前言“如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标”是中国向世界作出的庄严承诺，作为碳排放的核心源头，能源结构优化、能源转型与能源价格改革位居实现“双碳”目标的关键地位。
水泥行业作为全球碳减排重点关注对象，面临着非常严峻的碳减排压力，因此需要不断的探寻碳减排技术。
目前主要关注的是原料替代技术、燃料替代技术、节能减排技术、低碳水泥技术、碳捕集技术、能源替代技术等。
餐厨垃圾厌氧发酵技术属于沼气工程范畴，以厌氧消化技术为核心，集生物质废弃物处理、沼气生产、沼气和沼渣资源化利用为一体的系统性工程。
利用厌氧消化技术，不仅可以减轻环境污染，还可生产清洁能源，达到减少碳排放的目的。
厌氧消化技术是目前国家推进碳减排主要推广成熟技术之一，相比于风力发电、太阳能发电等其它清洁能源技术，沼气发电具有发电量稳定、不受环境因素影响等优势。
水泥行业与餐厨垃圾行业属于完全不同的行业，一个属于能源消耗行业，一个属于清洁能源行业，但是在能源和废弃物处置方面互补。
水泥行业作为能源消耗行业，在水泥熟料生产过程中具有进一步余热利用潜力、废气和固废处置能力；餐厨垃圾行业作为清洁能源行业，可为其它行业提供清洁能源，同时不可避免的自身消耗一部分能源，并在生产过程中产生废气、固废等废物。
01餐厨垃圾洗涤制浆处置技术1.1 餐厨垃圾物特性餐厨垃圾主要由水、肉类、蔬菜、动植物油脂等组成。
此外还含有骨头、贝壳、陶瓷、玻璃、金属、塑料等，同时还混入生活垃圾如织物、纸张等物料。
物料特性参考表1。
表1 西部某地区参数垃圾特性（%）1.2 预处理及厌氧发酵技术项目建设内容为餐厨垃圾预处理系统、除砂系统、加热提油系统、高温厌氧发酵系统、沼渣脱水系统、沼气净化系统、沼气发电系统、污水处理系统、除臭系统及与之相配套的电气、给排水、办公室等辅助设计。
技术路线如图1所示。
图1 预处理及高温厌氧发酵技术工艺流程图餐厨垃圾经专用运输车辆卸料至卸料仓，通过底部螺旋输送至洗涤制浆机，经洗涤制浆后，粗渣经渣水分离器输送至挤压脱水机脱水后外运。
提取的浆液经旋流沉砂、高浓除砂、加热搅拌静置除砂等多级沉砂装置除砂，沉砂外运处置。
除砂后的浆液经多级换热后加热至85℃后经三相离心机提取油相、水相、固相三股物料，油相物料直接出售，水相物料与固相物料混合后进入后端高温厌氧发酵系统厌氧发酵后的沼气经净化后进行发电。
厌氧后的物料经离心脱水后得到固相和水相两股物料，固相经好氧堆肥后出售，水相经污水处理后外排，污泥外运处置。
该处置工艺路线中洗涤制浆机可增加除重渣/沉砂结构，将粗渣中的骨头、贝壳等重质物分离。
1.3 粗渣物理特性餐厨粗渣是指餐厨垃圾预处理过程中经洗涤制浆工艺将餐厨垃圾中易破碎、溶解的有机质提取后剩余的粒径大于6mm的物料。
如表2所示，该物料含水率较高，接近70%，物料中含有较大量的有机质、塑料和骨头、贝壳等重渣。
表2 经洗涤制浆工艺产出的粗渣物料特性（%）该类型物料暂时未有更好的处置方法，主要以焚烧、填埋为主。
若做水泥窑协同处置，需要将物料中的尺寸较大的骨头、贝壳等重渣去除。
因日产生量较低，在对水泥窑影响较小的情况下可不做烘干处置。
1.4 沉砂物理特性餐厨垃圾沉砂是指餐厨垃圾多级除砂工艺过程中通过旋流或者沉降的方式产生的重渣，该物料粒径小于6mm，主要以玻璃、陶瓷、鸡蛋壳等无机物为主，因洗涤制浆工艺为柔性破碎，骨头类物料不易破碎，沉砂中骨头含量较少。
该类物料主要以填埋为主，若做水泥窑协同处置，可将该类型物料直接送入立磨作为替代原料。
02协同共生技术可行性评估2.1 系统工艺路线“协同共生”技术主要是区别于“协同处置”，是指通过分析两个产业的特点和需求，利用两个产业的设备、能源、原料等范围进行梯级利用、产业共生，尽可能的降低双方的能耗、电耗及运营成本，达到经济价值最大化。
具体工艺流程如图2所示。
图2 水泥窑与餐厨垃圾协同共生技术工艺流程图餐厨垃圾与水泥窑协同共生技术具有如下良好的协同效应：（1）餐厨垃圾在生产过程中产生的粗渣送入分解炉进行焚烧处置；（2）餐厨垃圾预处理产生的沉砂送入原料磨作为替代原料处置；（3）餐厨垃圾生产过程产生的臭气可通过管道送入水泥窑窑头进行处置；（4）窑头烟气作为热源可加热餐厨垃圾有机浆液和高温厌氧发酵装置；（5）餐厨垃圾污水处理产生的污泥可送入分解炉进行焚烧处置；（6）厌氧发酵后沼气发电的电能作为水泥窑自用；（7）通过技术探索，可将厌氧发酵产生的沼气全部或部分替代燃煤送入水泥窑进行生产；（8）餐厨垃圾污水处理产生的水可作为生产用水和绿化用水，降低水泥厂的用水量；（9）餐厨垃圾项目与水泥窑项目可以实现资源共享，如地磅、化验室、冷却塔、办公设施、机械维修人员，节约项目整体投资和人工成本。
2.2 臭气处置节能评估餐厨垃圾运营设施为全年365天运行，水泥窑考虑检修时间，全年运行时间按330天计算。
因此，餐厨垃圾运营设施要设计独立的除臭系统，除臭系统年运行时间为35天。
500t/d餐厨垃圾设计两套82500m3/h除臭系统（一用一备），单套装机功率为220kW，运行有功功率~150kW，按照年330天节约用电118.8万kWh，电价按照上网电价0.62元/kWh，折算吨餐厨垃圾运行成本降低4元/t。
2.3 水蒸气节约评估水泥窑窑头烟气温度为105~120℃，可用于直接加热餐厨垃圾有机浆液，加热方式为间接加热，加热后的尾气可直接排放。
吨餐厨垃圾加热至85℃需要水蒸气100kg，若将窑头烟气引入后直接加热浆液可极大的降低餐厨垃圾热耗。
160℃水蒸气按照200元/t计算，330天水蒸气节约量成本为330万元，折算餐厨垃圾运行成本降低18元/t。
2.4 用电节约评估500t餐厨垃圾日均发电量8.8万kWh，考虑厂区自用电~22%，日发电可用量~6.8万kWh，按照上网电价0.62元/kWh、水泥厂购买电价0.84元/kWh计算，每度电可增加0.22元收入，餐厨垃圾发电后水泥厂自用，可折算餐厨垃圾收入增加~30元/t。
2.5 固废处置评估500t餐厨垃圾日产生粗渣40t，日产生80%含水率污泥15t，日产生重渣15t。
产生的粗渣和污泥日处置量为55t，因物料含水率较高，为降低对水泥窑运行稳定性影响，可均匀投加，投加量为2.3t/h。
若水泥窑同时处置生活垃圾、危险废物或其它物料，可考虑增加粗渣和污泥干化系统，降低粗渣、污泥处置对水泥窑的影响。
因粗渣和污泥外运处置费较高，可直接抵消因协同处置带来的煤耗和电耗的增加。
产生的重渣/沉砂主要是骨头、玻璃、陶瓷等物料，可直接作为替代原料进入原料磨烘干、粉磨，因处置量较小，对水泥窑烧成系统影响可忽略不计。
2.6 其它优势评估对于水泥熟料生产线而言，随着碳减排压力的不断增大，限煤、限电等措施会倒逼企业不断提升技术水平，节能降耗挖潜的同时，寻找替代能源，为企业生存提供保障。
餐厨垃圾属于市政行业，社会效益优先于经济效益，但随着政府财政压力的不断增大，如何降低企业运行成本、提高经济效益，进而降低政府财政支出，是未来的发展趋势。
03结语水泥熟料烧成系统与餐厨垃圾协同共生技术是可行的。
打破传统行业的壁垒，通过产业协同的方式，不断探索投资成本的降低、运行成本的降低是技术发展的必然趋势，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
