热值比煤炭高50%，成本低265元/吨！碳中和背景下废旧轮胎衍生燃料将迎来风口

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“美日废旧轮胎处置的主要途径之一”

2035年要实现碳达峰，“十四五”要争取煤炭消费零增长，煤炭减量替代怎么办？

这方面，国外已有非常成熟的经验，路径之一就是——水泥窑协同处置废旧轮胎。

在国内，废旧轮胎处置一般有4种主要途径，分别是旧轮胎翻新、生产橡胶粉、生产再生胶和裂解，其中“生产再生胶”大约占比45%左右，是废旧轮胎处置的最大用途。

而在国外，轮胎衍生燃料（TDF）则是废旧轮胎处置的主要途径之一。

以美国为例，美国轮胎制造商协会(USTMA)是美国生产轮胎的制造商的全国性贸易，全国废轮胎产生和利用也由美国商会指定美国橡胶制造协会统计与编制，该协会每两年发布一次“美国废轮胎市场报告”，如下表：（单位：千吨）

从中可以看出，2017年，美国废旧轮胎用作衍生燃料的利用量占比总利用量的50%左右，而在用作燃料的利用中，用于水泥窑协同处置的约占46%。

再看看日本，日本2016-2018年废旧轮胎热能利用如下表所示：（单位：千吨）

从中可以看出，日本2016年-2018年废旧轮胎用作衍生燃料的利用量占比总利用量的68%左右，而在作燃料利用中，用于水泥窑协同处置则约占10%。

美日两国的经验都显示，废旧轮胎用作衍生燃料是发达国家废旧轮胎处置的一个重要途径，占比能够达到50%以上。

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“燃烧热值比煤炭多25-50%”

美日两国为什么选择衍生燃料作为废旧轮胎处置的主要途径，核心原因还是它的经济性。

首先，先来看看热值。

据美国环境保护署资料显示，废旧轮胎的燃烧热值大约为7000-8000大卡/公斤（即29-33MJ/kg），而一般燃煤的燃烧值约5200大卡/公斤（即21.7MJ/kg）。

也就是说，废旧轮胎的燃烧热值比煤炭多25-50%，而比木材多100-200%，与石油差不多一样多！

其次，再来看看它的成本。

对比废旧轮胎和煤炭的成本，需要比较复杂的公式，大致如下：

根据轮胎种类的不同，废旧轮胎燃烧时的热值为7200-8300大卡。如果废旧轮胎按照8000大卡计算，燃煤按照5200大卡计算，废旧轮胎燃烧时的热值约为燃煤的1.54倍，即0.65吨废旧轮胎橡胶燃烧时产生的热值相当于1吨煤产生的热值（1/1.54=0.65）。

再按照1吨轮胎大约含有65%橡胶来换算，因此0.65吨废旧轮胎橡胶大约需要处理1吨废旧轮胎，处理1吨废旧轮胎的生产成本及收益如下表（出料按照每小时处理4吨轮胎，小于25mm胶粒配置）

而在价格方面，购买1吨热值5200大卡的燃煤（不含税）价格约为700元/吨，处理1吨轮胎得到0.65吨的橡胶（0.65吨轮胎的热值相当于5200大卡的燃煤）和0.3吨钢丝，因此使用废旧轮胎代替燃煤可以节省：700元/吨-435元/吨=265元/吨。

也就是说，使用废旧轮胎，每吨可以节省265元的成本。

第三，还有环保性能。

废旧轮胎不仅能源含量高，成本便宜，同时产生的排放还更清洁，水分含量低。

美国环保署的测试表明，轮胎灰分残留物含有的重金属比一些煤要少，同时轮胎燃烧排放的氮氧化物也比高硫煤燃烧排放的要少。

同时，美国环保署也更偏向废旧轮胎转废为能的做法，而不是垃圾填埋处理。由于火灾风险和健康原因，堆积轮胎会存在许多隐患，如老鼠、蚊子和其他导致疾病的生物体可以在堆积的轮胎中迅速繁殖。

事实上，美国每年产生的数百万吨废旧轮胎，其中相当一部分都被回收利用后制成新产品，或用于土木工程，或作为轮胎衍生燃料（TDF）回用。美国环保署根据其80多家厂家的15年以上的经验，确认轮胎衍生燃料（TDF）是替代化石燃料的一个可行的选择。

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“能源密集型产业很好的替代燃料”

既然废旧轮胎衍生燃料的办法这么经济，又在国外有着成功的经验，那它在中国有相关的政策支持么？

还真有。

首先，是煤炭减量替代。

煤炭作为水泥窑的主要燃料，国家相关部门对煤炭减量替代已经进行了一系列工作规划。

“十三五”时期，我国制定了到2020年万元国内生产总值能耗比2015年下降15%，能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内的“双控”目标，并要求届时煤炭占能源消费总量比重下降到58%以下。

国家发改委能源研究所2019年发布的《“十三五”时期重点部门煤控中期评估及后期展望》执行报告也指出，“十三五”以来，重点部门支撑全国煤控目标任务全面完成，“十三五”后期，我国实现煤炭减量替代目标仍面临诸多挑战。

此外，为了实现煤炭减量替代工作，国家相关部门还陆续发布了许多文件，例如：

1、《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）；

2、国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、环境保护部、统计局、能源局于2014年12月29日联合发布“关于印发《重点地区煤炭消费减量替代管理暂行办法》的通知”（发改环资[2014]2984号）；

3、《国务院关于印发“十三五”生态环境保护规划的通知》（国发〔2016〕65号）；

4、《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2016〕74号）；

5、《关于推进北方采暖地区城镇清洁供暖的指导意见》（建城〔2017〕196号）；

6、关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知（发改环资〔2017〕2278号）。

其次，是水泥窑协同处置。

刚才说过，废旧轮胎的燃烧热值与石油一样多，“高热值”使得废旧轮胎成为水泥厂、发电厂、纸浆厂和造纸厂等能源密集型产业很好的替代燃料。

近十多年来，中国国内水泥工业在协同处置废旧轮胎方面也进行了诸多实践，取得了初步业绩，目前配备协同处置的水泥窑占总数的6%以上，水泥工业的利废环保功能逐渐得到释放。

相关的技术标准有：

1、GB/T30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》规定：本标准适用于水泥窑协同处置危险废物、生活垃圾（包括废塑料、废橡胶、废纸、废轮胎等）；

2、GB30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》规定：本标准适用于水泥窑协同处置危险废物、生活垃圾（包括废塑料、废橡胶、废纸、废轮胎等）。

上述国家推荐性和强制性标准，为水泥窑协同处置废旧轮胎技术的可行性提供了依据。

结语

总之，对水泥企业来说，利用高热值废弃物替代天然化石燃料，不仅具有与协同处置其它固废基本相同的社会效益和环保效益，还能显著提升其经济效益，具有日益增长的需求和广阔的发展前景。

如前所述，随着我国工农业生产和交通运输的发展，一方面废旧轮胎及各种废旧橡胶制品的存量越来越多，“黑色污染”正在威胁着我们的生存环境；另一方面，国家近年来也一直在逐步加大对煤炭减量替代工作。

作为水泥窑最主要的燃料燃煤的减量，既可以消除“黑色污染”，保护环境，又可为企业带来利润，为国家增加税收，经济效益和社会效益都非常乐观。

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