中材国际自主研发技术 解溧阳市“垃圾围城”之困局
随着中国经济的快速发展,城镇化率不断提高,在城市化建设发展过程中对人类环境所带来的危害越来越严重,环境保护问题已引起中央政府的高度重视,关注环境、关注民生成为各级地方政府的工作重心,特别是城市生活垃圾和固体废弃物处置问题成为摆在地方政府面前亟待解决的难题。据官方数据显示,2013年我国城市生活垃圾总量已达1.8亿吨,城市生活垃圾堆积量已超过80亿吨,占用土地约5亿平方米。由于城镇化的不断发展,预计2015年、2020年分别将会达到2.60亿吨和3.23亿吨。全国近700座城市中,三分之二的城市面临着“垃圾围城”的困局。中国中材国际工程公司历时15年的技术研发形成的适合中国国情的具有独创特征和知识产权的利用水泥窑协同处置生活垃圾的系统集成技术,破解了中国城市发展中所遇到的城市生活垃圾处置难题,真正做到实现“无害化、减量化和再资源化”。已经投入运行近两年的溧阳市利用水泥窑协同处置450t/d城市生活垃圾示范线工程项目得到了很好的验证。
溧阳示范线工程项目稳定运行 技术达国际先进水平
2014年1月,由中材国际利用自主研发技术建设、应用的溧阳市利用水泥窑协同处置450t/d城市生活垃圾示范线工程通过中国建筑材料联合会组织的项目成果鉴定,这是中国第一条完全使用自主研发技术的利用水泥窑协同处置生活垃圾的示范线工程,鉴定委员会专家组对项目的重大技术突破和创新、示范线的连续稳定运行给予了充分的肯定和高度的评价,一致认为该项目拥有多项技术创新成果,达到国际先进水平。
溧阳市利用水泥窑协同处置450t/d城市生活垃圾示范线工程于2011年6月开工建设,2012年5月联动试车,2013年3月实现了溧阳市城市生活垃圾“日产日清”的目标。中材国际研发总监、天津中材工程研究中心总经理、水泥节能环保国家工程研究中心主任胡芝娟博士告诉记者,一条5000t/d水泥熟料生产线每天可以处置800吨生活垃圾,溧阳这条示范线工程项目经过一年多的调试,运行稳定,累计处理垃圾量18万吨,其中,2014年处理垃圾量约达9.5万吨。中材国际通过不断地技术改造和创新,实现了实验室科研成果向工业化运用的转化,具有对国内混合型生活垃圾适应性强、节能减排、无二次污染及满足国家环保排放标准等优点,确保了溧阳市生活垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”。项目运行期间的二噁英检测结果都小于欧盟标准。
溧阳市地处江苏省南部,位于苏浙皖三省交界处,土地总面积1535平方公里,拥有79万人口。溧阳拥有独特的山水资源,生态环境优越,是长三角生态环境保护最好的城市,溧阳素有“国家生态城市” “国家环境保护模范城市”之称,首批国家5A级旅游景区之一天目湖就位于溧阳市境内。溧阳市新任市长蒋锋向数字水泥网记者介绍,生态品牌是溧阳市最大的品牌。溧阳在长期的经济发展过程中,始终秉承“生态优先”的理念,任何一届领导都把“生态保护、生态改善、生态提升”作为政府首要工作任务。在城市发展过程中,溧阳市也遇到了和其他城市一样的难题,就是垃圾收集、处置的难题。以前都是采用传统的垃圾填埋的方式,每个乡村都有一个填埋场,造成很多土地资源的浪费和二次污染。目前,溧阳市基本改变了传统的以填埋为主的垃圾处置方法。溧阳市与中材国际开展合作,对原有水泥窑生产线进行改造提升,利用水泥窑协同处置生活垃圾取得了很好的效果。目前,平均每天垃圾处理量达到450吨,最高时处置量超过500万吨,一条5000t/d水泥熟料生产线就能满足溧阳市的全部垃圾处置要求。通过对周边环境的检测,环保标准均能达到规范的要求。蒋市长特别强调,通过示范线工程的运行,他们亲身感受到,利用水泥窑协同处置垃圾比一般的焚烧效果更好,一是燃烧更充分,二是对周边环境影响最小,且经济价值更高,是最有成效又能保护环境、节约资源的处置方式,促进了溧阳市经济健康、持续的发展。他们正在做溧水市的工作,希望溧水市也上一个水泥窑协同处置生活垃圾的项目,这样双方可以实现互补,在水泥企业进行设备检修期间生活垃圾也能得到及时处理。利用水泥窑协同处置生活垃圾和固体废弃物是一件利国利民的事情,蒋市长希望媒体对中材国际这种自主研发、自主生产、自主应用的技术装备给予更多的宣传报道,使这种好的技术工艺、好的设备能在全国得到更广泛的推广和应用。
示范线工程项目运行效果显著 降低政府投入成本
溧阳市城管局吴小平局长是该示范线工程项目的负责人,他介绍,当初溧阳市政府选择中材国际利用水泥窑协同处置城市生活垃圾项目主要是基于环境资源、民生和经济效益三方面的考虑。以前,溧阳主要是采用填埋的方式处置生活垃圾,填埋方式占用土地资源,2008年以后江苏省用地指标的压力非常大,迫使政府要考虑如何节约土地资源;另外,政府在准备实施三期库区建设项目时,当地老百姓已很难接受,民生压力较大;而且填埋库区建设成本也越来越高。因此,政府当机立断,在国内寻找更先进、更合理的垃圾终端处置方式,当时了解到,中材国际正在研发利用水泥窑处置生活垃圾,溧阳也正好拥有这种水泥传统产业,水泥产业也正面临着转型升级,中材国际作为央企,拥有很强的技术实力,也希望能借助央企的品牌带动地方产业的发展。
在溧阳市政府的积极努力下,2011年中材国际利用水泥窑协同处置垃圾示范线工程项目落户溧阳,在这个项目的建设和运行过程中,他们深刻感受到了中材国际这个央企敢为天下先的历史担当,同时,也真正感受到项目投入运行后所带来的实惠。溧阳拥有一个集中的填埋场,这个填埋场分两期进行建设,库容建设加上征地补偿总共投入大约1亿多元,每立方库容的建设成本约达400-500元,另外,垃圾填埋的运行成本45元/吨。目前,溧阳市政府与中材国际签定的水泥窑协同处置垃圾的运行成本是75元/吨,虽然运行成本比垃圾填埋的方式高,但由于是利用现有水泥窑协同处置,整个建设投资成本省了,因而,降低了政府总体的投入成本。吴局长认为,该示范线工程项目投入运行后效果比较好的地方主要体现在三个地方:第一、真正实现了“减量化”的目标,目前,溧阳下库区的垃圾仅占15%左右;第二、完全实现“资源化”,将垃圾变为工业燃料和工业原料;第三、中材国际的项目经过有关方面的测试和专家的鉴定,已经达到100%的无害化要求,项目得到政府和老百姓的认可。溧阳市政府已与中材国际签了三十年的垃圾处置合作协议。
示范线工程项目能够带来良好的经济效益和社会效益
溧阳市环保局奚盛局长从环保角度总结了溧阳市这条示范线工程项目的三个特点:1. 技术实力强。中材国际不仅在生活垃圾协同处置方面有自主的知识品牌,自主研发,自行应用,另外有一个危险废弃物处置示范线项目和垃圾处置项目具有同样的效果;2. 企业管理好。无论是生产管理,还是厂区环境,包括厂区周围的二氧化硫、氮氧货物、粉尘、臭气处理等方面,从监测角度讲,都是达标排放,而且排放标准比国标更好。从数据来讲,环保部门有在线监控系统,这个监测数据不仅企业有,还联网到溧阳市环保局,包括省环保厅和国家环保部都有这个数据,一旦超标会第一时发现这个数据。3. 综合效益佳,包括经济效益和社会效益。经济效益方面,垃圾的协同处置和包括下一步的危险废物的协同处置都有比较大的利润空间,每天450吨的生活垃圾,经济效益还是可观的;危险废物处置每年29800吨利润空间更大。从社会效益来讲,一个是无害化处理,第二个是减少土地的使用。另外,对溧阳来说还有特殊的含义。溧阳先后创建了国家的卫生城市、国家环保模范城市、国家生态城市,目前正在创建国家生态文明示范区,溧阳市政府也是经过慎重考虑后同意中材国际在溧阳实施这个示范线工程项目,垃圾协同处置项目2011年6月份经过溧阳环保局审批,2014年3 月份通过验收。另外一个危险废弃物协同处置项目由江苏省发改委进行立项,2014年5月经过常州市环保局环评审批,目前项目正在建设中。作为环保部门,下一步继续做好现场的监督管理,做好整个项目的审批及后续的服务,使这个项目能够更好地发挥作用,并取得预期的效果。
据溧阳中材环保有限公司董家明透露,中材国际具有自主知识产权的利用水泥窑协同处置生活垃圾技术,整个研发过程,历经15年,投入了大量的人力、物力和财力,这条示范线的实际运行成本约140元/吨左右,政府给的补贴是75元/吨,从企业来讲,目前还只是在尽社会责任,为环保做一份贡献,没有投资回报。他希望政府能够在资源综合利用退税方面给予一定的优惠政策,使企业在承担社会责任的同时,也获取合理的经济效益,以保证公司的健康持续发展。
国务院《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》中把“支持利用现有水泥窑无害化协同处置城市生活垃圾和产业废弃物,进一步完善费用结算机制,协同处置生产线数量比重不低于10%”作为化解水泥产能过剩的一项政策,这将充分发挥水泥工业在城市化建设中和循环经济中的重要作用,推动水泥行业的转型升级。2014年10月30日,全国政协在北京召开双周协商座谈会,就“利用水泥窑协同处置垃圾废弃物”问题建言献策。全国政协主席俞正声主持会议并讲话,委员们建议,要高度重视利用水泥窑协同处置垃圾废弃物问题,关键要制定具体可行的政策,并确保政策落地。中国水泥协会也提出了有关支持利用水泥窑处置废弃物的政策建议:1、加强法律保证和政策支持力度。要进一步加强各种废弃物的管理的法规建设,加大执法力度。建立有关法规、标准,严格约束和规范工业固废、危险废物的填埋与焚烧处置,禁止污泥填埋。2、改造工程资金支持。废弃物处置是一项公共环境事业,政府应该对实施企业给予适当补助,引导和鼓励社会资金投入,加大财税金融等政策扶持力度,提高水泥企业参与公共环境事业的积极性。设立水泥窑协同处置工业废物、污泥、城市生活垃圾的专项资金,建立稳定的财政投入增长机制。3、把危险废弃物列入国家发布的《资源综合利用目录》中。4、税收政策上给予优惠。5、加强工艺装备技术的研发支持。6、在能源消耗的审计上适当放宽考核限额指标。7、尽快出台水泥窑协同处置污泥、生活垃圾及固体废弃物的国家标准。
随着各项支持政策的逐步落实,中材国际自主研发的这项利国利民的利用水泥窑协同处置生活垃圾及固体废弃物的技术将会得到更广泛的应用。
中材国际水泥窑协同处置生活垃圾技术
中国中材国际工程股份有限公司为了全面推进水泥工业的节能减排,提高资源的利用率,促进水泥工业尽早发挥自身优势参与环境治理,走上可持续发展的道路,于1998年启动“利用水泥窑安全协同处置城市生活垃圾系统集成创新技术与工程应用”项目的研发工作。
在汲取国内外已有经验的基础上,以安全、可靠、经济、合理、长效为原则,借助调查研究、实验分析、实践验证、工程总结等方法,形成了多维集成研发的创新思路和方法,历时15年完成了从需求调查、基础实验研究、装备开发、集成设计到工程应用建设、优化完善等全部技术研发工作过程,形成了适合中国国情的具有独创特征和知识产权的利用水泥窑协同处置生活垃圾的系统集成技术。该项技术共获得发明专利2项,实用新型专利10项。
1、与现有生活垃圾焚烧发电技术相比的优势
新型干法水泥窑的运行特性为废弃物协同处置提供了得天独厚的条件,因此与填埋、焚烧等方式相比,水泥窑协同处置技术在二次污染控制、资源利用和投资、占地等方面具有明显的优势。
(1)处置温度高(固体物料最高温度为1450℃~1550℃,气体最高温度为1800℃~2200℃),高温停留时间长(固体物料在850℃以上的停留时间大于30min,气体在850℃以上的停留时间大于10s),固相碱性环境(水泥烧成的中间产物为CaO),可保证垃圾中有毒有害成分的彻底消解,从而有效抑制了二恶英的生成。
(2)水泥窑协同处置生活垃圾技术是目前所有生活垃圾处置技术中唯一没有灰渣排出的方式,重金属离子被固化在熟料矿物内,消除了其对环境的二次污染。
(3)与新建专用焚烧厂相比,只需要增加生活垃圾预处理系统,并对水泥生产系统进行适当的改造,因此项目投资较小、处置成本较低。
2、本技术的创新点及技术特点
本技术是在充分研究国内生活垃圾特性的基础上开发出的,具有较强的针对性,能够最大限度的发挥水泥窑协同处置的经济和环保效益与优势。
(1)创新点
1)针对水泥生产系统的结构特征和控制要求,在不影响水泥生产和产品质量的情况下,针对复杂的城市生活垃圾的理化特点,创造性地提出了专用垃圾预处理技术与系统,将其分成四个部分:即金属、渗滤液、可燃物(筛上物)和不可燃物(筛下物)。其中前两部分所占比例较小,分别采用回收和专门设置的污水处理系统进行处理;后两部分将根据水泥生产系统接纳控制要求,经合适工艺处理后,分别加入烧成系统和粉磨系统,用以替代部分燃料和原料使用的集约化系统技术;在满足环境保护要求和不影响水泥正常生产的情况下,实现了垃圾日产日清,做到了彻底销纳城市生活垃圾的最终目的;工艺过程具有较多的创新性,有些内容有较大的突破,有些尚属国际首创。
2)首次创造性地提出了将分选合格后的不可燃物(筛下物),按其灰分的化学成份要求参与原料配制,喂入生料粉磨系统进行低温烘干和粉磨,以替代部分原料;在水泥生产接纳能力范围内和满足分解炉内稳定燃烧情况下,首次突破了大比例使用未经烘干细碎可燃物的技术问题。实践证明:采用这两项技术满足环境保护控制要求,既有利于厨余物助磨效应的发挥,提高磨机系统产能,降低粉磨电耗,也充分发挥了垃圾热能和灰渣资源化作用,同时也有助于低温余热的有效利用。
3)创造性地研发了适合我国利用水泥窑安全协同处理城市生活垃圾的配套接纳集成技术与系统,满足了水泥生产系统接纳和消解城市生活垃圾的控制需要,为我国城市生活垃圾的处理提供了一种安全可靠、经济合理、卫生环保的有效处理技术方案。
(2)技术特点
1)本技术受当日生活垃圾进厂量、生活垃圾组分和含水率的波动影响较小,对原生态生活垃圾的适应性好,适合国内不同区域、不同季节时生活垃圾组分差异较大的现状。
2)与混合式处置技术相比,本技术针对可燃物和不可燃物的特性,将可燃物作为矿物质燃料的替代物、不可燃物作为水泥生产硅铝质原料的替代物,真正做到了物尽其能,资源化程度较高,且不影响烧成系统的产量和熟料质量。
3)本技术在项目实施过程中遵循个性化设计的原则,可以根据生活垃圾特性和后续配套接纳要求的变化,有针对性地优化技术方案、集成新的生活垃圾处理技术,从而实现生活垃圾处理的经济性、合理性。
3、运营模式的创新
本技术可根据拟建项目所在地的生活垃圾特性和水泥生产线的分布和运行状况,采用灵活的“1+N”运营模式,即:设置1个生活垃圾预处理厂(可包含多套预处理系统),将预处理后的可燃物成品、不可燃物成品送至N条水泥生产线进行接纳处置,这样既可以提高项目的处置能力,也可以保证项目的运转率。
4、对水泥行业发展的影响
当前,水泥行业面临的节约资源、保护环境和市场竞争压力与日俱增,必须进一步转型升级。而通过转变生产发展方式突破能源、资源的瓶颈,也是我国水泥业可持续发展的新思路。
水泥窑协同处置城市生活垃圾项目,不仅是水泥行业谋求生态平衡的“去灰添绿”之举,更是一条拓展产业疆域、走向朝阳的自我转型之路。水泥行业绿色发展是在传统发展基础上的一种模式创新,是在生态环境容量和资源承载力的约束条件下,实现可持续发展的一种新型模式。
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