再談風(fēng)機(jī)葉片等復(fù)合材料固體廢物焚燒法處置存在的問(wèn)題

張榮琪

(中國(guó)物資再生協(xié)會(huì)纖維復(fù)合材料再生分會(huì),北京 100037)

0 引言

為了保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，防治固體廢物污染環(huán)境，保障公眾健康，維護(hù)生態(tài)安全，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展[1]，我國(guó)早在1995年就通過(guò)了《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》（下文簡(jiǎn)稱《固廢法》）。為了貫徹習(xí)近平總書(shū)記提出的生態(tài)文明思想，立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局[2]，2020年4月29日，第十三屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十七次會(huì)議對(duì)《固廢法》進(jìn)行了第二次修訂，并于2020年9月1日起正式施行[3-4]。據(jù)全國(guó)人大常委會(huì)法工委有關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)人介紹，此次法律修改突出問(wèn)題導(dǎo)向，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，回應(yīng)人民群眾期待和實(shí)踐需求，健全固體廢物污染環(huán)境防治長(zhǎng)效機(jī)制，用最嚴(yán)格制度最嚴(yán)密法治保護(hù)生態(tài)環(huán)境[5]。

1 復(fù)合材料固廢回收及綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

1.1 復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模

我國(guó)復(fù)合材料自從1958年成立的玻璃鋼小組研制成功第一塊玻璃鋼以來(lái)，歷經(jīng)60余載。目前我國(guó)復(fù)合材料的產(chǎn)量已經(jīng)躍居全球第一。產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)了人民幣2 000億/a；帶動(dòng)上游材料（玻纖、樹(shù)脂）產(chǎn)業(yè)約5 000億/a銷售額。同時(shí)，為航空航天、交通運(yùn)輸、電子電器、電力絕緣、化工防腐、風(fēng)力發(fā)電、給排水、體育用品、園林景觀、建筑材料及制品等支柱產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)有力的支撐。

1.2 復(fù)合材料累計(jì)產(chǎn)量及固廢產(chǎn)量

（1）全國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)量及產(chǎn)廢量

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在冊(cè)復(fù)合材料相關(guān)企業(yè)接近1萬(wàn)余家。通過(guò)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局對(duì)復(fù)合材料行業(yè)規(guī)上企業(yè)（422家）的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)（原中國(guó)玻璃鋼工業(yè)協(xié)會(huì)）提供的歷年可考數(shù)據(jù)顯示，截至到2020年，我國(guó)復(fù)合材料累計(jì)產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)了4 164.89萬(wàn)t。

圖1 熱固性復(fù)合材料產(chǎn)量（Figure1 Output of thermosetting composites）

以上數(shù)據(jù)為中國(guó)復(fù)合材料（玻璃鋼）工業(yè)協(xié)會(huì)歷年累計(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（規(guī)上企業(yè)數(shù)據(jù)）。

然而，根據(jù)中國(guó)合成樹(shù)脂協(xié)會(huì)不飽和聚酯樹(shù)脂分會(huì)的UP樹(shù)脂（不飽和聚酯樹(shù)脂）以及環(huán)氧樹(shù)脂協(xié)會(huì)的樹(shù)脂在纖維增強(qiáng)領(lǐng)域樹(shù)脂用量的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2020年的UP樹(shù)脂及環(huán)氧樹(shù)脂在復(fù)合材料行業(yè)的用量都接近210萬(wàn)t。若按此數(shù)據(jù)初步測(cè)算，我國(guó)目前復(fù)合材料年產(chǎn)量超過(guò)600萬(wàn)t；累計(jì)產(chǎn)量保守估算超過(guò)8 000萬(wàn)t。

復(fù)合材料材料的制造工藝有模壓、拉擠、纏繞、手糊、真空輔助等主要基礎(chǔ)工藝，經(jīng)過(guò)綜合測(cè)算復(fù)合材料制造過(guò)程的邊角廢料（含報(bào)廢產(chǎn)品）約在5%左右。因此，由此估算，我國(guó)復(fù)合材料邊角廢料年產(chǎn)量約30萬(wàn)t；累計(jì)產(chǎn)量超過(guò)400萬(wàn)t，且逐年增長(zhǎng)。復(fù)合材料產(chǎn)品的使用壽命普遍估計(jì)約在10～30年，據(jù)此推斷，2020年我國(guó)服役期滿的復(fù)合材料產(chǎn)品預(yù)計(jì)超過(guò)600萬(wàn)t；2025年將超過(guò)1 300萬(wàn)t；2030年將超過(guò)3 000萬(wàn)t。

（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組復(fù)合材料產(chǎn)量及產(chǎn)廢量

風(fēng)力發(fā)電機(jī)所用復(fù)合材料包括風(fēng)電葉片和機(jī)艙罩。經(jīng)過(guò)歷年裝機(jī)容量以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按16 kg/kW·h計(jì)算，可以測(cè)算逐年風(fēng)電葉片產(chǎn)量及累計(jì)產(chǎn)量；根據(jù)葉片設(shè)計(jì)壽命，可以初步測(cè)算風(fēng)機(jī)退役時(shí)的量。具體測(cè)算見(jiàn)表1。

表1 風(fēng)電葉片及機(jī)艙罩產(chǎn)量/報(bào)廢率預(yù)測(cè)（Table1 The output/scrap rate about wind blade and naelle encloure）

2020年風(fēng)電機(jī)組用復(fù)合材料年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到114.7萬(wàn)t；占全年復(fù)合材料總產(chǎn)量的19.1%?！疤歼_(dá)峰、碳中和”要求風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上等任務(wù)。2021年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重約占11%，后續(xù)逐年提高，預(yù)計(jì)到2025年可能達(dá)到16.5%。到2025年總裝機(jī)容量達(dá)到5.4億kW·h；預(yù)計(jì)新增復(fù)合材料370萬(wàn)t。

風(fēng)電復(fù)合材料將會(huì)得到迅猛的發(fā)展，然而，隨著風(fēng)電機(jī)組服役期滿后，大量的風(fēng)電用復(fù)合材料將會(huì)被替換下來(lái)，根據(jù)上表預(yù)測(cè)，到2025年，累計(jì)將有19 984 t復(fù)合材料固體廢物產(chǎn)生；到2030年將會(huì)有302 880 t風(fēng)電用復(fù)合材料產(chǎn)生，累計(jì)將有715 664 t固體廢物產(chǎn)生。

2 復(fù)合材料現(xiàn)有處理技術(shù)及存在的問(wèn)題

目前已經(jīng)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化階段和正在研究的回收技術(shù)有：重復(fù)利用法、機(jī)械粉碎法、熱解法、化學(xué)溶解法（溶劑法）、能量獲取法（電廠焚燒）、水泥窯協(xié)同處理法、生物降解法。各種回收技術(shù)各有千秋、各有利弊。

復(fù)合材料邊角廢料及服役到期產(chǎn)品、廢棄產(chǎn)品的處置方式，之前都是以填埋、焚燒為主。

熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料廢棄物常規(guī)條件下具有不熔不溶的特性，采取簡(jiǎn)單填埋的辦法會(huì)浪費(fèi)大量的土地資源，還會(huì)造成水土污染。目前，很多企業(yè)為了有限的經(jīng)濟(jì)利益，低價(jià)收購(gòu)風(fēng)電葉片，并通過(guò)拋棄或者電廠焚燒處置的方式進(jìn)行葉片等復(fù)合材料回收；然而，簡(jiǎn)單焚燒不僅會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙和臭氣，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，焚燒后的殘?jiān)矔?huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

2.1 重復(fù)利用技術(shù)、機(jī)械粉碎法回收技術(shù)已經(jīng)具備落地的條件

重復(fù)利用指的是，將葉片進(jìn)行簡(jiǎn)單分割，利用其未喪失的性能、功能，進(jìn)行再次利用。比如：景觀、葉根部分作為疏水排污管道、主梁作為建筑用梁和支撐柱等、腹板做板材、殼體裁成板材做托盤(pán)等。目前，該方法是最簡(jiǎn)單將復(fù)合材料制品的應(yīng)用周期延長(zhǎng)，是對(duì)其他材料的替代，給復(fù)合材料固廢回收新技術(shù)發(fā)展留出時(shí)間空間。

例如：將葉片裁切成條狀，然后組裝成托盤(pán)，可以替代大量的木托盤(pán)，成本低而節(jié)約碳排放。

機(jī)械粉碎法是通過(guò)機(jī)械撕碎、粉碎的方式將葉片等復(fù)合材料固體廢物做出塊狀、纖維狀、粉末狀等進(jìn)行綜合利用的方法。該方法運(yùn)行成本低，最易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前已經(jīng)有了相對(duì)成熟的粉碎生產(chǎn)線，并可以經(jīng)過(guò)多級(jí)分選，將不同性質(zhì)的材料分離出來(lái)。所得到的玻纖和粉末可以添加到復(fù)合材料產(chǎn)品、抗裂砂漿、建筑板材、石膏板、木塑板、塑料改性制品等。目前該技術(shù)方案在木塑產(chǎn)品的應(yīng)用已經(jīng)初見(jiàn)成效。

2.2 關(guān)于焚燒處置存在的問(wèn)題

通過(guò)焚燒處置風(fēng)電葉片等復(fù)合材料固體廢物的方式有兩種：垃圾發(fā)電和水泥窯協(xié)同處理，其原理都是將有機(jī)成分燃燒以獲取能量；但由于高溫都將導(dǎo)致復(fù)合材料中玻璃纖維熔化。

德國(guó)北部建立了一個(gè)水泥協(xié)同處理廠，該廠每年使用約15 000 t復(fù)合材料廢棄物（歐洲的復(fù)合材料中玻璃纖維幾乎都是無(wú)堿玻璃纖維），其中10 000 t來(lái)自風(fēng)電葉片。該工廠的總產(chǎn)能為30 000 t/a，成本約為150歐元/t（入場(chǎng)費(fèi)）。但是,WindEurope、Cefic和EuCIA大力支持通過(guò)開(kāi)發(fā)替代回收技術(shù)來(lái)增加和改進(jìn)復(fù)合材料廢物的回收利用，這些技術(shù)可以產(chǎn)生更高價(jià)值的回收利用物（包括樹(shù)脂和纖維），并能夠生產(chǎn)新的復(fù)合材料。熱回收或化學(xué)回收技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化可能為復(fù)合材料使用部門(mén)（包括風(fēng)電行業(yè)）提供額外的壽命終止解決方案。

《固廢法》于2020年9月正式實(shí)施后，生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的邊角廢料以及服役期滿的應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)合材料固體廢物，基本已經(jīng)無(wú)法通過(guò)填埋來(lái)處置。但由于綜合利用的產(chǎn)業(yè)化回收技術(shù)成本高，效益價(jià)值低，產(chǎn)業(yè)化難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致產(chǎn)廢企業(yè)選擇垃圾焚燒、電廠焚燒處置。

我國(guó)水泥窯協(xié)同處理目前還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化處置的基礎(chǔ)。水泥窯協(xié)同處理需要對(duì)復(fù)合材料固體廢物進(jìn)行粉碎，但如果粉碎后不做均化處理，難以保證纖維復(fù)合材料物料的纖維含量的穩(wěn)定性（葉片固廢中葉根部分和葉尖部分的纖維含量不同、其他復(fù)合材料制品纖維含量不同）。同時(shí)，我國(guó)復(fù)合材料中玻璃纖維既有無(wú)堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維，甚至還有大量的高堿玻璃纖維，這將導(dǎo)致水泥中堿金屬物含量、玻璃含量的不穩(wěn)定，難以保證水泥品質(zhì)一致性。另外，由于復(fù)合材料固體廢物中樹(shù)脂含量的不穩(wěn)定，導(dǎo)致過(guò)程中提供能量不穩(wěn)定造成排放不達(dá)標(biāo)的隱患。若將復(fù)合材料固廢粉碎后進(jìn)行均化處理，其成本更高。水泥窯系統(tǒng)處置從根本上講，是對(duì)可再生資源的浪費(fèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化綜合利用，和“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)。

2019年國(guó)內(nèi)某知名玻璃企業(yè)，在處置太陽(yáng)能光伏支架（纖維復(fù)合材料拉擠制品）時(shí)，在爐體內(nèi)添加光伏支架復(fù)合材料固體廢物，結(jié)果導(dǎo)致鍋爐爆炸。類似事件在其他企業(yè)也出現(xiàn)過(guò)。將復(fù)合材料固體廢物進(jìn)行焚燒發(fā)電，存在更多的問(wèn)題：

（1）法律要求

《固廢法》第三十六條內(nèi)容規(guī)定：“產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的單位應(yīng)當(dāng)建立健全工業(yè)固體廢物產(chǎn)生、收集、貯存、運(yùn)輸、利用、處置全過(guò)程的污染環(huán)境防治責(zé)任制度，建立工業(yè)固體廢物管理臺(tái)賬，如實(shí)記錄產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的種類、數(shù)量、流向、貯存、利用、處置等信息，實(shí)現(xiàn)工業(yè)固體廢物可追溯、可查詢，并采取防治工業(yè)固體廢物污染環(huán)境的措施。禁止向生活垃圾收集設(shè)施中投放工業(yè)固體廢物[4]。”

《固廢法》明確規(guī)定了工業(yè)固體廢物與生活垃圾不能混合處理。而復(fù)合材料固體廢物目前的處置方式基本都是交到垃圾發(fā)電廠進(jìn)行摻燒處置[4]。

（2）極大的安全隱患

由于復(fù)合材料固體廢物中含有大量的玻璃纖維，在經(jīng)過(guò)1 000℃以上的高溫后，玻璃纖維將會(huì)融化成玻璃液態(tài)，由于重力原因，其會(huì)向下流淌，堵住焚燒爐的篦子，極易造成爆炸。在近些年的企業(yè)焚燒行為中，已經(jīng)發(fā)生過(guò)兩次的鍋爐爆炸事故。

（3）極大的環(huán)境排放不達(dá)標(biāo)隱患

由于復(fù)合材料邊角廢料及制品中樹(shù)脂含量不一致，導(dǎo)致有機(jī)成分在燃燒過(guò)程中所提供的熱量不穩(wěn)定，這將無(wú)法保證爐體內(nèi)溫度的不穩(wěn)定，有機(jī)物會(huì)出現(xiàn)燃燒不充分的現(xiàn)象，將會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害有機(jī)小分子物，導(dǎo)致排放不達(dá)標(biāo)[6]。

（4）增加碳排放量

復(fù)合材料的基體樹(shù)脂是有機(jī)高分子相當(dāng)于燃料油的碳排放系數(shù)，碳排放系數(shù)約3.1705 kgCO2/kg。這種處理方式大大增加了碳排放量，不利于“3060”目標(biāo)（即2030年碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和）的實(shí)現(xiàn)。

（5）對(duì)資源極大浪費(fèi)

復(fù)合材料固體廢物包含了樹(shù)脂有機(jī)高分子成分和玻璃纖維成分。如果進(jìn)行焚燒后，玻璃纖維將成為無(wú)法利用的廢物只能進(jìn)行填埋，再次占用土地資源；若通過(guò)重復(fù)利用或者機(jī)械粉碎法，可以發(fā)揮其保留的功能性能，繼續(xù)應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，可節(jié)約資源能源。當(dāng)化學(xué)降解技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后，樹(shù)脂高分子成分將會(huì)被降解成新的高分子材料，降解后得到的纖維強(qiáng)度損傷小，可以繼續(xù)作為增強(qiáng)材料應(yīng)有的相關(guān)領(lǐng)域，這將大大節(jié)約化石資源和礦產(chǎn)資源，同時(shí)對(duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出巨大貢獻(xiàn)。

（6）回收企業(yè)擾亂市場(chǎng)，監(jiān)管難度大

通過(guò)垃圾焚燒處置復(fù)合材料固體廢物的企業(yè)，沒(méi)有回收能力，充其量只是固廢的“二傳手”。

這將違反《固廢法》中的第三十七條內(nèi)容：“產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的單位委托他人運(yùn)輸、利用、處置工業(yè)固體廢物的，應(yīng)當(dāng)對(duì)受托方的主體資格和技術(shù)能力進(jìn)行核實(shí)，依法簽訂書(shū)面合同，在合同中約定污染防治要求。

受托方運(yùn)輸、利用、處置工業(yè)固體廢物，應(yīng)當(dāng)依照有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定和合同約定履行污染防治要求，并將運(yùn)輸、利用、處置情況告知產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的單位。

產(chǎn)生工業(yè)固體廢物的單位違反本條第一款規(guī)定的，除依照有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定予以處罰外，還應(yīng)當(dāng)與造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞的受托方承擔(dān)連帶責(zé)任[4]?！钡囊?，其中產(chǎn)廢企業(yè)將會(huì)有法律風(fēng)險(xiǎn)。

（7） 阻礙纖維復(fù)合材料固體廢物回收綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展

由于目前電廠焚燒以風(fēng)電葉片為代表的復(fù)合材料固體廢物，其處置成本低；而綜合利用企業(yè)現(xiàn)階段成本高，這就導(dǎo)致正規(guī)回收綜合利用企業(yè)面臨無(wú)法收集到固體廢物材料。這將從源頭扼殺風(fēng)電葉片等復(fù)合材料固體廢物資源化利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源化利用、無(wú)害化處置。

然而，纖維復(fù)合材料再生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展資源化的關(guān)鍵是回收物的綜合利用，隨著粉碎添加應(yīng)用面的擴(kuò)張，高值化應(yīng)用完全可以實(shí)現(xiàn)；隨著化學(xué)降解技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)高分子和玻纖固體廢物“吃干榨凈”的模式，必將實(shí)現(xiàn)。

3 葉片回收產(chǎn)業(yè)必由之路

國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略調(diào)整，“3060”清潔能源的發(fā)展目標(biāo)，導(dǎo)致風(fēng)電葉片等復(fù)合材料固體廢物的資源化利用被推到了風(fēng)口浪尖上，若是風(fēng)電葉片等復(fù)合材料固體廢物的處置得不到很好的解決，將會(huì)直接影響風(fēng)能清潔能源的發(fā)展。因此，如何正確引導(dǎo)并向資源化利用是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

風(fēng)電葉片的回收綜合利用階段必須經(jīng)過(guò)收集、處置和綜合利用開(kāi)發(fā)。目前由于處置和綜合利用企業(yè)無(wú)法得到葉片資源（焚燒處置的成本比重復(fù)利用、機(jī)械粉碎等回收方法低），導(dǎo)致綜合利用的開(kāi)發(fā)無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，阻礙了葉片回收的資源化發(fā)展之路。無(wú)論重復(fù)利用、機(jī)械焚燒、熱解、化學(xué)降解等，都無(wú)可避免地要采用機(jī)械粉碎的過(guò)程方法，也只有經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎、玻纖和樹(shù)脂粉末的分離，才能更精準(zhǔn)、更高值化的應(yīng)用到下游產(chǎn)品領(lǐng)域，保證下游產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性[7]。當(dāng)下游綜合利用產(chǎn)品產(chǎn)生高效益效益時(shí)，才能推動(dòng)復(fù)合材料固體廢物的資源化利用、降低產(chǎn)廢企業(yè)的成本，最終實(shí)現(xiàn)固廢資源的回收綜合利用[8]。

目前，江蘇某企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械粉碎，將葉片等復(fù)合材料固體廢物粉碎成纖維狀、粉末狀回收物，并將回收物添加到木塑產(chǎn)品中，代替部分木粉，不但實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品成本的降低，同時(shí)還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)生了一定的效益價(jià)值。

對(duì)于風(fēng)電葉片復(fù)合材料固體廢物，應(yīng)該由產(chǎn)廢單位與回收處置單位、綜合利用單位組成利益共同體，降低過(guò)程成本，加快風(fēng)電葉片復(fù)合材料固體廢物資源化綜合利用的進(jìn)程，早日實(shí)現(xiàn)葉片生產(chǎn)、應(yīng)用、退役、處置、綜合利用全壽命過(guò)程的閉環(huán)，并實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的重生，產(chǎn)生新的效益價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著《固廢法》的二次修訂、“碳中和，碳達(dá)峰”相關(guān)政策的陸續(xù)啟動(dòng)，對(duì)工業(yè)固體廢棄物的處理又有了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)。在行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)的影響下，企業(yè)也要思考如何在提高效率效益的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境，貫徹落實(shí)習(xí)總書(shū)記提出的生態(tài)文明思想，向著可持續(xù)發(fā)展的道路穩(wěn)步邁進(jìn)。