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从“水泥摇篮”到“环保先锋”——华新水泥窑协同处置创新发展记略

2017-12-205324次

  中国建材报(驻湖北记者 阎友华  通讯员 张力峰 徐勤耕)华新水泥股份有限公司始创于1907年,被誉为中国水泥工业的摇篮,1993年A、B股上市;1999年与瑞士Holcim集团结为战略伙伴关系。进入新世纪以来,华新探索出一条“低能耗、高环保、高技术、高效益、可持续发展”的发展之路。短短十余年,已发展成为集水泥、混凝土、骨料、环保处置、EPC工程、装备制造、高新建材等业务的全球化建材集团,在国内10余个省市和海外拥有150余家分、子公司,名列“中国制造业500强”和“财富中国500强”,规模稳居国内同业前列。
  专注,所以专业
  随着我国工业化、城镇化进程加快,大量城市生活垃圾的安全、无害化处置,成为各地政府亟待解决的难题。2007年是华新水泥的百年华诞,这一年华新专门设立了环保事业部,专注于水泥窑协同处置固体废弃物成套技术的研发和实践,致力于解决“垃圾围城”难题。
  经过近十年的摸索和努力,华新形成了具有国际先进水平和自主知识产权的整套水泥窑协同无害化和资源化处置技术和装备,取得了85项相关专利,涵盖城市生活垃圾、市政污泥、工业危废、污染土、漂浮物的五大环保业务处置平台,拥有1个国家级认定企业技术中心和1个可替代原燃料研究实验室。
  2010年,华新水泥荣获“全国环保优秀品牌企业”称号。
  2011年,华新水泥三峡漂浮物处置项目获得“十一五”国家科技支撑计划重大项目示范工程;宜都污泥处置项目获得了宜都市人民政府科技进步和技术创新二等奖。
  2014年10月,华新水泥总裁李叶青应邀在全国政协双周专题讨论会上介绍了“利用水泥窑协同处理废弃物”技术。中央领导同志在会上指出,利用水泥窑协同处置垃圾废弃物是一件值得重视的好事,希望相关部门要抓紧研究,出台相关政策,把这件好事办好。同年,华新水泥荣获第八届“中华宝钢环境优秀奖”。
  2015年,华新水泥窑无害化和资源化协同处置技术及应用通过湖北省省级重大科技成果技术鉴定。
  2017年1月9日,由李叶青领衔完成的“水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术与应用”成果,荣获2016年国家科学技术进步奖二等奖。
  2017年2月23日,“百年华新成功转型升级打造垃圾处理‘湖北样板’”荣列2016年湖北省十大科技事件之首。
  至此,水泥窑协同处置垃圾“华新模式”脱颖而出,华新公司自身亦实现了从“水泥摇篮”到“环保先锋”的华丽转型。
  历经风雨,方见彩虹
  华新水泥股份有限公司有关负责人告诉记者,该公司的水泥窑协同处置项目进展并非一蹴而就,先后经历了前期调研、技术研发和数次试验。在经过充分论证之后,公司于2007年正式成立环保事业部,同时成立集团旗下第一家环保公司——华新环境工程(武穴)有限公司。而华新环境工程(武穴)有限公司也曾经历了无数次的试验和探索,方才克服了协同处置中的各种障碍和难题,经过不断优化和完善,最终形成一套技术完备、节能环保、运转高效的协同处置方案。
  据介绍,华新环境工程(武穴)有限公司发展至今,已成为国内最大的水泥窑协同处置废弃物处置工厂,废弃物处置种类包括危险废弃物、污染土及生活垃圾,同时也是国家环保部指定的中德废弃物农药处置项目、中挪政府危险废弃物协同处置项目的示范工厂。
  华新武穴水泥窑协同处置项目的成功实践开启了华新环保事业的新征程。2008年,华新与中国长江三峡集团签约,启动水面漂浮物协同处置项目。该项目被国家科技部列入“十一五”国家科技支撑计划重大项目示范工程,为三峡大坝的水体安全清除了隐患,中央电视台多次报道。
  2009年,华新开始研发含水率80%的市政污泥处置技术,根据各城市市政污泥产量制定了两套市政污泥处置方案:一是湿污泥直接入窑高温焚烧;二是污泥深度脱水与水泥窑焚烧技术结合。因地制宜,解决了市政污泥填埋、堆肥等原有处置方式所造成的二次污染问题。当年,华新水泥与武穴市人民政府签订了第一个水泥窑协同处置生活垃圾的合作协议,并于2011年顺利投产运行。
  目前,华新水泥在湖北、湖南、重庆、广东、河南、云南、四川等省市运行和在建的环保工厂共计30家,年处置各类废弃物能力超过550万吨。华新签约的生活垃圾年处置产能已经达到444万吨,其中武汉市陈家冲生活垃圾项目(产能1000吨/日)的顺利运营,为大城市解决生活垃圾困境提供了示范作用;正在建设的武汉市长山口项目(处置2000吨/日)将成为全球处置规模最大的水泥窑协同处置生活垃圾生态预处置示范工厂。
  截至2017年10月,华新水泥已安全生态化处置生活垃圾350万吨、处置市政污泥130余万吨、处置三峡库区水面垃圾漂浮物60余万立方米、处置危险废弃物9.23万吨,处置污染土75万吨,修复城市毒地上千亩,年生活垃圾处置量已占全国水泥窑协同处置总量的50%以上。
  “华新模式”亮点纷呈
  针对我国固体废弃物生态化处置的重大需求,利用水泥窑独有的高温、长流程与碱性环境特点无害化协同处置生活垃圾、市政污泥等固体废弃物,处置后的产物全部作为水泥生产原燃料,成为当今世界水泥行业环保转型和固废处置重要创新发展方向,也给我国水泥工业战略转型升级带来重大契机。
  据华新水泥环保事业部负责人介绍,该公司水泥窑协同处置固废成套技术有许多创新亮点。比如,该成套技术中发明了大替代率水泥窑协同处置RDF系统装备与稳控技术,开发了超大规模生活固废生态化预处理与高品质RDF制备技术、固废处理中有害排放物的全程高环保标准系列控制技术、多种固废生态化预处理与水泥窑协同处置系列技术,形成了水泥窑协同处置生活垃圾、工业危险废弃物、污染土、市政污泥和水面漂浮物等五类固废的处置技术应用和推广模式。
  城市生活垃圾两段式处置商业模式是华新水泥目前推广的重点。其城市生活垃圾处置技术路线分为生态化预处理和水泥窑协同无害化处置两大部分。首先是将城市生活垃圾运送到靠近城市的垃圾预处理厂,经过靶向酵素好氧生物干化、生物异味净化和化学除臭、多轮分离、破碎等步骤分别得到RDF(指衍生燃料,下同)、渗滤液、金属、石头瓦块等无机物、有机细渣土等,各种分离物再安全环保的分类处置,而RDF将运送至水泥工厂送入水泥预分解窑进行彻底焚烧处理,无任何残留物。华新独有的两段式处置商业模式,由于可以在没有水泥窑线的城市建设和运行垃圾预处理厂,不仅有效减轻城市的环境负荷和远期环境影响,还大大提高了政府统筹解决“垃圾围城”中规划布局的灵活性。
  大替代率衍生燃料(RDF)系统装备与稳定控制技术是华新水泥窑协同处置成套技术的核心之一。该技术提出了RDF与煤分级入分解炉燃烧的方法,建立了RDF-煤耦合强化燃烧模式和优化设计方法。发明了RDF-煤分级耦合高效燃烧环保型分解炉,提高了分解炉对RDF的适应性和处置效率;开发出大替代率协同处置RDF水泥窑系统稳定控制技术。本创新点支撑实现水泥窑协同处置RDF能力与效率的提升,整体技术达到国际先进水平。
  全程高环保标准消解技术是华新水泥窑协同处置成套技术的另一核心。针对水泥窑协同处置垃圾生产中常出现局部低温,且排气过程无法快速降温、二英形成风险大的实际情况,该公司利用高活态碱性物质原位吸附固化含氯前驱物,从源头上遏制二英,通过冷态生料将烟气急冷至300摄氏度以下,进一步抑制二英。结合袋式除尘过滤,保证二英排放远低于国家标准限值。经检测剧毒物质去除率达99.9999%,处于国际领先水平。
  针对不同类型固废的特点,华新水泥还开发了配套的预处理与水泥窑协同处置技术。这些固废经过特定的工艺预处理之后都得到三类中间产物,随后在水泥窑中实现100%资源化利用。五项成果分别经过水泥、环保领域的权威专家鉴定,达到国际领先和国际先进水平。
  华新水泥窑协同处置成套技术中还包括超大规模生活垃圾生态预处理技术,具体包含了三方面的内容:三段联动高效干化技术、连续高效生物除臭技术、衍生燃料高效选取技术。该技术充分利用其中厨余组分可供微生物生长繁殖的特点,开发出好氧生物发酵干化、分选与除臭一体化技术,显著提高了衍生燃料的选取效率。
  李叶青表示,与传统的填埋和焚烧相比,华新水泥窑协同处置成套技术的优势突出。一方面可节约大量土地资源、无渗滤液和留存灰渣二次污染隐患,二英超低排放;另一方面总体成本低、经济性好。与其他同类技术相比,本技术的处理规模目前世界最大,燃料替代率高,节能效果好、普适性好,易于推广。截至2017年10月底,华新水泥窑协同处置生活垃圾合计约350万吨左右,节约标煤60万吨,减排二氧化碳150万吨,减排二氧化硫4.5万吨,减排氮氧化物2.25万吨。
  李叶青说,华新水泥窑协同处置固废技术若推广至全国,每年只需用水泥行业总产能的25%(4亿吨熟料产能),就可以处理1亿吨生活垃圾,约占全国每年所产生生活垃圾的50%。可节约土地20亿平方米(与卫生填埋相比);节约标煤1714万吨;减排二氧化碳4272万吨;减排二氧化硫129万吨;减排氮氧化物64万吨。
  下一步,华新希望和国内有意向的水泥集团开展协同处置项目合作。华新将以“美好的世界从我们开始”为愿景,以“清洁我们的生活环境,提供信赖的建筑材料”为使命,为建设美丽中国、构建和谐家园贡献力量。