过程中的二噁英

  二噁英不溶于水，只能吸附在水中的悬浮物中，所以只要将水中的悬浮物去除，水中就不会存在二噁英。

  垃圾飞灰对水泥质量的影响

  垃圾飞灰中钙、硅、铝、铁共占总量的60%以上，这些都是水泥中所需要的成分，因此用水洗飞灰烧制水泥，通过对水泥生料配料进行微调即可生产出合格的水泥熟料。

  协同存在的不足和问题

  第一：药剂投加量较大（主要调节酸碱用），运行成本费用较高

  第二：废水蒸盐后，产生的混盐（主要是钾钠盐）价值低，后续分离成本高

  第三：运行容易出现结皮堵塞现象，对稳定运行有一定影响

  第四：重金属问题，水泥煅烧过程中铅、镉、汞等毒性较强的重金属绝大部分进入烟气，后被捕及进入窑灰，再次返回窑内再次煅烧或直接与水泥熟料混合，成为水泥产品的一部分，实际上将重金属分散稀释到了水剂产品中。

  经济、社会、环境效益

  飞灰处置属于社会公益项目，政府会为企业处置做相应的补贴，经济效益不明显，但仍可微利运营。同时可为企业转型和可持续发展提供了坚实保障。

  保护生态环境，实现了飞灰的资源综合再利用，符合循环经济的发展方向，而且能够进一步解决困扰多年的垃圾飞灰处置出路问题，实现了社会效益、环保效益和经济效益的有效统一。