详解水泥窑协同处置固体废物成本分析Word文档格式.docx
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水泥窑协同处置城市生活垃圾(联合气化炉)技术,即将城市生活垃圾发酵、均化、破碎、称量等工序后,先送入气化炉,汽化后形成可燃性气体送入水泥分解炉内焚烧,气化炉底渣经分离后作为水泥配
料。
这种技术是联合水泥窑炉和气化炉的双重优势,对由此产生的废气、炉底渣及渗滤液进行无害化处理的全新的环境保护技术。
它适用于新型干法水泥生产线协同处置城市生活垃圾技术改造。
需要注意的是:
垃圾处理站与水泥生产企业的距离不宜过远;
垃圾引入的有害元素对水泥窑正常生产的影响等问题。
日本川崎、德国RuDERSDO水F
泥等掌握该类技术,安徽海螺CKK系统技术和南京凯盛开能环保气化焚烧系统技术等就属于此协同处置技术的范畴。
CKK系统技术,气化
炉单炉主要规格为100~400t/d,以配套2000~12000t/d等不同规格的水泥窑系统。
经调查,当垃圾喂入量占生产水泥熟料量10%以
内时,对水泥正常生产并无影响。
经估算,若5000t/d水泥熟料生产线利用此类技术日处理300t的生活垃圾,可实现吨熟料煤耗降低约4%电耗增加2~4kWh折算成吨熟料C02非放量降低7.34~8.82kg,吨熟料NO对非放量降低0.03~0.04kg。
初始投资平均增加约1亿元,单位运行成本降低约4.48元/t。
假设每吨生活垃圾补贴100元,预计投资回收期约为10年。
1.3水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术
水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术,即将城市污水污泥送入污泥干化系统,利用水泥厂余热来直接或间接烘干湿污泥(含水率80%左右)至干污泥(含水率30%以下,部分干化技术可达到5%以下)。
烘干所得废气再次处理;
所得干污泥呈散状颗粒(部分干化技术可实现粒径在10mm以下,而热值高达12540~14630kJ/kg),经输送及喂料设备,送入水泥窑,可作为替代燃料直接参与燃烧。
另外,干污泥中含有SiO2、CaO等,可用作水泥生产替代原料。
污泥干化技术的核心在于热交换器和干燥机。
污泥干化系统因热源与污泥接触方式、干化效率的不同,分为增钙热干化技术、直接接触干燥技术、导热油干化技术、污泥燃料化技术等。
它适用于新型干法水泥生产线协同处置城市污水污泥技术改造。
需要注意的是:
城市污水污泥站与水泥生产企业的距离不宜过远;
引入的有害元素对水泥窑正常生产的影响;
城市污水污泥运输过程中的密闭;
臭味的监测与控制等问题。
日本日挥公司、意大利涡龙公司等掌握了相关水泥窑协同处置污水污泥(干化)的技术;
国内北京水泥厂引进意大利“VOM高效涡轮薄层干燥技术”(简称涡轮薄层技术/工艺),是采用导热油干化污泥;
广州越堡水泥公司自行开发的旋流喷嘴直接干燥污泥,是利用窑尾余热气体对湿污泥进行干燥,污泥含水率可降至约30%[1],是典型的半干化技术;
华新环境工程有限公司、合肥水泥研究设计院等产学研单位也有相应技术应用案例。
经估算,5000t/d水泥熟料生产线日处理污泥500~600t,吨熟料降低标准煤耗约6kg,增加电耗3kWh,减少余热发电量约20%吨熟料可实现CO2非放量减少11.5kg,NOx的削减量在40%~60之间,假定原吨熟料NOX非放量为1.6kg(《第一次全国污染源普查》),NOX的削减量为50%则吨熟料可实现NOx减少0.8kg。
初始投资平均增加约8000万元,单位熟料运行成本增加4.55元/t。
污泥补贴费用因各地政府标准不统一(50~300元/t),假设吨污泥补贴100元,预计投资回收期约为6年。
2水泥窑协同处置技术减排潜力与成本
为了较为全面地分析各主要水泥窑协同处置固体废物技术的减排潜力和减排成本,以5000t/d水泥熟料生产线作为基准,采用边际减排成本曲线(MAC方法进行相关技术的评估分析。
2.1边际减排成本曲线
边际减排成本曲线(MAC,是从技术发展趋势的角度,着重考虑相对基准情景的技术减排潜力和减排成本,通过目标的年减排成本排序,以进行技术评估分析。
主要优点是数据要求较低,便于操作。
主要分析步骤包括:
1)收集技术的减排潜力和减排成本。
2)协同控制效应分析。
在二维坐标系中,横轴反映技术措施对
NOx的减排效果,纵轴反映技术措施对C02的减排效果,该技术措施在坐标系中所处的空间位置,可以直观地反映其减排效果及其处置状况。
3)费用-效果评价。
单位污染物减排成本是将减排措施的减排效果和减排成本综合考虑,反映了减排单位量的污染物所必须付出的成本。
4)将技术按照长期边际成本由低到高排序,绘制边际减排成本曲线(见图1)。
5)根据减排目标,通过横坐标画一条直线(其值为目标减排量),
直线左侧即为拟筛选技术组合。
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T康丞第i种削蒂技术
1边际赫排成本曲线
2.2协同控制效应分析
根据《中国水泥年鉴》[2]以及《第一次全国污染源普查》[3],计算得出水泥行业单位标准煤的NOx排放量;
根据《中国水泥年鉴》以及《中国水泥行业二氧化碳排放系数测算数据》[4],计算得出水
泥行业单位标准煤CO2排放量;
根据《能源数据》[5]得到电力行业NO)和CO2排放系数。
相关排放参数见表1。
表人
水泥行业单位标煤和电力行业单位发电量的排放系数
项目
标煤/(kg/tce)
电力/(g/kWli)
not
1047
2.24
co>
JL
2299
740
根据上述第1部分的技术基础数据和表1的排放系数,计算得出三类技术的减排潜力和减排成本基础数据,见表2和表3,这为后续计算协同控制效应分析提供基础数据。
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以市场交易价格为基础确定各污染物的权重,污染物价格变化,
其权重会发生相应变化,继而影响大气污染物协同减排当量APeq的
数值、技术减排措施的单位污染物减排成本及优先度排序结果。
“十
二五”之前,NOx不是总量控制指标,暂无排污权交易案例,由《排污费征收标准管理办法》可知,NO)交易价格为5000元/t;
2008年我国市场CDM项目价格平均约为10~12欧元/tCO2,本文暂采用100元/t作为CO2的价格参数。
为考察价格的影响,进行敏感性分析:
(N、C分别为NOxCO2减排潜力或减排剧本)。
根据上述1.1~1.3节中所述基本数据,主要水泥窑协同处置固体废物技术的NOx与CO2协同控制效应二维坐标系如图2所示,各技术措施减排潜力及协同减排当量指标见表4。
水泥窑协同处置城市生活垃圾(RDF)技术、水泥窑协同处置城市生活垃圾(联合气化炉)技术、水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术这三项技术在减排C02的同时可以协同减排NOx具有较好的协同控制效应。
从总减排效果来看,水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术总减排效果较好。
13
口水泥窑协同处置城市生活垃圾(RDF)技术
0,5
NO施排淆力/(kgA黑料)
圏2丰要水混窑梅同外餌帧呦独术CO2与NOxffi同利效府—堆攀标系芸4T蛭爪诉需协同外善固体股物li术砸排毀巣壬后
减丼技术
减排潜力
KkgCO少熟料、
减排潜力你gNO/t熟料i
协同减排当量指标/比
水泥窑协同处置城市
牛活垃圾(RDF)技术
8625
0.04
0.2117
水泥窑协同处置城市生活垃圾(联合气化炉}技术
0.035
0.196
水泥窑毎同处置城市污水污泥〔干化)技术
1L5
0.£
1.014
2.3费用-效果评价
主要水泥窑协同处置固体废物技术减排措施的减排成本结果如
表5所示。
这3项技术中水泥窑协同处置城市生活垃圾(RDF)技术、
水泥窑协同处置城市生活垃圾(联合气化炉)技术的减排成本为负值,具有一定的经济效益;
水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术的减
排成本为正值,协同减排过程中需要一定的经济成本。
2.4水泥行业大气污染与温室气体减排路径分析
应用于减排规划时,可根据“总量减排目标(即横坐标上从原点向右截取的长度)”、“边际减排成本(即纵坐标高度)”等目标约束,选择适当的减排路径。
依据图1所示原理绘制出主要水泥窑协同处置固体废物技术协同控制减排路径图,如图3所示。
减排技术
减排成本
减排戒本
协同减排
/(JG/tCOJ
九元AgNOJ
当呆揣标化
水泥窑协同处置城市生活垃圾(RDF)技术
^5843
-126
-23,8
水泥窑协同处汽城市牛活垃圾(联合气化炉)技术
-554.1
-128
-22.9
水泥窑协同处懂城市污水污泥(干化)技术
39"
5+7
4.5
S3主要水泥窑询同处置固鏗Ife饬按术他同痊制械阵瞎径
化
■水泥窑协同址■城市主活地(朕合r化炉)技术•水据窑协何处■憾市生即也CRDFJ缽■水泥窑协恸处■城市污水忖混〔干牝)技术
从图3中可以看出,前2种技术均明显位于横轴下方,说明该两项技术在减排的同时还能节约成本,即是成本有效的减排技术。
从CO2减排量、NOx减排量以及协同减排当量来看,减排潜力最大的是水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术,具有较好的应用前景。
从
C02减排成本以及协同减排当量成本来看,水泥窑协同处置城市生活垃圾(RDF)技术具有较好的投资前景;
从NOx减排成本来看,水泥窑协同处置城市生活垃圾(联合气化炉)技术具有较好的投资前景;
从这三方面来看,水泥窑系统处置城市污水污泥(干化)技术的投资成本略高。
3结论与建议
1)要充分考虑水泥窑协同处置固体废物技术的NO)减排和CO2减排的协同控制的可行性,推荐优先采用高协同性的废物处置技术,并给予更多的技术和财政支持。
2)本文提及的3种水泥窑协同处置固体废物技术中,除水泥窑协同处置城市污水污泥(干化)技术外,均为成本有效的处置技术,但是对水泥企业来说,巨大的初始投资对其财务是极大的考验,故必要的财政补贴、税收优惠等是最直接有效的手段。
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