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治污专家

关于京津冀地区水泥窑处置垃圾焚烧飞灰的调研

2017年12月13日作者:李琛来源:中国水泥协会

  十九大报告中指出,建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,像对待生命一样对待生态环境。《京津冀协同规划纲要》提出,京津冀协同发展是探索生态文明建设有效路径、促进人口经济资源环境相协调的需要,是一个重大国家战略。    

  随着京津冀协同一体化,以首都为核心的世界级城市群发展带来人口聚集、数量增加,需要处置的垃圾量越来越多,焚烧垃圾厂不断增加扩容,飞灰的安全处置刻不容缓。焚烧垃圾飞灰是生活垃圾经焚烧后,由垃圾焚烧厂烟气净化系统收集得到的残余物,含有大量二噁英、重金属、苯系物等剧毒污染物,属于危险废弃物。传统的处置方法是将飞灰进行填埋,占用大量土地,直接污染被填埋区域的土壤和地下水。    

  为实现京津冀地区垃圾焚烧飞灰无害化、资源化、减量化处理,中国水泥协会组织了环保、水泥行业相关专家进行了专项调研,探索京津冀地区利用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的模式,推进工业绿色发展、着力解决突出环境问题。        一、焚烧垃圾产生的飞灰问题亟待解决    

  我国目前生活垃圾的处理方式正逐渐由填埋转为焚烧,并且焚烧处理比例逐年上升。根据《城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》的要求,十三五期间城市生活垃圾焚烧能力将达到50%,东部地区达到60%。目前,国内主流的垃圾焚烧炉主要为炉排炉和流化床两种形式,炉排炉飞灰产生量约为垃圾处理量的3-5%,流化床飞灰产生量约为垃圾处理量的10-15%。据统计,目前我国每年焚烧生活垃圾产生的飞灰量超过400万吨;到2020 年,每年排放飞灰将达到约1000万吨。    

  根据京津冀地区垃圾焚烧飞灰样品的化学成分分析,飞灰中的可溶性氯盐(KCl、NaCl、MgCl2、ZnCl2、CaCl2)含量为20%以上,主要重金属污染元素是铅、汞、铬、砷、镉等,二噁英含量在2ng-TEQ/g 以上。《国家危险废物名录》将生活垃圾焚烧后产生的飞灰列为危险废弃物(HW18)。    

  据统计,目前京津冀地区垃圾焚烧厂日排放飞灰量约为1713吨,年排放飞灰量60万吨;到2019年底,每天将产生2610吨飞灰,年产生飞灰量92万吨;到2020年,京津冀地区年产生飞灰量将超过120万吨,占全国12%以上。       

  二、处置垃圾焚烧飞灰技术的发展现状    

  国家环保部《危险废物污染防治政策》将生活垃圾焚烧飞灰列为“不宜用危险废物的通用方法进行管理和处理,而需特别注意的危险废物”。国内目前比较常见的垃圾焚烧飞灰处置方法有化学药剂稳定化技术、熔融热处理技术和水泥窑协同处置技术。    

  化学药剂稳定化技术是指利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转化为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程,以处理重金属废物为主,但对二噁英和溶解盐无明显作用,并且高分子鳌合剂等药剂价格高,导致成本过高。飞灰中大量可溶性盐将会快速转移到垃圾渗滤液中,使垃圾渗滤液变成难以处理的高盐渗滤液,极难处理,严重危害地下水和土壤。并且,填埋处理需要占用大量的土地。飞灰在螯合固化过程中有接近2倍的体积增容,按照埋深10米计算,每年需要占用土地约6000亩。随着城市建设的迅速发展,城市功能的增加,城市建设用地越来越紧张,无法扩大填埋设施建设用地。根据住建部《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》,飞灰螯合固化成本至少1400元以上(不包含土地和填埋场建设成本),并且未来还需要二次处理填埋物。    

  熔融热处理技术是指在燃料炉内利用燃料或电力将飞灰加热到1400℃以上高温,飞灰中二噁英等有机污染物发生热分解、燃烧及气化,无机物则熔融形成玻璃质熔渣,一部分低熔点重金属元素蒸发而被收集,残留在飞灰中重金属元素可以包围在烧结熔融的玻璃态网络中,有效控制重金属浸出。然而该技术消耗大量能源,设备投资极高,很难控制铅、镉等易挥发重金属元素与氯化氢气体逸出的二次灰,处理难度大,成本极高,在3000元以上。    

  水泥窑协同处置焚烧飞灰技术是指利用水洗手段对飞灰中的钾钠氯盐进行分离提纯,制成工业盐产品,实现了资源化利用;脱盐处理后利用水泥窑1600℃高温气体焚烧,从而彻底消除二噁英等有机污染物,将重金属固熔于水泥熟料晶格中,实现无害化、减量化处理;水经过处理和蒸发后回收循环利用,继续用于洗灰。水泥窑的五级预热器吸附、增湿塔、余热发电、布袋收尘等多级烟气处理措施确保烟气排放达标。我国钾盐资源严重短缺,被国土资源部列为大宗紧缺矿产。到2020年,如果飞灰全部用水泥窑协同处置的方式来处理,能年提取出工业级钾盐100万吨、工业级钠盐200万吨,将极大缓解我国钾盐匮乏、依靠进口的局面,通过保障钾素供应而确保我国的粮食供应安全。因此,水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰是无害化、资源化、减量化处理方式。       

  三、利用水泥窑协同处置飞灰适用于京津冀发展模式    

  到2020年,京津冀地区焚烧垃圾飞灰年排放潜力达到120万吨,而按照水泥窑协同处置飞灰容量是水泥熟料生产能力5%比例限值计算,目前京津冀地区水泥熟料产能有1.09亿吨,完全可以协同处置120万吨飞灰。    

  2012年北京市就有水泥厂成功应用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰,并持续提产改造,日处理飞灰百余吨,年提纯钾盐6000余吨,在首都地区实现了垃圾焚烧飞灰资源化利用。经技术成果鉴定,垃圾焚烧飞灰协同处置线实现了满负荷稳定运行的工业化应用,水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术已经成熟,拥有我国自主知识产权,耗水量仅为同类技术的1/20,且无污水排放,能够在京津冀地区客观发展约束条件下应用。    

  将企业发展与社会责任、环境友好融为一体,不断寻求与社会、环境的协同发展之道,是水泥行业创新发展的有效模式,能够缓解危险废物处置设施能力不足所造成的巨大环境压力,助推水泥企业实现环保转型。利用水泥窑协同处置焚烧垃圾飞灰是水泥企业主动承担社会责任的表现,对现有处置危险废弃物技术的有益补充,是水泥窑炉参与环境工程功能延伸的发挥,是水泥行业推进城镇化建设的积极举动,更是水泥行业向绿色、低碳目标转型升级的有效途径。       

  四、推进水泥窑协同处置焚烧垃圾飞灰的建议    

  京津冀地区发展必须从长远利益考虑,走生态优先、绿色发展之路。根据调研情况,特提出以下建议。    

  第一,建议鼓励京津冀地区探索区域污染治理新模式。依照京津冀协同发展战略,将水泥窑协同处置焚烧垃圾飞灰的研发创新、技术交流、成果转化功能立足于北京,加强北京市科技创新中心的定位发展;将相应备品备件及关键设备制造和加工功能、绿色融资功能立足于天津,加强天津市先进制造研发基地、金融创新运营示范区的定位发展;将垃圾焚烧飞灰预处理既关键环节水洗脱盐处理中心、水泥工业转型升级示范区建立在河北,加强河北省产业转型升级试验区、京津冀生态环境支撑区的定位发展。打造立足区域、服务全国的优势水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰产业区链条,设立生态修复环境改善示范点。    

   第二,建议地方政府要结合京津冀地区节能环保产业政策,鼓励应用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰。要充分利用现有资金渠道,进一步向京津冀地区工业绿色发展、环境防治等项目倾斜,支持符合条件的水泥熟料企业和环保企业实施资源综合利用、利用水泥窑协同处置焚烧垃圾飞灰。根据稳定运行的垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置线数据,处置飞灰最低成本(不含运费)为1200元/吨,建议政府提供相应的处置费用和补贴,落实财税、绿色信贷、绿色采购、土地等优惠政策。建议政府设立引导基金,通过基金扶持一大批支持类和鼓励类的协同处置垃圾焚烧飞灰项目。通过财政贴息、贷款贴息、PPP(政府和社会资本合作)等方式,加快支持水泥企业绿色转型、提质增效。    

  第三,建议在人口规模100万及以上城镇推广水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰等危废的项目。鼓励地方水泥企业主动投资建设水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰项目,支持地方城镇化建设,承担环境保护责任。建议水泥企业在现有厂区内建设飞灰处置设施,不占用土地,利用原有水泥窑设施协同处置垃圾焚烧飞灰,不新增水泥产能。    

  第四,建议政府对于协同处置焚烧垃圾飞灰的水泥企业,在执行水泥错峰生产政策时,给予减少停窑时限的优惠政策,保障垃圾焚烧飞灰不的协同处置能力。    

  第五,发挥行业协会作用,制修订相关团体标准。支持行业协会组织开展垃圾焚烧飞灰处置的技术交流活动,制修订水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰技术标准和规范,不断提高处置飞灰的技术水平和环保要求。通过行业协会反映企业诉求,反馈政策落实情况,提出专业建议,促进京津冀地区垃圾焚烧飞灰的全面无害化、资源化、减量化处理。


编辑:治废专家01