裝修垃圾資源化處理的跨領(lǐng)域碳減排作用分析

來源：《CE碳科技》

作者：中城環(huán)境 郝粼波、何江海、王志楊

中城環(huán)境第三事業(yè)部建筑垃圾資源化處理團(tuán)隊：由郝粼波、何江海、王志楊、楊柳、李欣、王晨瑾等一批環(huán)保固廢領(lǐng)域優(yōu)秀人才組成。團(tuán)隊曾先后參與北京豐臺建筑垃圾資源化、深圳大空港建筑垃圾資源化、湖北荊門靜脈產(chǎn)業(yè)園等數(shù)十個項目咨詢與設(shè)計。

隨著我國新發(fā)展模式的穩(wěn)步推進(jìn)，與城市化發(fā)展程度呈正相關(guān)的裝修垃圾不僅產(chǎn)量發(fā)生了劇增，裝飾材料種類亦有顯著變化。正是這些量變及組分的變化，推動著裝修垃圾處理行業(yè)的發(fā)展，“資源利用高效化”也成為發(fā)展過程的永恒主題。

源于裝修垃圾雜質(zhì)成分更具多樣性的特征，近些年我們已將提高裝修垃圾資源化率的研究重點放在高熱值組分的資源化處置方面。預(yù)處理分選后的高熱值組分的資源化處置，可有效提高裝修垃圾廠內(nèi)資源化率指標(biāo)，并顯著降低相關(guān)外運(yùn)處置成本。鑒于此，我們在各機(jī)械分選環(huán)節(jié)細(xì)致的應(yīng)用實踐觀測基礎(chǔ)上，結(jié)合類似項目的工程運(yùn)營經(jīng)驗，組織設(shè)計并進(jìn)行了裝修垃圾高熱值組分資源化利用的中試研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，高熱值組分的利用效率對裝修垃圾處理企業(yè)的運(yùn)營成本有著至關(guān)重要的影響，并且具備跨領(lǐng)域協(xié)同降碳效用。

一、研究過程與方法

1、研究背景介紹

我國城鎮(zhèn)裝修垃圾處置目前普遍采用區(qū)域統(tǒng)籌及集中處理模式，新建生產(chǎn)線多在已建拆除垃圾處理設(shè)施基礎(chǔ)上，采用技改或增線方式建設(shè)。不同于目前已經(jīng)相對成熟的垃圾處理工藝路線，裝修垃圾處理技術(shù)集中度不高、工藝路線未定型。

按照主體處理單元設(shè)計順序差異，目前國內(nèi)裝修垃圾預(yù)處理流程可以歸納為“先破后篩”和“先篩后破”兩種路線。這兩種路線在國內(nèi)均有較好的應(yīng)用案例，而評判他們分選性能核心的指標(biāo)之一就是輕質(zhì)物組分（高熱值物）的篩除效率。如何實現(xiàn)高熱值組分的廠內(nèi)資源化處置，是決定處理廠運(yùn)營效果的關(guān)鍵因素。筆者在早年研究中就曾提出，裝修垃圾分選高熱值組分可考慮與大件垃圾、一般工業(yè)廢棄物等固體廢棄物協(xié)同資源化處置，從而帶來垃圾衍生燃料（RDF）技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。

考慮到我國水泥行業(yè)碳排放量約占全國總碳排放量的12%，在綠色轉(zhuǎn)型的時代背景下，利用 RDF 作為替代型燃料，將是水泥行業(yè)重要的減排措施。

2、裝修垃圾高熱值組分的成分調(diào)研

在前序研究中，筆者所在團(tuán)隊已對國內(nèi)裝修垃圾組分進(jìn)行了系統(tǒng)性調(diào)研，裝修垃圾中的竹木、塑料、織物、紙張等雜質(zhì)類物料，多為高熱值輕質(zhì)可燃物。

結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)，并參考業(yè)內(nèi)其他調(diào)研成果，裝修垃圾分選高熱值組分情況見下表。

裝修垃圾高熱值組分情況

3、裝修垃圾高熱值組分資源化中試生產(chǎn)線工藝技術(shù)路線研究

本次中試實驗場地位于貴州省遵義市正安縣鳳儀鎮(zhèn)山峰村聯(lián)盟組（正安縣生活垃圾填埋場旁），利用正安項目垃圾分選車間，實驗接收的裝修垃圾高熱值組分為經(jīng)前端人工分選回收可利用組分后剩余的高熱值部分，原料存放在廠區(qū)室外及分選車間上料區(qū)。

實驗工藝設(shè)計基本條件如下：

（1）裝修垃圾高熱值組分資源化處理線設(shè)計規(guī)模為 10t/h；

（2）中試實驗時間為 2022年4月19日—5月9日；

（3）計劃總實驗時長累計不低于 60h，其中連續(xù)運(yùn)行 4h，天數(shù)不小于 5d；

（4）計劃裝修垃圾高熱值組分總處理量不小于 600t。

本項目采用“硬質(zhì)物料粗破/軟質(zhì)物料鏈板上料+磁選+篩分+篩下灰土外運(yùn)+篩上物摩擦清洗細(xì)碎+混料+RDF制備”處理工藝（見圖1）。

圖1 裝修垃圾高熱值組分預(yù)處理工藝流程

根據(jù)產(chǎn)品需求類型不同，本次實驗設(shè)置散料生產(chǎn)線和成型生產(chǎn)線，分別制備 RDF-3 產(chǎn)品和 RDF-5 產(chǎn)品。物料根據(jù)用途要求，可通過配料系統(tǒng)加入生石灰，從而達(dá)到控制混合物料的熱值和含水率的目的，以保障產(chǎn)品質(zhì)量。混合輸送的物料進(jìn)入雙軸攪拌機(jī)后，控制含水率在 20% 以下（實驗現(xiàn)場物料含水率一般在 10% 以內(nèi)），經(jīng)上料系統(tǒng)送入 RDF 成型機(jī)加熱擠壓成型，進(jìn)行適當(dāng)靜置后，即可運(yùn)往庫區(qū)或就地包裝（見圖2）。

圖2 中試實驗過程實景

注：照片來源于中試實驗現(xiàn)場拍攝，時間為2022年4月22日

分選系統(tǒng)終端產(chǎn)物的處理方式主要包括：

（1）金屬類可以直接作為可回收資源再利用；

（2）灰分渣土可以作為填埋場覆蓋土，外運(yùn)利用；

（3）RDF產(chǎn)品根據(jù)區(qū)域水泥廠需求，統(tǒng)一收購利用。

4、研究結(jié)果分析

裝修垃圾高熱值組分資源化處理線主產(chǎn)品為 RDF 產(chǎn)品（分為 RDF-3 和 RDF-5 兩種規(guī)格）。

RDF產(chǎn)品收到基低位發(fā)熱量達(dá)到 21199J/g（約 5064kcal）。經(jīng)檢測調(diào)研可知，滿足 2500kcal 的 RDF 產(chǎn)品已具備銷售價值，當(dāng) RDF 產(chǎn)品收到基低位發(fā)熱量達(dá)到 4000kcal 時，將成為水泥行業(yè)替代燃料的優(yōu)質(zhì)采購對象?？梢?，作為本次實驗生產(chǎn)線主產(chǎn)品的 RDF 燃料，成品質(zhì)量尚佳，完全滿足高級別再生資源化利用需求。

二、裝修垃圾資源化處理的跨領(lǐng)域碳減排作用分析

1、水泥行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

水泥行業(yè)是 CO2?排放的重點行業(yè)之一，全球工業(yè)碳排放總量統(tǒng)計中，水泥行業(yè)的碳排放占比約為 25%。進(jìn)入“十四五”時期，我國水泥年產(chǎn)量接近 25 億t，是主要的碳排放貢獻(xiàn)者。

水泥生產(chǎn)過程可分為原材料準(zhǔn)備、熟料燒成和水泥粉磨生產(chǎn)三個主要階段。水泥生產(chǎn)工藝中，約90％的 CO2?排放來源于熟料生產(chǎn)，剩余 10％ 來自原材料制備和水泥產(chǎn)品生產(chǎn)階段。水泥生產(chǎn)過程中碳排放的來源主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）生料中碳酸鈣分解；

（2）熟料生產(chǎn)過程中燃料燃燒環(huán)節(jié)；

（3）生料中非燃料碳（如煤矸石、鋼渣等）在高溫煅燒過程中的轉(zhuǎn)化；

（4）協(xié)同處置廢棄物過程中非生物質(zhì)碳燃燒環(huán)節(jié)；

（5）水泥企業(yè)凈購電力、熱力等能源利用環(huán)節(jié)。

根據(jù)《高能耗行業(yè)重點領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2021年版）》（以下簡稱《指南》），水泥熟料能效標(biāo)桿水平為 100 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤/t，按照電熱當(dāng)量計算法，“十四五”期間，我國水泥行業(yè)能效優(yōu)于標(biāo)桿水平的產(chǎn)能僅為 5%。

《指南》明確指出，水泥行業(yè)未來應(yīng)積極開展節(jié)能低碳技術(shù)發(fā)展路線研究。其中，包括推廣大比例替代燃料技術(shù)、降低化石燃料的使用比例。

2、裝修垃圾處理與水泥行業(yè)的協(xié)同減碳效果分析

通過以上分析，建立替代原燃材料供應(yīng)支撐體系，加大清潔能源使用比例，是聯(lián)系裝修垃圾處理行業(yè)與水泥行業(yè)的綠色紐帶，也是助推裝修垃圾資源化處理的跨領(lǐng)域協(xié)同碳減排的重要嘗試。

“十四五”期間，我國建筑垃圾總產(chǎn)量約為 20 億t，其中建筑裝潢所產(chǎn)生的裝修垃圾占比在 10% 以上。在高熱值組分替代燃料技術(shù)成熟應(yīng)用后，我國裝修垃圾資源化率水平將穩(wěn)定在 90% 以上，每年可節(jié)省垃圾堆放場地2萬畝，節(jié)約標(biāo)煤 1600 萬t/a，CO2?減排可達(dá)到 1.6億t/a。

對于水泥行業(yè)，應(yīng)用裝修垃圾的RDF產(chǎn)品作為水泥生產(chǎn)工藝替代燃料，可實現(xiàn)窯尾外掛爐預(yù)燒單元化石燃料替代率30%的指標(biāo)，可以減少因化石類燃料燃燒產(chǎn)生的 CO2?約 0.091t/t 水泥，約為傳統(tǒng)生產(chǎn)過程排放 CO2??總量的 10%。

綜上所述，裝修垃圾高熱值組分深度資源化處理技術(shù)是水泥行業(yè)具備成本效益的減碳手段，也是建筑裝修垃圾處理行業(yè)降低運(yùn)輸處理成本、提高增項收益的綠色經(jīng)濟(jì)途徑。

三、結(jié)語

1. 裝修垃圾的產(chǎn)生量與城市化發(fā)展程度呈正相關(guān)，隨著我國新發(fā)展模式的穩(wěn)步推進(jìn)，“資源利用高效化”將成為發(fā)展的主題。

2. 裝修垃圾高熱值組分的利用效率對裝修垃圾處理企業(yè)的運(yùn)營成本有著至關(guān)重要的影響，采用“硬質(zhì)物料粗破/軟質(zhì)物料鏈板上料+磁選+篩分+篩下灰土外運(yùn)+篩上物摩擦清洗細(xì)碎+混料+RDF制備”處理工藝可以實現(xiàn)高熱值組分的高效資源化利用。

3. 建立替代原燃材料供應(yīng)支撐體系，加大清潔能源使用比例，是聯(lián)系裝修垃圾處理行業(yè)與水泥行業(yè)的綠色紐帶，將成為跨領(lǐng)域協(xié)同降碳的示范性應(yīng)用體系。

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       原文標(biāo)題 : 裝修垃圾資源化處理的跨領(lǐng)域碳減排作用分析