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高分子廢棄物處理的戰(zhàn)略思考

時(shí)間:2009-11-26 11:01

來(lái)源:中國(guó)固廢網(wǎng)

  當(dāng)前,很難找到一臺(tái)真正不冒黑煙垃圾焚燒爐,也很難找到一臺(tái)沒(méi)有有機(jī)惡臭的動(dòng)物尸體火化機(jī)。其主要原因是高分子(有機(jī))廢棄物難以實(shí)現(xiàn)完全燃燒。高分子聚合物上下游產(chǎn)品的工業(yè)園、廢五金拆解產(chǎn)業(yè)園、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、火葬場(chǎng)等所在地,則是高分子(有機(jī))廢棄物的重災(zāi)區(qū),成了有機(jī)污染物和持久性有機(jī)污染物擴(kuò)散的源頭。

  高分子(有機(jī))廢棄物的完全燃燒技術(shù)是世界性難題。針對(duì)高分子(有機(jī))廢棄物熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量高端市場(chǎng)需求的形成,迫使我們盡快地進(jìn)行科學(xué)發(fā)展觀的調(diào)整,其重點(diǎn)是科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和投資戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變。

  一、技術(shù)創(chuàng)新

  什么是高分子(有機(jī))廢物

  高分子有機(jī)廢物是一種多基的、組份和化學(xué)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的;甚至含阻燃組份的;固、液、氣相的高分子(有機(jī))廢棄物。依據(jù)國(guó)家環(huán)保部現(xiàn)行的生活垃圾、危險(xiǎn)廢物、醫(yī)療廢棄物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范所涉及的,符合高分子(有機(jī))廢物燃燒特性的典型高分子(有機(jī))廢棄物有:廢塑料;廢橡膠;廢油漆油墨;瀝青質(zhì)殘?jiān)?;?dòng)植物纖維、蛋白、脂肪等等。

  高分子(有機(jī))廢物的燃燒特性

  高分子(有機(jī))廢物在高溫場(chǎng)的第一反應(yīng),是氣化而不是燃燒,其所生成的烷烴類可燃?xì)怏w,呈濃黑粘稠狀具高揮發(fā)擴(kuò)散性。因此高分子(有機(jī))廢物的完全燃燒必然是全氣相的、必須在空間一次性完成的燃燒反應(yīng)過(guò)程。

  垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展史,始終寄生和借鑒在固體顆粒燃料表面燃燒理論下,可以說(shuō)迄今的垃圾焚燒爐基本是在用燃煤技術(shù)焚燒生活垃圾。2008年9月5日,《科學(xué)時(shí)報(bào)》在關(guān)于奧運(yùn)期間北京城市垃圾焚燒滅害減量工作總結(jié)報(bào)道中,才正式提到了“高分子廢棄物”這個(gè)概念;重點(diǎn)院校相關(guān)課題組迄今尚徘徊在“高分子(有機(jī))廢物完全燃燒”這個(gè)世界難題之外。我們認(rèn)為高分子(有機(jī))廢物在空間完全燃燒機(jī)理的創(chuàng)新,以及高分子(有機(jī))廢物完全燃燒裝備制造的更新?lián)Q代,早已迫在眉睫。

  焚燒煙氣中評(píng)價(jià)有機(jī)廢物不完全燃燒燃燒的指示物

  依據(jù)國(guó)家環(huán)保部現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)【GB 18484-2001危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)】13項(xiàng);【GB 18485-2001生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)】10項(xiàng);以及曾經(jīng)推行過(guò)的【三點(diǎn)比較式臭袋法 GB/T 14675-93 】殘留臭氣分子(強(qiáng)度)1項(xiàng)。我們可以選擇上述14種檢測(cè)標(biāo)本中的4項(xiàng),作為評(píng)價(jià)“高分子(有機(jī))廢物的完全燃燒(complete  combustion)”直接相關(guān)的指示物:①煙氣黑度、②惡臭、③一氧化碳、④二惡英。    

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  高分子(有機(jī))廢棄物氣化生成的原生態(tài)可燃?xì)猓╮aw  gas)外觀特征,就是濃粘稠的黑煙;不完全燃燒的火焰尾部,殘留有機(jī)分子必然黑煙滾滾。我們可以說(shuō):黑煙就是未能完全燃燒的可燃?xì)?。黑煙的本質(zhì)是“炭黑”——因?yàn)楦邠]發(fā)性烷烴類可燃?xì)怏w中,有機(jī)分子在不完全分解和不完全燃燒條件下,會(huì)有大量炭黑固相析出的結(jié)果。因此,我們從技術(shù)難度上說(shuō):黑煙(或者說(shuō)煙氣中的炭黑)是高分子聚合物或有機(jī)質(zhì)不完全燃燒的第一指示物。

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  有機(jī)物不完全燃燒,必然殘留有機(jī)分子。特別是動(dòng)物尸體不完全燃燒,煙氣中必然有氨化、焦化的惡臭分子殘留。因此,我們把焚燒動(dòng)物尸體的惡臭作為考核不完全燃燒的第二指示物。

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  從完全燃燒技術(shù)難度上講,一氧化碳是很容易進(jìn)行完全燃燒反應(yīng)的。目前我們不考慮‘不完全燃燒過(guò)程中,二氧化碳裹脅下的碳元素,會(huì)不會(huì)‘奪氧’相與‘干餾共生一氧化碳’的爭(zhēng)議,并確定把一氧化碳?xì)埩袅孔鳛榭己瞬煌耆紵牡谌?xiàng)指示物。

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  盡管我們對(duì)于二惡英的生成、重聚合機(jī)理;金屬及金屬氧化物觸媒作用的認(rèn)識(shí),還都很模糊,但是二惡英這個(gè)痕量的持久性有機(jī)污染物作為考核不完全燃燒的第四項(xiàng)指示物,應(yīng)當(dāng)不容置疑。
                                                  
  二、投資戰(zhàn)略的調(diào)整

  高分子(有機(jī))廢棄物高端市場(chǎng)需求已經(jīng)形成

  高分子(有機(jī))廢棄物涉及到生產(chǎn)、生活領(lǐng)域的方方面面;不同地方、不同行業(yè)具有各自獨(dú)特的高分子(有機(jī))污染問(wèn)題,各自特殊的治理要求。根據(jù)作者多年實(shí)地考察,我們?cè)嚺e其中最難通過(guò)完全燃燒/滅害減量的廢棄物例子,如下:

  ①?gòu)U塑料(烴、脂):聚乙烯,聚氯乙烯薄膜;聚丙烯;聚四氟乙烯;聚氨酯泡沫,聚苯乙烯泡沫;環(huán)氧樹(shù)脂,酚醛樹(shù)脂;廢化學(xué)纖維;以及有機(jī)溶劑,有機(jī)廢氣等。

 ?、趶U橡膠(天然、合成):廢絕緣材料,特種橡膠,合成橡塑等。歐洲、北美、中國(guó)、日本,每年有上億條廢輪胎堆積如山,北美還有廢輪胎30多天大火報(bào)導(dǎo)。

 ?、蹚U油漆、油墨(天然、合成樹(shù)脂):我國(guó)船舶、汽車、集裝箱、機(jī)械、電器、家具制造業(yè)每年產(chǎn)生的廢油漆以萬(wàn)噸計(jì)。印刷廠、印鈔廠廢油墨,噴漆、印刷車間有機(jī)廢氣等治理難題。另?yè)?jù)科學(xué)時(shí)報(bào)2007.5.10.報(bào)導(dǎo),美國(guó)每年有6800萬(wàn)加侖廢油漆,沒(méi)有科學(xué)治理方法,政府要補(bǔ)貼每加侖廢油漆/9美元,進(jìn)行處置。                                                             

  ④殘?jiān)?、瀝青:石油輸出國(guó)有大量殘?jiān)?、瀝青積存,中國(guó)僅中石化集團(tuán)(網(wǎng)絡(luò))早年公布的瀝青數(shù)字:400萬(wàn)噸/年產(chǎn);年銷量?jī)H40萬(wàn)噸,近年公布的數(shù)字450-500萬(wàn)噸/年產(chǎn),年銷量200-250萬(wàn)噸。瀝青的低位發(fā)熱值約7000-8000大卡/公斤,是二類煙煤的1.5倍,在石油資源緊缺的今天,應(yīng)當(dāng)是最佳候選燃料。

  此外,落地油,刮桿油,油砂、粘稠油泥廢水,油罐沉淀物、油輪油腳子(國(guó)際上對(duì)于向公海丟棄油腳子重罰,美國(guó)還有判刑),礦瀝青、渣油瀝青、路面廢瀝青等。石油行業(yè)有機(jī)污染物發(fā)熱值高,但是迄今還沒(méi)有見(jiàn)到真正成功的“熱能轉(zhuǎn)化和滅害減量”的技術(shù)和裝備。;此外,石油裂解爐廢氣點(diǎn)天燈、高速切削車間冷卻液氣霧等等治理難題。

 ?、輨?dòng)植物脂肪、蛋白:醫(yī)療廢棄物(手術(shù)切除物、污染血漿、一次性醫(yī)療用品、試驗(yàn)動(dòng)物、傳染病區(qū)垃圾以及過(guò)期藥品、毒品的銷毀等);

  動(dòng)物遺體:涉及民政部火化機(jī)的黑煙、惡臭;禽流感、瘋牛病,地震海嘯突發(fā)性災(zāi)難事故后,有突擊性(就地)火化需求。

 ?、逕熋?、褐煤中的揮發(fā)分;煉焦?fàn)t、碳素爐、乙炔燒結(jié)爐所產(chǎn)生的黑煙;煤礦瓦斯、零星煤層氣;電解鋁、電解堿的廢電極、底糊;以及小桐子殼、腰果殼制活性炭時(shí)的黑煙、惡臭。

 ?、唣B(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)、皮革廠的三廢;糖廠的糖蜜廢水;造紙廠廢紙漿池沉淀物;

 ?、嘟雍?、電站大壩等水體漂浮的白色污染物(既是生態(tài)污染又危害發(fā)電和航運(yùn)安全);城鄉(xiāng)有機(jī)污染淤泥,名勝古跡、旅游度假村、海濱浴場(chǎng),兵營(yíng)哨所、車站碼頭港口、養(yǎng)路道班以及露天施工人群等的有機(jī)垃圾;以及農(nóng)村地頭、河邊隨意堆放的高分子(有機(jī))垃圾等等。

  高分子(有機(jī))廢棄物高端市場(chǎng)需要什么

  1.高端市場(chǎng)急切需求——強(qiáng)針對(duì)性的典型高分子(有機(jī))廢物“燃燒器”(或者叫做完全燃燒的熱能轉(zhuǎn)化裝置)。

  城鎮(zhèn)生活垃圾的熱值1300~3000大卡/公斤;而高分子(有機(jī))廢棄物的熱值有3000~10000大卡/公斤,(是二類煙煤的0.6~2.0倍高熱值的可燃物)是重要的高熱焓熱能資源??辗旱卣?wù)摗袄褪菬崮苜Y源”,毫無(wú)實(shí)用價(jià)值,必須把高分子(有機(jī))廢棄物像煙煤、褐煤或者重油一樣,燒出沒(méi)有黑煙的火焰來(lái),才能談得上熱能的工廠化利用價(jià)值。換句話說(shuō):只有垃圾的完全燃燒才是熱能的有效轉(zhuǎn)化;也只有完全燃燒才能談得上真正的、徹底的滅害減量。

  筆者曾經(jīng)訪問(wèn)過(guò)國(guó)內(nèi)幾個(gè)著名焚燒爐制造企業(yè)的設(shè)計(jì)、研究總工程師:焚燒高熱焓的垃圾,能不能把焚燒爐的火焰噴出來(lái),看看還有沒(méi)有黑煙,以便熱能利用?回答是: 1.正在運(yùn)行的焚燒爐只能產(chǎn)生不完全燃燒的高溫?zé)煔猓?.眼下國(guó)家技術(shù)規(guī)范只要求在消煙除塵后煙色黑度達(dá)標(biāo)。因此,高端市場(chǎng)急切需求——針對(duì)性的典型高分子(有機(jī))廢物“燃燒器”(或者叫做完全燃燒的熱能轉(zhuǎn)化裝置)。

  2.高端市場(chǎng)上特別需要針對(duì)金屬、非金屬表面脫除有機(jī)污染物的“熱清洗機(jī)”。

  再生金屬熔煉行業(yè),金屬再生熔煉爐脫除有機(jī)污染物的環(huán)節(jié),迄今還是空白;廢五金拆解行業(yè),需要在脫除廢五金表面附著有機(jī)污染物的同時(shí),具備有效回收銅、鋁等功能。此外,靜電噴涂支架、掛具需要在脫除廢油漆后恢復(fù)電極功能;廢玻璃鋼脫除環(huán)氧樹(shù)脂后可以回收玻璃絲布或碳化硅等等。

  我們可以斷言:隨著垃圾焚燒爐的更新?lián)Q代,針對(duì)高分子(有機(jī))廢棄物熱能轉(zhuǎn)化的“燃燒器”和針對(duì)金屬表面有機(jī)污染物的“熱清洗機(jī)”,將是高分子(有機(jī))廢物完全燃燒高端市場(chǎng)需求的主打產(chǎn)品。

  投資者需要轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略思路

  1. 熱能屬性決定高分子(有機(jī))廢棄物的價(jià)值法則將引發(fā)高端市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革

  在熱能資源緊缺的壓力下,高分子(有機(jī))廢棄物具有特別的熱能轉(zhuǎn)化、工廠化利用的開(kāi)發(fā)價(jià)值。能源/環(huán)保這個(gè)第四產(chǎn)業(yè)的高端市場(chǎng)的投資者有沒(méi)有想到——隨著高分子(有機(jī))廢棄物熱能轉(zhuǎn)化的裝備問(wèn)世,高分子(有機(jī))垃圾資源擁有者就會(huì)有‘垃圾熱能價(jià)值’的覺(jué)醒。臺(tái)州市黃瑯填埋場(chǎng)爆滿后,高分子(有機(jī))廢物200噸/日成了轟動(dòng)一時(shí)的項(xiàng)目。2007年7月17日項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū)專家評(píng)審會(huì)上,確實(shí)出現(xiàn)過(guò)熱能利用方式的分歧。熱能不利用,顯然立不了項(xiàng)?!案叻肿訌U物直接發(fā)電”,完全燃燒技術(shù)在哪里?其間也出現(xiàn)高端技術(shù)方案——以峰江廢五金拆解產(chǎn)業(yè)園每天100噸高分子(有機(jī))廢物,約等于100噸/日鋁合金熔煉爐×10臺(tái)所消耗重油的熱量。建議由既是高分子垃圾熱能資源/有機(jī)污染物的擁有者,又是鋁合金熔煉生產(chǎn)企業(yè)自籌資金,進(jìn)行熱能利用/滅害減量的技術(shù)改造,政府只需要修定一下技術(shù)規(guī)范,制定一個(gè)合理的政策支持、正確進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化引導(dǎo),就已經(jīng)可以避免一廂情愿的項(xiàng)目失誤。

   2.“集中處置”和“就地焚燒”應(yīng)當(dāng)相輔相成

  污染屬性決定了高分子(有機(jī))廢棄物不宜遠(yuǎn)距離運(yùn)輸;易燃易爆的危險(xiǎn)特性、衛(wèi)生防疫特性,都使得集中處置本身具有風(fēng)險(xiǎn);而噴漆、印刷、有機(jī)溶劑車間廢氣,只能是就地焚燒(combustion  insitu)滅害減量;

  如果處理中心的焚燒爐不能完全燃燒而冒黑煙,那么集中處置的結(jié)果,就等于把有機(jī)污染搬搬家,擴(kuò)散污染惡性循環(huán)。個(gè)別地方只允許一個(gè)集中處置中心營(yíng)運(yùn),無(wú)論其良苦用心真假,烏托邦式產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)只能是空想。所以問(wèn)題的實(shí)質(zhì),到頭來(lái)還是個(gè)完全燃燒技術(shù)過(guò)不過(guò)關(guān)的問(wèn)題,資本首先要找對(duì)了高端技術(shù),投資才有成功的可能。

  各地方、各行業(yè)高分子(有機(jī))廢棄物有各自獨(dú)特的存在形式,而且必然有各自特殊的熱能利用方式的要求。集中處置和就地焚燒應(yīng)當(dāng)相輔相成,不能勉強(qiáng)。

  3.高分子(有機(jī))廢物熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量高端項(xiàng)目規(guī)模

  垃圾發(fā)電固然是大項(xiàng)目,投資也大,但是迄今的垃圾發(fā)電采用的仍然是不完全燃燒技術(shù),要靠水噴淋塔洗滌炭黑,才能使煙色黑度達(dá)標(biāo)。全國(guó)船舶、汽車、集裝箱、機(jī)械、電器和家具制造業(yè),每年需要熱能轉(zhuǎn)化和熱清洗的廢油漆,以萬(wàn)噸計(jì),治理費(fèi)用按2500元/噸收取,僅廢油漆一項(xiàng)其產(chǎn)值在數(shù)千萬(wàn)元;加上廢油漆熱清洗后直接回收氧化鋅等,其投入產(chǎn)出效益,比垃圾發(fā)電項(xiàng)目好得多。峰江產(chǎn)業(yè)園100噸/日廢塑料橡膠熱能至少可煉1000噸合金鋁為例,年產(chǎn)30萬(wàn)噸鋁合金項(xiàng)目的節(jié)能減排改造,每噸節(jié)約燃料費(fèi)不會(huì)低于200元,那么一年僅節(jié)約燃料成本的收益就是6000萬(wàn)元!如果能把瀝青質(zhì)、殘?jiān)彤?dāng)油來(lái)燃用,其資金的投入產(chǎn)出規(guī)模會(huì)超出數(shù)十億元以上。

  我國(guó)垃圾焚燒爐、火化機(jī)制造業(yè)逾千家,小作坊多為10來(lái)個(gè)人/4~5條槍,低水平產(chǎn)能過(guò)剩,技術(shù)上互相抄襲,靠低價(jià)格惡性競(jìng)爭(zhēng),前些年靠SAS發(fā)點(diǎn)醫(yī)廢焚燒爐小財(cái)。我國(guó)焚燒爐制造業(yè)的現(xiàn)狀與垃圾焚燒市場(chǎng)正在向高分子垃圾熱能利用/滅害減量高端傾斜的發(fā)展趨勢(shì)極不相稱,火化機(jī)制造行業(yè)與新時(shí)代民眾對(duì)于人類遺體火化的環(huán)境目標(biāo)也極不相稱。

  與高分子(有機(jī))廢棄物的熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量相關(guān)的國(guó)家級(jí)研究院、所,也正面臨世界級(jí)科研難題的考驗(yàn),國(guó)際資本更是熱錢以待。投資高分子(有機(jī))廢棄物的完全燃燒這樣的世界性難題,進(jìn)行“高分子廢物熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量”技術(shù)改造工程項(xiàng)目,成敗取決于用什么方式來(lái)經(jīng)營(yíng)和用什么方法來(lái)保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

  4. 高分子(有機(jī))廢物的熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量高端市場(chǎng),到了徹底放棄不完全燃燒技術(shù)的時(shí)候

  如果說(shuō)資本是項(xiàng)目做大的基礎(chǔ),那么技術(shù)則是行業(yè)做強(qiáng)的保證。我國(guó)燃燒學(xué)界對(duì)于垃圾焚燒制造業(yè)的關(guān)注是薄弱的,事實(shí)上焚燒爐制造業(yè)至今是陷入了自己憶造出來(lái)的“二次燃燒”、“負(fù)壓燃燒”偽科學(xué)的泥坑。

  完全燃燒和reburn不完全燃燒是不能兼容的。無(wú)論組份結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜、復(fù)分解多么復(fù)雜多變的高分子廢物,其完全燃燒只能是全氣相的在空間一次性完成的燃燒反應(yīng)過(guò)程。在尚未弄清楚“氣化、熱解、燃燒三者關(guān)系”之前,某些廠家就急于把立式爐膛叫成‘熱解爐’;甚至把‘回轉(zhuǎn)窯’也按上‘熱解’字眼。

  Reburn是半個(gè)世紀(jì)以前西方發(fā)達(dá)國(guó)家采用的分段復(fù)式低溫不完全燃燒技術(shù),其所追求的環(huán)保目標(biāo),是通過(guò)低溫不完全燃燒,降低氮氧化物生成量?!癛eburn”與“二次燃燒”毫不相干,不能翻譯成“二次燃燒”;更不可能用二次或者三次不完全燃燒的簡(jiǎn)單重復(fù)或額外噴油提高煙氣溫度來(lái)達(dá)到完全燃燒的目的。好在硫、氮、鹵元素完全燃燒后的生成物95%以上溶于水,并且可以用堿性物中和。所以高分子(有機(jī))廢物的熱能轉(zhuǎn)化/滅害減量高端市場(chǎng)到了徹底放棄reburn不完全燃燒方法的時(shí)候。

  5.倡議全國(guó)和地方針對(duì)高分子(有機(jī))廢物存在的污染問(wèn)題,開(kāi)展完全燃燒技術(shù)大比武:

  投資者密切關(guān)注項(xiàng)目商務(wù)信息很重要,但是關(guān)注針對(duì)高分子(有機(jī))廢棄物空間完全燃燒的技術(shù)功能更重要。鑒于當(dāng)前我國(guó)技術(shù)信息平臺(tái)并不通暢,建議投資者不妨舉辦 “高分子(有機(jī))廢物熱能/滅害減量技術(shù)比武大會(huì)”。讓國(guó)家級(jí)的技術(shù)鑒定專家組,來(lái)認(rèn)定完全燃燒技術(shù)是不是真正把塑料、橡膠、油漆油墨、瀝青質(zhì)已經(jīng)燒得沒(méi)有黑煙了,是不是把動(dòng)物尸體燒得沒(méi)有黑煙和惡臭了。(供稿 許恩)

 

編輯:劉永麗

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