垃圾分類對焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)造成的影響及行業(yè)發(fā)展分析

深圳市寶安灣生活垃圾分類處理有限公司 劉軼男

做為人口超14億的發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)體量躍居世界第二并伴隨著城市化腳步的加速，生活垃圾也逐年上漲，已經(jīng)達(dá)到“垃圾圍城”的地步，受到國家層面的關(guān)注也越發(fā)顯著。根據(jù)國家統(tǒng)計年鑒表述，我國的垃圾年產(chǎn)生量排名世界第二位，總量高達(dá)2.28億t，國家出臺了一系列有利于垃圾分類的規(guī)章制度和測量標(biāo)準(zhǔn)[1]。在2020年出臺的《垃圾分類制度實施方案》中完善了對垃圾分類相關(guān)制度的制定標(biāo)準(zhǔn)，且在全國各地進(jìn)行模式化推廣的分類模式，并以上海為例進(jìn)行了強(qiáng)制生活垃圾分類的試點措施，產(chǎn)生的有效回收率達(dá)到了35%甚至更高。基于產(chǎn)生良好體驗，進(jìn)一步對46個市級單位進(jìn)行以上措施，望以此改變傳統(tǒng)的生活垃圾回收方式，從粗糙的處理模式開始向治理和可持續(xù)的資源轉(zhuǎn)發(fā)方向更改，并開展可持續(xù)的發(fā)展道路[2]。以上政策的實施和迫切的環(huán)境資源需求促使我國的垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，整體發(fā)電量在“十三五”尾聲超越以填埋為主的落后方式。然而填埋和焚燒本身都具有其資源利用率低下的問題，至此我國不得不進(jìn)行新一輪的垃圾資源革命[3]。本文從我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的建設(shè)歷史出發(fā)，整理其時代機(jī)遇和面臨的發(fā)展問題，多角度對生活垃圾和焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)的潛在要素進(jìn)行剖析，以期實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展階段目標(biāo)。

一、發(fā)展歷程

（一）垃圾焚燒廠發(fā)展歷程

深圳市市政環(huán)衛(wèi)處理廠于1985年最新引進(jìn)的垃圾處理焚燒爐，單臺總處理量為150t/d，由此開啟了我國的垃圾焚燒發(fā)電業(yè)務(wù)之始。高速發(fā)展至今，從47家經(jīng)過十多年的發(fā)展，到2018年已完成建設(shè)并實際運行在內(nèi)的焚燒爐共計331座，處理當(dāng)量已超過36.36萬t/d。至2019年4月底有428家垃圾焚燒發(fā)電廠投入運行,并有216家垃圾焚燒發(fā)電廠正處于建設(shè)過程，單廠處理規(guī)模從2003年的319t/d發(fā)展到2018年的1101t/d[4]。

（二）垃圾焚燒發(fā)電工藝

因我國建國之初基本條件簡陋，垃圾的分類治理措施始終未能形成較為有效的方式，分揀手段過于單一，致使焚燒條件不足，干濕混雜。介于垃圾熱值伴隨著氣候條件、季節(jié)因素等多種干擾，進(jìn)而引發(fā)焚燒不穩(wěn)定、低效、高污染等多種問題。為改良當(dāng)前簡陋條件下的垃圾焚燒發(fā)電現(xiàn)狀，我國開始采取的方式為燃煤輔助發(fā)電以趨近飽和燃燒發(fā)電目的。當(dāng)前較為實用的兩種垃圾焚燒發(fā)電方式流化床焚燒技術(shù)和爐排爐焚燒發(fā)電技術(shù)，以近10年的發(fā)展情況來看，爐排爐焚燒發(fā)電產(chǎn)生了超越正常曲線的發(fā)展路徑，而流化床焚燒發(fā)電技術(shù)則由于自身缺陷表露的不足逐漸被市場淘汰[5]。

二、垃圾分類現(xiàn)狀及對焚燒發(fā)電業(yè)影響

（一）我國生活垃圾及其分類特點

我國生活垃圾具有以下特點：（1）鑒于我國的氣候條件以溫暖濕潤為主，降水較為充沛，城市生活垃圾的含水量最高可達(dá)70%。（2）中餐特有的烹飪方式使我國的餐食垃圾有機(jī)廢料占比高達(dá)55%。（3）隨著最近幾年政府對生活垃圾分類處理的重視程度提升，我國的生活垃圾分類條件將變得越來越好，但目前依然遠(yuǎn)低于預(yù)期。垃圾的分類處理即將迎來更精細(xì)化的分流處理方式，當(dāng)前我國正在實施的分類的基本類別如表1。

表1 垃圾分類的類別

由表1可看知，生活垃圾強(qiáng)制分類的重點是分離出生活垃圾中的餐飲廚余垃圾，降低有機(jī)物比例及垃圾含水率，同時分離出生活垃圾中的有害成分，并回收可回收成分。

（二）五類城市生活垃圾主要產(chǎn)生源

以文獻(xiàn)調(diào)研的方式獲取居民區(qū)、辦公區(qū)、校園、商業(yè)區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場5類城市生活垃圾主要產(chǎn)生源的組分及物理性質(zhì)特征如下：通常居民區(qū)產(chǎn)生的生活垃圾占城市生活垃圾總量的50%左右，總體呈廚余組分占比大、含水率高的特征；辦公區(qū)垃圾主要由廢紙、廢舊包裝袋等組成，可回收垃圾比例大，且污染程度小，回收利用價值較高，但辦公區(qū)垃圾也包含有外賣食物殘渣、果皮等廚余組分；校園垃圾以區(qū)域進(jìn)行分流分類，具體劃分為宿舍、教學(xué)、食堂三個區(qū)域，其中宿舍區(qū)和居民區(qū)產(chǎn)生的生活垃圾有相似性，但廚余比例相對居民區(qū)較低，教學(xué)區(qū)垃圾通常以可回收垃圾和其他垃圾為主，成分較為簡單，回收利用價值較高，食堂區(qū)垃圾則以廚余垃圾為主；商業(yè)區(qū)垃圾產(chǎn)生量同人流量呈正相關(guān)，但由于該區(qū)域人流量隨時間波動劇烈，人均垃圾產(chǎn)生量數(shù)據(jù)匱乏復(fù)雜，每種類型商鋪的垃圾產(chǎn)生量和垃圾種類都各不相同組成復(fù)雜；農(nóng)貿(mào)市場垃圾以廚余類為主，兼有部分食品包裝袋等。依據(jù)現(xiàn)階段我國正在推廣的垃圾“四分類”（廚余垃圾、其他垃圾、有害垃圾及可回收物）分類方法對不同業(yè)態(tài)垃圾物進(jìn)行組分，歸類獲得分類垃圾組分比例見表2。

表2 不同業(yè)態(tài)分類垃圾物理組成 單位：%

（三）現(xiàn)存垃圾分類存在現(xiàn)實問題

近年來，全國各地都在探索垃圾分類治理的正確路徑，也取得了一定進(jìn)展，但就目前垃圾分類法治治理的實踐情況來看，依然存在一些現(xiàn)實性缺陷：其一，垃圾分類的標(biāo)準(zhǔn)模糊，實操性不強(qiáng)。不同地區(qū)所制定的垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)也存在著較大的差別，這就導(dǎo)致經(jīng)常往返于不同地區(qū)的群體在執(zhí)行中存在一定的困惑。民眾在實際生活中也難以區(qū)分具體生活垃圾該如何投放，從而導(dǎo)致為后續(xù)的垃圾分類工作帶來更大的困擾。其二，垃圾分類執(zhí)法不嚴(yán)現(xiàn)象突出。治理的根本出發(fā)點在于引導(dǎo)民眾形成垃圾分類投放的良好習(xí)慣，因此，在初期必須要強(qiáng)化執(zhí)法力度，提升民眾垃圾分類自覺性。然而，目前階段大多數(shù)地區(qū)的城市管理部門任務(wù)繁重、執(zhí)法資源匱乏，垃圾分類執(zhí)法任務(wù)艱巨，在一些情況下，只能被動選擇不規(guī)范執(zhí)法。其三，社會化治理監(jiān)管落實不到位，尚未健全有效法治保障基礎(chǔ)。就目前看來，垃圾分類處置不僅未能形成有效的行政執(zhí)法監(jiān)管體制，社會公眾的參與度也相對較低，監(jiān)管合力無法有效凝聚。

以上三點均使垃圾分類工作在現(xiàn)今階段難以實現(xiàn)高效利用，以至于分類控制從而提高焚燒發(fā)電業(yè)發(fā)電產(chǎn)量難以從源頭上進(jìn)行提升。

（四）垃圾分類對垃圾焚燒企業(yè)的影響

垃圾量減少將造成政府補貼收入和發(fā)電收入的減少，同時，垃圾分類使?jié)窭急鹊臏p少，垃圾堆放發(fā)酵處置產(chǎn)生的滲濾液也減少，可降低滲濾液的處置成本；按流程分門歸類會分出塑料、金屬、有害物質(zhì)等幾種類別，簡單的區(qū)分使得垃圾焚燒過程不可避免的一些有害氣體大量減少，以HCl、SOx、二噁英等為例。垃圾量減少使垃圾成分簡單化，垃圾熱值上升，熱值有望維持穩(wěn)定，設(shè)備運行穩(wěn)定性提高，減少焚燒設(shè)備的維修/技改支出；熱值增加造成噸垃圾發(fā)電量增加。但噸發(fā)電量增加部分一般不屬于補貼電價部分（價格較低）；若垃圾熱值提升過高，則會導(dǎo)致垃圾熱值超出焚燒爐的設(shè)計范圍，造成受熱面布置不夠、煙氣超溫等問題，造成鍋爐效率降低、損耗加大等負(fù)面影響，縮短使用壽命。根據(jù)上述假定，測算不同濕垃圾分類率下的入廠垃圾的特性變化可知，隨著垃圾分類率的提高入廠垃圾量、滲濾液量減少，入廠/入爐垃圾熱值逐步提高，假定條件下，預(yù)測入爐垃圾熱值能提高到約9418kj/kg，提高率為約25%。若考慮垃圾電廠發(fā)電熱效率23%，廠用電率24%，可得到不同濕垃圾分類率下的入廠垃圾噸發(fā)上網(wǎng)電量，測算結(jié)果如圖1。

圖1 不同濕垃圾分類率下的入廠垃圾噸發(fā)上網(wǎng)電量

由上圖1可知，垃圾分類后，垃圾的含水率下降，垃圾的噸發(fā)電量有所提高，根據(jù)測算結(jié)果，在不同的濕垃圾分類率20%、40%、60%、80%、100%下提高率分別為6.3%、14.1%、24.2%、37.6%、56.4%。

三、垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)未來機(jī)遇與挑戰(zhàn)

（一）垃圾分類后適應(yīng)性提升

當(dāng)前存在的垃圾分類方式正得到科學(xué)改良，對城鎮(zhèn)垃圾的集中資源利用和末尾的終端處理方式有顯著的幫助。政策的實施是希望從根本上解決了垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的資源浪費問題，提高可回收垃圾的利用率，這就要求我國的垃圾焚燒發(fā)電業(yè)革新各項技術(shù)他，尤其以終端處理技術(shù)為第一要義。對于處理方式較為清晰的可回收垃圾和危險垃圾來說，可燃燒垃圾和濕垃圾是垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的痛點，存在著明顯的資源流失問題。如以新標(biāo)準(zhǔn)實施生活垃圾分類措施，其燃燒熱值明顯提升，這是現(xiàn)代化垃圾焚燒廠實現(xiàn)可持續(xù)化的新難題。對于現(xiàn)階段明顯體現(xiàn)出來的燃燒熱值超過額定值的情況，對垃圾焚燒廠的爐膛溫度管理帶來很大難度，不穩(wěn)定的垃圾回收量也為企業(yè)經(jīng)營成本帶來巨大挑戰(zhàn)。全國各地的垃圾焚燒企業(yè)對濕垃圾的利用率表現(xiàn)不足，在創(chuàng)新技術(shù)的領(lǐng)域又無重大突破，制約了垃圾焚燒企業(yè)落地中小城市的發(fā)展路徑。根據(jù)國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國的餐廚垃圾年制造量已跨越3000萬t，就該數(shù)據(jù)的實際情況已向我國垃圾焚燒企業(yè)提出技術(shù)革命要求，以滿足我國日益增長的餐廚垃圾消化需求。

（二）城市生活垃圾焚燒工程建設(shè)探索

我國中小城市因為垃圾焚燒規(guī)模不足，因而導(dǎo)致垃圾焚燒企業(yè)低于500t/d的基本盈利目的，或?qū)⑹拐斦砀蟮难a貼壓力。分析不同濕垃圾分類率下，垃圾焚燒企業(yè)收益的變化得知，垃圾分類的越徹底，垃圾分類率越高，為中小城市垃圾焚燒工程建設(shè)發(fā)展計，以求避免焚燒企業(yè)的效益下降，建議垃圾焚燒企業(yè)與當(dāng)?shù)卣炗喴詽M足盈利標(biāo)準(zhǔn)的基本保障協(xié)議，并添加工業(yè)及礦化垃圾作為補充焚燒垃圾，強(qiáng)化焚燒企業(yè)的區(qū)域適應(yīng)能力；垃圾分類造成垃圾處置產(chǎn)生的收益從焚燒項目轉(zhuǎn)移到濕垃圾處置項目，垃圾焚燒企業(yè)同樣可推動實現(xiàn)干垃圾的焚燒發(fā)電與濕垃圾的生化處理（厭氧產(chǎn)沼、堆肥等）的協(xié)同處置，以提升固廢產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

（三）城市化下的礦化垃圾開采

從二十世紀(jì)九十年代起，我國以填埋為主的垃圾處理方式現(xiàn)存填埋規(guī)模已超越30億t。曾今的填埋地由于城市化擴(kuò)張，土地價值得到極大的提升，各省市因發(fā)展要求不得不將過去的填埋土地引發(fā)的污染問題嚴(yán)格治理，采取的主要方式或多為重新開挖轉(zhuǎn)移污染物，處在這種環(huán)境下的城市治理者們，愈發(fā)重視垃圾的回收處理和可持續(xù)發(fā)展方式，工業(yè)及礦化垃圾的拓展積極性也會不斷釋放。

四、總結(jié)

（1）從1989年至今經(jīng)過33年的發(fā)展，其發(fā)展軌跡逐年以強(qiáng)化態(tài)勢呈現(xiàn)。形成“焚燒為主,填埋托底”的垃圾末端處置格局，隨著城市居民燃?xì)饣潭鹊奶岣吆统鞘薪?jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活垃圾所包含的熱值逐年增高，為城市垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)帶來顯著經(jīng)濟(jì)增益，具體從垃圾焚燒企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、焚燒技術(shù)兩方面體現(xiàn)。垃圾分類處理這項可持續(xù)的國策要求我國垃圾焚燒企業(yè)不能局限于能量型回收格局，而是以過渡姿態(tài)向資源利用型回收發(fā)展。

（2）垃圾分類主要的特點是實現(xiàn)“干濕分離”，其對垃圾焚燒發(fā)電廠的直接影響就是造成，考慮垃圾自然增長率，垃圾分類對收益的影響存在盈虧平衡節(jié)點，與政府簽訂保底協(xié)議能有效降低垃圾分類對焚燒企業(yè)的影響。

（3）相較于垃圾填埋處理，焚燒發(fā)電顯然成為一種更好的選擇，但由于垃圾焚燒后煙氣產(chǎn)生的有害物質(zhì)，如二噁英等，行業(yè)均應(yīng)保持關(guān)注并對技術(shù)的提升保持參與。

（4）現(xiàn)存垃圾焚燒企業(yè)依然較國際領(lǐng)域有著核心技術(shù)差距，在關(guān)鍵領(lǐng)域依然處于瓶頸狀態(tài)，隨著我國垃圾分類事業(yè)的逐年執(zhí)行，垃圾焚燒行業(yè)將會迎來更好的發(fā)展機(jī)遇，同時，也要求更多的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。