浅析水泥窑协同处置废旧轮胎项目
在国内，废旧轮胎的处置一般有：旧轮胎翻新、生产橡胶粉、生产再生胶和裂解四种主要用途，其中生产再生胶量一般占了45%左右，是废旧轮胎处置的最大用途。轮胎衍生燃料（TDF）项目在国内之前并没有大量推广使用，但是随着国家这几年对煤炭减量替代的要求，水泥窑协同处置废旧轮胎项目既是水泥窑燃料替代，也是废旧轮胎处置的一个发展方向。本文从国外TDF应用、国内国家政策、经济效益等方面对这一项目进行分析，为水泥窑协同处置废旧轮胎这一项目的推广提供一些参考依据。
一．美国、日本相关数据
美国轮胎制造商协会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由美国商会指定美国橡胶制造协会统计与编制。USTMA每两年发布一次“美国废轮胎市场报告”，如下表：（单位：千吨）
从上表可以看出，美国2017年废旧轮胎作燃料利用占总利用量的50%左右，而在用作燃料利用中，用于水泥窑协同处置约占46%左右。
从上表可以看出，日本2016年-2018年废旧轮胎作燃料利用占总利用量的69%左右，而在作燃料利用中，用于水泥窑协同处置约占10%左右。
二．水泥窑协同处置废旧轮胎项目的前景
<一>国家政策方面：
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。
为了实现煤炭减量替代工作，国家相关部门陆续发布了以下文件：
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）；
<二>水泥窑协同处置废旧轮胎项目的可行性分析
1. 热值对比分析
将废旧轮胎开发为水泥生产替代燃料，可以减少温室气体排放，降低不可再生资源的消耗，已成为水泥企业节能降耗的发展趋势。
废旧轮胎的高热值使它成为水泥厂、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。据美国环境保护署发布的资料，废旧轮胎燃烧值为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），轮胎在燃烧时产生的能量和石油一样多，比煤炭多25-50％，而比木材多100-200％。
废旧轮胎已用来作为煤炭和木材的补充燃料。这些年来，越来越多的燃烧厂使用废旧轮胎，不仅因为它们的能源含量高，而且还因为它们比煤便宜，产生的排放更清洁，以及水分含量低。据美国环保署的测试表明：（1）轮胎灰分残留物含有的重金属比一些煤要少；（2）轮胎燃烧排放的氮氧化物比高硫煤燃烧排放的要少。美国环保署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，堆积轮胎不好（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）。美国每年产生数百万吨废旧轮胎，其中相当一部分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。
近十多年来，中国国内水泥工业在协同处置废旧轮胎方面进行了诸多实践，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。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。
2. 水泥窑协同处置废旧轮胎项目技术分析：
1）GB/T30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》里规定：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》里规定：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。
3. 水泥窑协同处置废旧轮胎项目经济效益分析：
根据轮胎种类的不同，废旧轮胎燃烧时的热值为7200-8300大卡，废旧轮胎按照8000大卡计算，燃煤按照5200大卡计算，因此废旧轮胎燃烧时的热值为燃煤的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），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）
根据购买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吨的橡胶和0.3吨钢丝，而0.65吨轮胎的热值相当于5200大卡的燃煤，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。
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，与日俱增，堆积如山，“黑色污染”正在威胁着我们的生存环境；另一方面，国家近年来一直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，既消除“黑色污染”，保护环境，造福子孙后代，同时也可为企业带来利润，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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