高長明:試論我國水泥工業(yè)的利廢發(fā)展方向

時間:2011-05-23

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:如今,水泥工業(yè)在發(fā)達國家已經(jīng)走上了循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的道路。我國水泥工業(yè)在經(jīng)歷了近10年的現(xiàn)代化大發(fā)展與大力淘汰落后生產(chǎn)方式以后,也開始走上了這條正確的發(fā)展道路。

  如今,水泥工業(yè)在發(fā)達國家已經(jīng)走上了循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的道路。我國水泥工業(yè)在經(jīng)歷了近10年的現(xiàn)代化大發(fā)展與大力淘汰落后生產(chǎn)方式以后,也開始走上了這條正確的發(fā)展道路。水泥工業(yè)實現(xiàn)“四零一負”——對生態(tài)環(huán)境的零污染、對外界電能的零消耗、對廢物廢水的零排放、對天然化石燃料的零消耗,以及對全社會部分廢物的負增長(消納利用)——可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標,已在國內(nèi)外大量成功實踐中逐步形成了中外業(yè)界人士的普遍共識。針對我國水泥工業(yè)消納利用廢棄物的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向即所謂的“一負”潛力,本文在此作進一步的探討。

  水泥工業(yè)的利廢功能

  隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,全社會的三產(chǎn)(農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè))所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量日益增加,如何綜合利用和高效消納這些廢棄物,減少或消除填埋,節(jié)省占地,保護環(huán)境,促進循環(huán)經(jīng)濟,已經(jīng)成為一項嚴峻而長期的挑戰(zhàn)和必須要妥善解決的問題。

  鑒于水泥工業(yè)的固有特征,使其在利廢領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。其利廢功能主要表現(xiàn)在3方面。首先是利用各種工業(yè)廢棄物作為混合材,摻入水泥熟料中一并粉磨成相應(yīng)品種的水泥。這種方式簡便易行,既可以利廢又能直接增產(chǎn)水泥,降低生產(chǎn)成本。其次是將有些廢物(赤泥、電石渣、有色冶煉渣、鑄造砂等)用作水泥原料,替代一部分或全部石灰石、砂頁巖、黏土等天然礦石。這種利廢方式往往會給原有的水泥生產(chǎn)工藝或水泥性能帶來某些難題,需要采用較高的技術(shù)和裝備,增加一定的投入才能實施。再次是利用各種含可燃物質(zhì)的廢物(工農(nóng)業(yè)廢料和城市垃圾等)作為水泥窯的燃料,替代一部分或全部的天然化石燃料。這種利廢方式不僅對水泥廠的技術(shù)裝備要求更高,而且更主要的是涉及全社會的政策導(dǎo)向、技術(shù)路線、法規(guī)、標準、環(huán)保等諸多方面,沒有政府的引導(dǎo)與扶持,單靠水泥企業(yè)的努力是難以實現(xiàn)的。近10年來,德國和我國正反兩方面的實踐效果與經(jīng)驗教訓(xùn)足以說明這一點。

  2010年我國水泥工業(yè)綜合利用社會廢棄物的基本數(shù)據(jù)及其與德國、日本和美國水泥工業(yè)的對比情況,如表1所列。應(yīng)該說明,表中所謂的噸水泥利廢量(kg/t),并不是一個科學(xué)、嚴謹、準確的指標,它只是整體綜合地表明,每生產(chǎn)1噸水泥總共利用消納了多少公斤的社會廢棄物。其中用作混合材(含替代石膏)、替代原料和替代燃料的數(shù)量分別有多少公斤。顯然這里并未考慮到混合材、替代原料,尤其是替代燃料等原始形態(tài)及品位差異的因素,只是一個單位水泥利廢量的重量概念。該值越大則利廢量越多,但并一定代表其利廢中的技術(shù)含量最高,難度最大,貢獻最大。

  對水泥工業(yè)3種利廢方式的分析

  1.用作混合材

  這是一種最簡便最粗放的利廢方式,實際上就是把礦渣、粉煤灰、石灰石、火山灰、頁巖等當作填充料摻于熟料中一并粉磨直接增加水泥產(chǎn)量的辦法,談不上什么技術(shù)難度和技術(shù)含量問題。對立窯熟料來說,礦渣或粉煤灰的摻入還有補救其固有缺陷的“救命稻草”之功效。上世紀50年代開始,在我國水泥工業(yè)立窯一統(tǒng)天下的發(fā)展中,“小水泥”不顧國家水泥標準規(guī)定,故意超標濫摻混合材的“積極性”一貫就十分高漲。加之后來國家原意為鼓勵水泥企業(yè)利廢,規(guī)定利廢率超過30%的才能獲得獎勵的政策,無形中就把我國水泥中的混合材摻入量提高到了30%左右。否則那些混合材摻不到30%的水泥企業(yè)就領(lǐng)不到利廢補貼。在行業(yè)生態(tài)扭曲,某些經(jīng)營者逐利的驅(qū)使下,市場監(jiān)管缺失,原本鼓勵利廢的政策卻部分地走向了自己的反面,變成了刺激某些人超標濫摻混合材,制造假冒偽劣水泥的動因。筆者贊成多摻混合材,但是必須以誠信為本,必須遵守國家水泥標準規(guī)范,加強市場監(jiān)管,確保水泥品質(zhì)。

  2.用作替代原料

  因為多數(shù)替代原料往往含水分高,易粘堵,難儲運,有的還含有若干影響正常生產(chǎn)或水泥性能的少量有害物質(zhì)(鉀、鈉、氯、硫、磷、鋅……)或影響環(huán)境安全的重金屬等,可能會提高技術(shù)裝備的投資和生產(chǎn)成本。全社會對此應(yīng)該進行技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)保等各方面的綜合考量;水泥企業(yè)也要作出相應(yīng)的協(xié)作,在政府激勵政策下履行一定的社會責(zé)任。

  顯然,這種利廢方式是有其技術(shù)難點和技術(shù)含量的,而且在我國還有較大的改進完善發(fā)展空間。這里有必要重申筆者的一個觀點,那就是電石渣的問題。我國現(xiàn)在已經(jīng)成功地在新型干法水泥窯上采用電石渣100%的替代石灰石生產(chǎn)出熟料,這一成果值得稱贊。但是從全社會的節(jié)能減排環(huán)保來考察,我們并不希望再產(chǎn)生更多的電石渣。因為電石渣是由電石(CaC2)加水(H2O)生成有機化工所需的原料乙炔氣(C2H2)后所剩余的殘渣氫氧化鈣(Ca(OH)2)。電石則需要用石灰石和焦炭在電爐中高溫煅燒而成,在該過程中要消耗大量的電能,排放大量的CO2。這種電石法生產(chǎn)乙炔氣的工藝,在30多年前已經(jīng)開始被由石油裂解直接生成乙炔氣的方法所取代。這就是現(xiàn)如今發(fā)達國家之所以沒有電石渣的原因。筆者的體會是,電石法生產(chǎn)乙炔氣猶如立窯生產(chǎn)水泥,均屬應(yīng)抓緊淘汰之列。我們的目標就是要把我國還存在的每年產(chǎn)出近2500萬噸電石渣及其存量全部消納干凈。今后我國電石渣的產(chǎn)出量應(yīng)該漸趨減少。

  3.用作替代燃料

  發(fā)達國家水泥工業(yè)采用可燃燒廢物作為替代燃料已有30年的歷史,在這期間全球有約300臺水泥窯燃燒了近3億噸廢物,進行過約7000套次排放廢氣的環(huán)境安全檢測和近8000套次水泥混凝土制品的重金屬浸析檢測。實踐表明,水泥窯協(xié)同燃燒廢棄物不會影響窯的正常生產(chǎn)和熟料品質(zhì),對環(huán)境安全也是有充分保障的。

  現(xiàn)今水泥窯兼燒廢棄物的技術(shù)與裝備已相當成熟,發(fā)達國家的相關(guān)法規(guī)、規(guī)章、制度也較完善。我國為此轉(zhuǎn)輾了近10年,如今終于盼到了開始正式啟動之勢。然而政府的引導(dǎo)協(xié)調(diào)與扶持尚亟待給力,真正落實。顯然這種利廢方式是涉及全社會的一項系統(tǒng)工程,政府的作為既是不可缺失的,也是責(zé)無旁貸的;同時也是對政府預(yù)見力、判斷力、領(lǐng)導(dǎo)力、執(zhí)行力的現(xiàn)實考驗。我國水泥工業(yè)在采用替代燃料方面已經(jīng)延誤了好多年的時間,現(xiàn)在該到了總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)、正確決策的時候了。2011年4月國務(wù)院批轉(zhuǎn)了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)保部等16部門《關(guān)于進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》,對處置不力的省市要追究責(zé)任??磥硭喔G燒垃圾等廢棄物的潮流即將來到。

  對我國水泥工業(yè)利廢水平的分析

  1.處于粗放型的初級階段,過分偏重于多摻混合材

  表面上看,我國水泥工業(yè)噸水泥利廢量達445kg/t,與德、日的相接近,比美國的高不少,似乎還挺不錯。實際上,這445kg/t之中有336kg/t來自混合材的大量摻用,替代燃料幾乎沒有,替代原料也很少。與德、日、美3國幾種利廢方式相對較均衡的數(shù)據(jù)相比較,可以看出我國的差距不小,尤其與德國的差距更甚。何況,混合材還有超標濫摻之嫌,豈不令人堪憂。所幸隨著立窯水泥的大量淘汰出局和水泥質(zhì)量監(jiān)管的加強,這種混合材超標濫摻的現(xiàn)象有望得到一定的管控。

  2.開展混合材深加工,提高混合材品質(zhì)

  面對我國水泥工業(yè)大量摻用混合材的事實,我們更應(yīng)加緊混合材深加工的研發(fā)工作,例如對礦渣和粉煤灰等的超細粉磨,將混合材由填充料轉(zhuǎn)變成提高或改進水泥某些品質(zhì)的“激發(fā)劑”,或改性成為可以基本替代熟料的新材料,這方面的工作我國有些單位已經(jīng)取得一定進展,還有許多研發(fā)要做。

  3.成功地采用電石渣100%替代石灰石,為推廣各種高水分尾礦用作替代原料創(chuàng)造了良好的開端

  雖然電石渣的產(chǎn)出量勢將縮減,但是該項研發(fā)的技術(shù)含量將為其他各種高水分、難儲運的冶煉尾礦用作替代原料提供了有益借鑒。我們應(yīng)該在開拓替代原料方面繼續(xù)研發(fā),努力爭取在“十二五”之內(nèi)把噸水泥替代原料的利廢量由2010年的80kg/t

 4.我國替代燃料的水分高,熱值低,其消納廢物的環(huán)保意義或者更甚于節(jié)省熟料燒成用煤。

  2010年美、德、日3國水泥工業(yè)采用替代燃料的大致情況,如表2所列。

  可以看出,美國的替代燃料以廢輪胎為主,平均熱值高于標煤,噸固廢相當于1.1噸標準煤;德國則以家俱、廢油、垃圾等各占25%。噸固廢相當于0.8噸標準煤;日本則以家具、塑料、廢油、溶劑為主,平均熱值較低,噸固廢相當于0.35噸標準煤。而我國當前急需消納的則是城市垃圾和下水污泥,其平均水分高達30%左右,平均熱值僅約10500KJ/kg。扣除其中水分蒸發(fā)所須的熱耗,其可用作替代燃料的熱值僅剩5000~7000kJ/kg,噸固廢相當于0.18~0.24噸標準煤。

  因而一臺5000t/d水泥窯,消納垃圾300t/d(水分30%,熱值10500kJ/kg),理論上其對煤的替代率可達11.5%,實際上其節(jié)煤為4%~5%(銅陵CKK數(shù)據(jù))。這種情況下其消納垃圾的環(huán)保價值或大于節(jié)煤。所以更須要政府的扶持政策才能推進??磥磴~陵市政府給予海螺每燒1噸垃圾190元補貼,相對于全國一般垃圾發(fā)電廠所得到的總補貼來說,是比較公平合理的,而且是有遠見的。我們呼吁國家主管部門,總結(jié)10多年來垃圾發(fā)電項目的經(jīng)驗教訓(xùn),公平、公正地審視水泥窯協(xié)同消納垃圾的項目,并給以必要的扶持政策。2015年水泥工業(yè)采用替代燃料的替代率有望達30%左右,相當于節(jié)省標準煤4500萬噸,在替代燃料平均品位較低的條件下,噸水泥替代燃料量約100kg/t。

  5.對我國水泥工業(yè)利廢激勵政策導(dǎo)向的淺見

  我國水泥工業(yè)利廢激勵政策以30%利廢量為門檻的辦法已實施了多年,總體上看正面效果是肯定無疑的。這里筆者提出幾點不成熟的改進想法,僅供參考。

  1)加大對采用替代燃料和替代原料的獎勵力度;

  2)增設(shè)對采用深加工混合材的獎勵條款及驗證制度;

  3)削減甚至取消對通用混合材的獎勵,加強對超標濫摻的監(jiān)管與懲處;

  4)根據(jù)其利廢量,更主要的是其在技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保、社會責(zé)任等各方面貢獻的大小制定不同等級的獎勵辦法,逐步改變籠統(tǒng)地按30%利廢量來規(guī)定有或無獎勵的辦法,爭取修訂得更科學(xué)精確一些。

  當然修訂利廢獎勵辦法,其工作量肯定不小,需要落實到具體的部門和人員。另外我們是否可以考慮勤修訂的方法,不求面面俱到,一步到位,是否可以根據(jù)形勢要求和出現(xiàn)的新問題及時進行修訂。

  應(yīng)該指出,我國水泥行業(yè)利廢量竟占全國利廢總量的55%,這種情況揭示了我國許多其他行業(yè)的利廢功能尚沒有發(fā)揮到其應(yīng)有的水平;相反地卻是各種廢棄物似乎都可以往水泥這個巨大的麻袋里裝,對照德國和日本,雖然其水泥工業(yè)也屬利廢大戶,但利廢量達全國總量的18%~20%,說明其他行業(yè)的利廢功能也有較均衡的發(fā)揮。我國水泥工業(yè)如此熱衷于“利廢”所造成的“一枝獨秀”局面,值得全社會各行各業(yè),特別是水泥工業(yè)本身認真反省。2005年筆者曾提出過要注意扭轉(zhuǎn)這種傾向,考慮到熟料質(zhì)量提高的因素后,至今仍未見好轉(zhuǎn)趨向。懇請有關(guān)主管部門關(guān)注并采取切實措施,科學(xué)引導(dǎo),具體指導(dǎo)落實,必須要花大力氣剎住超標濫摻之歪風(fēng),把這個問題牢牢地置于市場和政府的共同掌控之中,不能放任。

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