装修垃圾资源化处理的跨领域碳减排作用分析

来源：《CE碳科技》

作者：中城环境 郝粼波、何江海、王志杨

中城环境第三事业部建筑垃圾资源化处理团队：由郝粼波、何江海、王志杨、杨柳、李欣、王晨瑾等一批环保固废领域优秀人才组成。团队曾先后参与北京丰台建筑垃圾资源化、深圳大空港建筑垃圾资源化、湖北荆门静脉产业园等数十个项目咨询与设计。

随着我国新发展模式的稳步推进，与城市化发展程度呈正相关的装修垃圾不仅产量发生了剧增，装饰材料种类亦有显著变化。正是这些量变及组分的变化，推动着装修垃圾处理行业的发展，“资源利用高效化”也成为发展过程的永恒主题。

源于装修垃圾杂质成分更具多样性的特征，近些年我们已将提高装修垃圾资源化率的研究重点放在高热值组分的资源化处置方面。预处理分选后的高热值组分的资源化处置，可有效提高装修垃圾厂内资源化率指标，并显著降低相关外运处置成本。鉴于此，我们在各机械分选环节细致的应用实践观测基础上，结合类似项目的工程运营经验，组织设计并进行了装修垃圾高热值组分资源化利用的中试研究。通过研究发现，高热值组分的利用效率对装修垃圾处理企业的运营成本有着至关重要的影响，并且具备跨领域协同降碳效用。

一、研究过程与方法

1、研究背景介绍

我国城镇装修垃圾处置目前普遍采用区域统筹及集中处理模式，新建生产线多在已建拆除垃圾处理设施基础上，采用技改或增线方式建设。不同于目前已经相对成熟的垃圾处理工艺路线，装修垃圾处理技术集中度不高、工艺路线未定型。

按照主体处理单元设计顺序差异，目前国内装修垃圾预处理流程可以归纳为“先破后筛”和“先筛后破”两种路线。这两种路线在国内均有较好的应用案例，而评判他们分选性能核心的指标之一就是轻质物组分（高热值物）的筛除效率。如何实现高热值组分的厂内资源化处置，是决定处理厂运营效果的关键因素。笔者在早年研究中就曾提出，装修垃圾分选高热值组分可考虑与大件垃圾、一般工业废弃物等固体废弃物协同资源化处置，从而带来垃圾衍生燃料（RDF）技术的协同发展。

考虑到我国水泥行业碳排放量约占全国总碳排放量的12%，在绿色转型的时代背景下，利用 RDF 作为替代型燃料，将是水泥行业重要的减排措施。

2、装修垃圾高热值组分的成分调研

在前序研究中，笔者所在团队已对国内装修垃圾组分进行了系统性调研，装修垃圾中的竹木、塑料、织物、纸张等杂质类物料，多为高热值轻质可燃物。

结合调研数据，并参考业内其他调研成果，装修垃圾分选高热值组分情况见下表。

装修垃圾高热值组分情况

3、装修垃圾高热值组分资源化中试生产线工艺技术路线研究

本次中试实验场地位于贵州省遵义市正安县凤仪镇山峰村联盟组（正安县生活垃圾填埋场旁），利用正安项目垃圾分选车间，实验接收的装修垃圾高热值组分为经前端人工分选回收可利用组分后剩余的高热值部分，原料存放在厂区室外及分选车间上料区。

实验工艺设计基本条件如下：

（1）装修垃圾高热值组分资源化处理线设计规模为 10t/h；

（2）中试实验时间为 2022年4月19日—5月9日；

（3）计划总实验时长累计不低于 60h，其中连续运行 4h，天数不小于 5d；

（4）计划装修垃圾高热值组分总处理量不小于 600t。

本项目采用“硬质物料粗破/软质物料链板上料+磁选+筛分+筛下灰土外运+筛上物摩擦清洗细碎+混料+RDF制备”处理工艺（见图1）。

图1 装修垃圾高热值组分预处理工艺流程

根据产品需求类型不同，本次实验设置散料生产线和成型生产线，分别制备 RDF-3 产品和 RDF-5 产品。物料根据用途要求，可通过配料系统加入生石灰，从而达到控制混合物料的热值和含水率的目的，以保障产品质量。混合输送的物料进入双轴搅拌机后，控制含水率在 20% 以下（实验现场物料含水率一般在 10% 以内），经上料系统送入 RDF 成型机加热挤压成型，进行适当静置后，即可运往库区或就地包装（见图2）。

图2 中试实验过程实景

注：照片来源于中试实验现场拍摄，时间为2022年4月22日

分选系统终端产物的处理方式主要包括：

（1）金属类可以直接作为可回收资源再利用；

（2）灰分渣土可以作为填埋场覆盖土，外运利用；

（3）RDF产品根据区域水泥厂需求，统一收购利用。

4、研究结果分析

装修垃圾高热值组分资源化处理线主产品为 RDF 产品（分为 RDF-3 和 RDF-5 两种规格）。

RDF产品收到基低位发热量达到 21199J/g（约 5064kcal）。经检测调研可知，满足 2500kcal 的 RDF 产品已具备销售价值，当 RDF 产品收到基低位发热量达到 4000kcal 时，将成为水泥行业替代燃料的优质采购对象。可见，作为本次实验生产线主产品的 RDF 燃料，成品质量尚佳，完全满足高级别再生资源化利用需求。

二、装修垃圾资源化处理的跨领域碳减排作用分析

1、水泥行业碳排放现状

水泥行业是 CO2?排放的重点行业之一，全球工业碳排放总量统计中，水泥行业的碳排放占比约为 25%。进入“十四五”时期，我国水泥年产量接近 25 亿t，是主要的碳排放贡献者。

水泥生产过程可分为原材料准备、熟料烧成和水泥粉磨生产三个主要阶段。水泥生产工艺中，约90％的 CO2?排放来源于熟料生产，剩余 10％ 来自原材料制备和水泥产品生产阶段。水泥生产过程中碳排放的来源主要包括以下几个环节：

（1）生料中碳酸钙分解；

（2）熟料生产过程中燃料燃烧环节；

（3）生料中非燃料碳（如煤矸石、钢渣等）在高温煅烧过程中的转化；

（4）协同处置废弃物过程中非生物质碳燃烧环节；

（5）水泥企业净购电力、热力等能源利用环节。

根据《高能耗行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》（以下简称《指南》），水泥熟料能效标杆水平为 100 kg 标准煤/t，按照电热当量计算法，“十四五”期间，我国水泥行业能效优于标杆水平的产能仅为 5%。

《指南》明确指出，水泥行业未来应积极开展节能低碳技术发展路线研究。其中，包括推广大比例替代燃料技术、降低化石燃料的使用比例。

2、装修垃圾处理与水泥行业的协同减碳效果分析

通过以上分析，建立替代原燃材料供应支撑体系，加大清洁能源使用比例，是联系装修垃圾处理行业与水泥行业的绿色纽带，也是助推装修垃圾资源化处理的跨领域协同碳减排的重要尝试。

“十四五”期间，我国建筑垃圾总产量约为 20 亿t，其中建筑装潢所产生的装修垃圾占比在 10% 以上。在高热值组分替代燃料技术成熟应用后，我国装修垃圾资源化率水平将稳定在 90% 以上，每年可节省垃圾堆放场地2万亩，节约标煤 1600 万t/a，CO2?减排可达到 1.6亿t/a。

对于水泥行业，应用装修垃圾的RDF产品作为水泥生产工艺替代燃料，可实现窑尾外挂炉预烧单元化石燃料替代率30%的指标，可以减少因化石类燃料燃烧产生的 CO2?约 0.091t/t 水泥，约为传统生产过程排放 CO2??总量的 10%。

综上所述，装修垃圾高热值组分深度资源化处理技术是水泥行业具备成本效益的减碳手段，也是建筑装修垃圾处理行业降低运输处理成本、提高增项收益的绿色经济途径。

三、结语

1. 装修垃圾的产生量与城市化发展程度呈正相关，随着我国新发展模式的稳步推进，“资源利用高效化”将成为发展的主题。

2. 装修垃圾高热值组分的利用效率对装修垃圾处理企业的运营成本有着至关重要的影响，采用“硬质物料粗破/软质物料链板上料+磁选+筛分+筛下灰土外运+筛上物摩擦清洗细碎+混料+RDF制备”处理工艺可以实现高热值组分的高效资源化利用。

3. 建立替代原燃材料供应支撑体系，加大清洁能源使用比例，是联系装修垃圾处理行业与水泥行业的绿色纽带，将成为跨领域协同降碳的示范性应用体系。

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