水泥窑协同处置固体废弃物部分问题通俗简说

郑金召 李惠 李海龙 马东光 张浠 廖正彪

摘 要：近年来，随着水泥行业转型升级及社会环保要求日益提高，水泥窑协同处置固体废弃物已经成为行业热点，越来越引起水泥行业及企业的重视。固体废弃物的投加会影响排放、水泥窑的运行及水泥质量。协同处置固体废弃物接收、储存及预处理等主要环节需重视环境安全、质量安全及生产过程安全。

关键词：水泥 协同处置 固体废弃物

水泥窑协同处置废弃物的研究其实在国内很早就已启动，并在少数水泥企业一直应用。近年来水泥窑协同处置固体废弃物趋向热点，技术关注度、企业参与度大大增加，尤其是水泥窑协同处置危险废物技术受到极大关注。

1.曾经的冷门变热门

水泥窑协同处置技术大约1997年技术引进国内， 2003年已经有水泥厂实质性地开始处理部分废弃物。2006年中国第一条水泥窑协同处置工业固体废弃物示范线建成投运，此后多年技术一直在全国进行推广应用，但收效甚微，水泥企业参与的积极性明显不足。

水泥窑协同处置技术变得热门，基于两方面的原因。一方面2014～2015年，水泥生产过剩产能，并受经济周期性变化影响，水泥企业竞争加剧，效益急剧下滑，部分水泥企业甚至亏本。由此，水泥企业对转型发展，谋求新的利润增长点的需求变得迫切。另一方面，环保要求的提升，产废企业生存压力增大。最高人民法院最高人民检察院《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释 法释〔2013〕15号》中第一条规定了“（二）非法排放、倾倒、处置危险废物三吨以上的” 应当认定为“严重污染环境”，且实施刑法第三百三十八条规定的行为。很清楚的规定有此行为即触犯刑法可量刑定罪。2016年12月最高人民法院 最高人民检察院《关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》中对“严重污染环境”进行了更加详尽具体的阐述，而且类别有增项。总体上强调了环境污染罪、违法的量化指标和更多从重处罚的条款。传统固体废物处置企业选址困难，产能有限，产生尾渣等问题，促使大量工业固体废弃物由传统环保企业向水泥企业流转，水泥窑协同处置技术变成当下的热门。

2.综合利用与水泥窑协同处置

固态废弃物其定义为指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。通俗说，被各行各业生产生活使用过后不具备继续使用价值而丢弃、报废、非达标、损坏的物品以及自然灾害造成的破坏残余物。

“综合利用”的概念比水泥协同处置固体废物更早提出并应用，水泥窑已经在生产过程中大量应用粉煤灰、尾矿、白泥、电石渣、脱硫石膏包括火山灰等，这些都是综合利用的范畴，是以利用为核心理念。

水泥协同处置是指将满足或经过预处理后满足入窑要求的固体废物投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体废物的无害化处置过程。目前主要针对的固体废弃物包括生活垃圾、污泥、一般工业固体废物、危险废物等。生活垃圾主要包括混合垃圾、经过分选的筛上物或RDF、厨余垃圾等。污泥主要包括生活污泥、河流湖泊清淤底泥、工业污泥等。危险废物则是2016年实施的新版《国家危险废物名录》中规定的50大类，其中，有39大类可进行水泥窑协同处置。协同处置的固体废物不是水泥生产必需的原料或燃料，是以处置为核心理念。

3.水泥窑协同处置的核心竞争力

水泥自身生产过程 “两磨一烧”，通俗的说，就是将几种“石头”混合磨細，烧成“岩浆”后急冷成粒，再适当加料磨成不同“口味”的水泥。这过程对协同处置来说带来巨大先天条件。相比其它传统环保技术，其核心的竞争力主要有三方面。

（1）水泥窑接纳性强

前面提到了“几种石头”，目前水泥生产有3组分、4组分、5组分甚至更多的原料配料方案，而且可根据来源的变化不断调整。水泥原料的多样性使得水泥窑对固体废弃物类别的适应性也比较大，生活垃圾类、污泥类、大部分危险废物等都可进行协同处置。相比其他高温化工、冶金等行业，对纯度有明确要求， “杂质”半点难容的情形而言，水泥窑广泛的接纳性对固体废弃物的处置是一大核心竞争力。

（2）水泥窑有机物处置彻底

水泥熟料产生过程中，物料温度1450℃，气体温度1800～2200℃。物料在高温区停留时间长，大于1000℃的区域，物料停留时间30～40分钟，气体停留时间13～15秒。这样的水泥熟料形成条件，可实现固体废弃物可燃部分的彻底处置，即使在窑尾区域加入也达到3～8秒，达到气体停留时间3秒以上要求，可保证焚烧的彻底性。焚烧的灰份形成水泥熟料矿物组成的一部分，不产生焚烧残渣。

（3）水泥窑处置无二次污染

水泥窑协同处置相比之下它的终端性，主要体现在其处置过程对固体废弃物的完全消纳，对应可入窑的固体废弃物，无论的他有机组分还是无机组分，均可处置，无二次污染。有机组分在高温条件下焚烧热解形成无害气体并提供适量热量给水泥生产，无机组分钾、钙、硅、镁、铝、铁等均是形成水泥熟料的需求组分，一并进入烧熔过程，形成水泥熟料变成产品。此处置过程没有二次排放问题，无论是气体、还是废渣、废水，无需净化、水处理、稳定化、填埋等等再处理。可进入水泥窑协同处置的固体废弃物都可实现进入水泥窑“一站式解决”。

当然，水泥窑协同处置项目还有规模大、占地小、投资少等其它优势，都依据具体项目实际情况而言。

4.水泥窑协同处置的安全性

水泥窑协同处置固体废弃物从系统技术上，有三个前提条件，环境安全、质量安全、生产过程安全。这三个前提条件贯穿于水泥窑生产过程和协同处置过程。

（1）环境安全

对目前新型干法水泥生产过程最突出的环境安全问题是气体排放。水泥生产线除遵循水泥生产相关的排放标准外，还应满足固体废弃物焚烧的相关标准。例如，协同处置生活垃圾的水泥线就应满足二噁英、恶臭气体等生活垃圾焚烧技术相关的排放标准指标。另外，对固体废弃物接收、储存都应遵循相应的标准法规。且应考虑预处理、输送、喂料等环节密闭性，防止因此引起的排放不符合标准问题。

（2）质量安全

水泥生产线是制造规范产品的过程，不管是水泥熟料或水泥，都有自身的质量标准体系。利用水泥窑进行协同处置，其产品都必须遵循对应的国家标准。

（3）生产过程安全

水泥窑投加固体废弃物后，必然引起水泥生产过程温度、压力、气体成分等参数变化，但变化要在生产可控制范围内，以不影响生产正常运转为前提。更重要是一些“隐形影响”，由于投加固体废弃物成分，对水泥生产线原有的硫、氯在烧成系统内循环的影响，改变了区域或局部区域的温度梯度以及组分的气氛条件，导致在不该出现液相的位置而出现液相，进而导致结皮、结圈、雪人出现，影响水泥熟料质量。

另外，固体废弃物投加加剧、加速耐火材料的侵蚀缩短寿命，也应引起足够重视。一方向应选取合适的耐火材料类型，使之在烧成系统分布更加合理；另一方面应及时更换耐火材料。

5.协同处置的主要过程

水泥窑协同处置主要环节包括，接收、储存、化验分析、制定方案、预处理过程、输送喂料、入窑处置。

接收之前不被重视，通俗说就是把送来的东西收下来，其实是关乎水泥窑协同处置合理安全运营的重要问题。接收必须弄清楚，什么东西？什么形状？什么包装方式？多少量？运入频次？然后才能决定接收方式、人力、设备以及防护级别。生活垃圾、污泥、危险废物接收的方式均不同，由于它们形状、危险性、运输包装方式、数量大小不同，对接收的方式以及和处置能力计划都有要求。应该重视拟接收对象的基本信息收集，采取合理安全的接收方式，有效促进后续工作。

储存，说储存就是把接受的东西放到该存放的地方而已。储存分区需要兼顾危险性功能分区、处置能力匹配、处置的先后顺序，安全防护等级等。比如，按照可燃性不同分区储存后，区域内部仍应做合理分隔。一旦储存区域着火，合理分隔可避免全储存区域固体废弃物都被消防水浸泡，降低后续处置难度。

化验分析，对物料是否能接收、处置数量、运输方式、储存方式都都起到作用，处置运营过程中化验分析数据越全面，固体废弃物越容易配伍和调质。

制定处置方案，是个比较复杂的问题，前期调研及运行经验积累非常重要。除掌握固体废弃物自身的成分、数量、性状等，对水泥窑运行状态也要准确把握。固体废弃物处置是个动态过程，成分的波动、数量的多少、配伍种类多少都与收储量都在时刻变化。结合水泥窑的配料、排放、烧成状况等因素的富余空间，对固体废弃物进行反应性实验、相容性实验、多物混合实验，进而制定处置方案是水泥窑协同处置最重要的环节。

预处理系统对比水泥企业整个系统来说，相对简单很多，操作培训后，操控人员可以简单上手。但特别要注意的是，生产企业需具有规范的操作流程，规范的岗位職责，规范的安全培训，规范的监察体系。操作过程涉及人员的环节较多，人的安全意识，安全风险防范理念是保证生产的安全的第一保证力。目前，出现过的事故中，人为因素占据绝大部分。较容易忽视的是一线的操作人员的安全意识和规范操作的执行态度。一线人员普遍进行的是操作培训，动手能力培训，往往安全理论培训较少或者效果较差，导致安全意识不强。例如，有些重点车间穿戴护具时要求防护服外加有防静电功能，常常被操作人员忽视。

输送喂料应依据不同物性物料的性质合理选择。除此之外，需考虑到地域特殊性，例如防腐、大温差、结冻、大风、干燥地区等，在设计或操作中予以特殊考虑。进行必要的设施和制度改善，重维修轻养护，是普遍存在的现象，不管是那种设备，主机设备、输送设备、电气设备、监控设备仪表，普遍的进行维修、修理或更换，养护制度都不是很健全或不重视。

入窑处置首先监控水泥窑的运转状况，环境排放、产品质量以及工艺过程的运转参数。实时调整固体废弃物各个投加点数量和类别，必要时对配伍调质的主要参数进行修正，合理调整热值、水分、输送性能、成分比例等。其次，水泥在一定范围内调整运行参数也可以消除固体废弃物投加后带来的冲击和平衡浮动，可操作前提下积极调整产量、燃料量、转速、风量等建立新的生产动态平衡，使得水泥窑在新平衡下正常运转。

6.水泥协同处置固体废弃物发展方向

在不与规划冲突前提下，水泥协同处置固体废弃物优先考虑3000t/d以上较大规模的水泥生产线。其次，部分区域选用较小规模弥补空缺。没有合适水泥窑的区域最好就近转运处置，以减少运输过程风险。部分区域也需考虑协同处置产能过剩

问题。

技术发展应该优先实施涵盖类别较多、综合性较强的协同处置生产线，优先选择工艺设计技术、装备技术、建设施工技术、自动化或智能化控制水平高方案项目。从这个行业形成初期就把水平建设到一定的高水平，长远的考虑行业发展情况，避免受其他因素影响而出现低水平工程项目，拉低行业水平，出现安全事故和环保事件，影响行业的健康发展。

作者简介：郑金召，单位：天津水泥工业设计研究院有限公司。