我國(guó)生活垃圾焚燒及燃煤耦合發(fā)電現(xiàn)狀與行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

王文仲，孟素麗，王麗平

(中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 環(huán)境與能源工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100053)

0 引 言

城市生活垃圾處理是城市管理和環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是社會(huì)文明程度的重要標(biāo)志，更是關(guān)系到人民群眾的切身利益。生活垃圾主要指人們?cè)谌粘Ｉ钪谢驗(yàn)槿粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固廢等以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為生活垃圾的固廢。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，各類城市生活垃圾也在逐步增加，帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益突出，即生活垃圾的妥善處理與否已成為影響城市發(fā)展的要素。

近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展生態(tài)文明建設(shè)，對(duì)垃圾處理行業(yè)也日趨加大重視。在國(guó)家政策推動(dòng)的背景下，我國(guó)城市生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)明顯加快，處理能力和水平不斷提高，城市環(huán)境衛(wèi)生獲得較大改善。但隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，仍然存在設(shè)施處理能力總體不足、部分設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)行的現(xiàn)象，仍有部分生活垃圾未得到有效處理或處理方式較為落后，有待未來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)。

生活垃圾處理主要有焚燒、填埋等方式，但在對(duì)其填埋處理時(shí)存在選址難、占地大、減量化差等不足。生活垃圾焚燒作為 1 種重要的生活垃圾處置措施，不僅能解決生活垃圾的消納問(wèn)題，還可充分利用垃圾焚燒產(chǎn)生的能量，實(shí)現(xiàn)變廢為寶、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源，提高垃圾資源化綜合利用率，可有效實(shí)現(xiàn)生活垃圾的減量化、資源化、無(wú)害化處理。加快推進(jìn)生活焚燒設(shè)施建設(shè)、提升全社會(huì)生活垃圾處理水平是改善城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境、保障人民健康的有效舉措，對(duì)推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)實(shí)現(xiàn)新進(jìn)步、社會(huì)文明程度得到新提高具有重要意義。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，尤其自2010年起至今，生活垃圾焚燒行業(yè)在我國(guó)蓬勃發(fā)展，設(shè)施數(shù)量和處理能力逐年快速增長(zhǎng)，初步形成新增生活垃圾處理能力以焚燒為主的垃圾處理發(fā)展格局。伴隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃的實(shí)施，我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)逐步進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的穩(wěn)步發(fā)展期，有必要對(duì)我國(guó)生活垃圾焚燒及燃煤耦合發(fā)電現(xiàn)狀與行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期將來(lái)生活垃圾焚燒行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

1 我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 生活垃圾焚燒與燃煤耦合發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

隨著我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)逐步進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的穩(wěn)步發(fā)展期，生活垃圾焚燒技術(shù)也趨于成熟。目前，我國(guó)生活垃圾焚燒的主要爐型有爐排爐、流化床爐、熱解爐及回轉(zhuǎn)焚燒爐等。其中，爐排爐因其燃料無(wú)需預(yù)處理、可靠性高、無(wú)需輔助燃料、廠用電率低、飛灰產(chǎn)量低等優(yōu)勢(shì)成為主流焚燒技術(shù)，市場(chǎng)份額超過(guò)80%。

與此同時(shí)，從我國(guó)煤電機(jī)組在電力系統(tǒng)發(fā)揮基礎(chǔ)性作用的國(guó)情出發(fā)，通過(guò)現(xiàn)役煤電機(jī)組的高效發(fā)電系統(tǒng)和環(huán)保集中治理平臺(tái)，可規(guī)模化協(xié)同處理垃圾等固廢，此為優(yōu)化能源資源配置、破解污染治理難題的有力舉措。我國(guó)擁有世界最大的清潔高效煤電體系，依托現(xiàn)役煤電高效發(fā)電系統(tǒng)和污染物集中治理設(shè)施，可兜底消納生活垃圾。國(guó)家能源局、生態(tài)環(huán)境部等相關(guān)政府部門陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)政策，鼓勵(lì)具備條件的地區(qū)可考慮燃煤耦合垃圾發(fā)電。然而受制于技術(shù)等各方面因素，我國(guó)目前尚未見(jiàn)到生活垃圾與大型煤粉電站機(jī)組耦合發(fā)電的工業(yè)案例。

基于以上可知，目前我國(guó)需要相關(guān)管理部門盡快制定符合我國(guó)國(guó)情的燃煤電站耦合廢棄物發(fā)電技術(shù)指南，規(guī)范污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，并需制定運(yùn)行靈活的耦合工藝方案，充分挖掘煤電機(jī)組煙氣、蒸汽熱力利用潛力，綜合考慮垃圾儲(chǔ)存上料方案，采取有效措施防止全過(guò)程惡臭污染物外泄，將惡臭污染物送入鍋爐進(jìn)行高溫分解，盡可能減少對(duì)機(jī)組原有燃煤煤質(zhì)和制粉系統(tǒng)的影響，降低對(duì)煤電機(jī)組運(yùn)行安全、運(yùn)行效率、負(fù)荷調(diào)節(jié)和經(jīng)濟(jì)性的影響，通過(guò)采取系列有效措施以有效推動(dòng)燃煤耦合垃圾發(fā)電的發(fā)展。

1.2 生活垃圾焚燒行業(yè)快速發(fā)展

近年來(lái)，隨著生活垃圾填埋設(shè)施庫(kù)容漸滿及生活垃圾焚燒技術(shù)不斷成熟，生活垃圾焚燒在原生生活垃圾處理中的比例顯著增加，原生垃圾填埋占比大幅降低。2005年全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施規(guī)模僅約為2.55萬(wàn)t/d，經(jīng)過(guò)近十多年的迅猛發(fā)展，2020年全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施規(guī)模達(dá)到58萬(wàn)t/d，焚燒處理在各類生活垃圾處理方式中所占比例相應(yīng)地從12%增至45%?！笆濉逼陂g，全國(guó)共建成生活垃圾焚燒廠254 座，累計(jì)在運(yùn)行生活垃圾焚燒廠超過(guò)500座[1]。2005—2020年全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒設(shè)施發(fā)展情況如圖1所示。

圖1 2005—2020年全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒設(shè)施發(fā)展情況Fig.1 Development of waste incineration facilities in national towns from 2005 to 2020

隨著生活垃圾焚燒行業(yè)不斷發(fā)展，其在各類生活垃圾處理方式中所占比例將繼續(xù)提高。根據(jù)《“十四五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，到2025 年底，全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理能力將達(dá)到80 萬(wàn)t/d左右，城市生活垃圾焚燒處理能力占比達(dá)到65%左右。

1.3 區(qū)域發(fā)展不平衡

我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)總體上處于快速發(fā)展階段，但仍存在區(qū)域發(fā)展不平衡的問(wèn)題。中西部地區(qū)的生活垃圾焚燒處理水平低于東部，東南沿海城市焚燒處理率超過(guò)60%，中西部地區(qū)焚燒處理率不到50%，特別是西部人口稀疏、位置偏遠(yuǎn)等特殊地區(qū)，受經(jīng)濟(jì)條件、人口數(shù)量、運(yùn)輸條件等限制，尚未探索出與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的成熟高效、經(jīng)濟(jì)適用的焚燒處理模式[2]。

生活垃圾焚燒設(shè)施在分布上存在發(fā)展不平衡的現(xiàn)象。根據(jù)我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)公開(kāi)平臺(tái)的相關(guān)信息分析可知，我國(guó)的生活垃圾焚燒發(fā)電廠絕大多數(shù)分布在地理學(xué)“胡煥庸線”的東南區(qū)域，此現(xiàn)象與我國(guó)各區(qū)域的氣候條件、人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等相契合，也體現(xiàn)出我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)所存在的區(qū)域發(fā)展不平衡問(wèn)題。

生活垃圾焚燒設(shè)施在規(guī)模上也存在發(fā)展不平衡的現(xiàn)象。主要體現(xiàn)在大型城市生活垃圾焚燒廠數(shù)量多，總體規(guī)模大，而許多中小型城市往往僅有1、2座生活垃圾焚燒廠，且規(guī)模一般較小。以北京為例，截至2021年8月，北京已投運(yùn)生活垃圾焚燒廠11座，總規(guī)模超過(guò)1.7萬(wàn)t/d[3]；在建生活垃圾焚燒廠2座，總規(guī)模超過(guò)0.6萬(wàn)t/d；以上合計(jì)總規(guī)模超過(guò)2.3萬(wàn)t/d。2020年北京生活垃圾清運(yùn)量為797.52萬(wàn)t[4]，日處理量約為2.18萬(wàn)t。北京在建生活垃圾焚燒廠全部投產(chǎn)后，生活垃圾焚燒處理率可達(dá)到100%，生活垃圾焚燒市場(chǎng)將處于飽和狀態(tài)。其他直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市等國(guó)內(nèi)大型城市的生活垃圾焚燒市場(chǎng)情況也較為類似，都處于已飽和或接近飽和狀態(tài)。

城市生活垃圾產(chǎn)量與城市的人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)水平息息相關(guān)。國(guó)內(nèi)大型城市人口集中、數(shù)量龐大，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，城市生活垃圾產(chǎn)量也相對(duì)較大，生活垃圾焚燒市場(chǎng)規(guī)模也相應(yīng)較大。在國(guó)內(nèi)大型城市的生活垃圾焚燒市場(chǎng)都已飽和或接近飽和的情況下，其他城市的生活垃圾產(chǎn)量不足以支撐大規(guī)模的生活垃圾焚燒市場(chǎng)，新增生活垃圾焚燒項(xiàng)目規(guī)模將日趨減小。當(dāng)前全國(guó)有約50%的城市(含地級(jí)市和縣級(jí)市)尚未建成焚燒設(shè)施，大多數(shù)縣城焚燒處理能力有較大缺口，其城市各自所需的生活垃圾焚燒項(xiàng)目規(guī)模均在1 000 t/d以下，總體規(guī)模仍有數(shù)十萬(wàn)t/d。事實(shí)上，目前我國(guó)生活垃圾焚燒市場(chǎng)的新增項(xiàng)目中，位于大型城市、焚燒規(guī)模超過(guò)1 000 t/d的大中型項(xiàng)目已越來(lái)越少，取而代之的多是位于中小型城市、焚燒規(guī)模在1 000 t/d以下的小型項(xiàng)目。就目前行業(yè)發(fā)展水平而言，我國(guó)生活垃圾焚燒項(xiàng)目合理的規(guī)模下限在500 t/d左右，如低于該規(guī)模，則項(xiàng)目運(yùn)行成本將超過(guò)收益，項(xiàng)目正常運(yùn)行難以維持。

1.4 環(huán)保要求不斷提高

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新形勢(shì)下，在環(huán)保方面也對(duì)生活垃圾焚燒行業(yè)提出新的要求。國(guó)家鼓勵(lì)有條件的地區(qū)，按照高質(zhì)量發(fā)展要求優(yōu)化焚燒處理技術(shù)，完善污染物處理配套設(shè)施，逐步提高設(shè)施運(yùn)行的環(huán)保水平。

2014年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 18485—2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生活垃圾焚燒爐排放煙氣中的污染物濃度給出了明確要求。近年來(lái)，上海、深圳、海南、福建、河北、天津等地陸續(xù)出臺(tái)地方標(biāo)準(zhǔn)，地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生活垃圾焚燒大氣污染物的排放濃度都做出了更加嚴(yán)格的要求。浙江、廣東等地的許多新建生活垃圾焚燒項(xiàng)目，在項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，也都對(duì)生活垃圾焚燒各類大氣污染物的排放濃度做出嚴(yán)格要求。

與焚燒煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格相對(duì)應(yīng)，焚燒煙氣的凈化工藝日趨復(fù)雜。以往為滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18485—2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的要求，一般采用“SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵器”的煙氣凈化工藝組合。近年來(lái)為滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，煙氣凈化工藝組合也越來(lái)越復(fù)雜。如福建省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 35/1976—2021《生活垃圾焚燒氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求新建生活垃圾焚燒廠的NOx排放濃度限值為:小時(shí)均值150 mg/Nm3，24 h均值120 mg/Nm3。原有的SNCR脫硝工藝已不能滿足此要求，必須新增SCR工藝或PNCR[5]工藝。浙江、廣東等地近幾年新建的生活垃圾焚燒廠，為了達(dá)到煙氣污染物超低排放的要求，均采用“SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+袋式除塵器+濕法+SCR”的煙氣凈化工藝組合[6]。

此外，生活垃圾焚燒廠的設(shè)施監(jiān)管也日趨得到重視。2017年4月20日，原環(huán)境保護(hù)部印發(fā)《關(guān)于生活垃圾焚燒廠安裝污染物排放自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)有關(guān)事項(xiàng)的通知》(環(huán)辦環(huán)監(jiān)(2017)33號(hào))，要求垃圾焚燒企業(yè)于2017年9月30日前全面完成“裝、樹(shù)、聯(lián)”3項(xiàng)任務(wù)，依法依規(guī)安裝污染物排放自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、廠區(qū)門口樹(shù)立電子顯示屏實(shí)時(shí)公布污染物排放和焚燒爐運(yùn)行數(shù)據(jù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。按照《生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用管理規(guī)定》有關(guān)要求，自2020年1月2日起，生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)公開(kāi)平臺(tái)每日公開(kāi)國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒發(fā)電廠前1日5項(xiàng)污染物(顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氫)日均值、爐膛溫度曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)記。地方上，國(guó)內(nèi)已有多地實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒設(shè)施第3方監(jiān)管。2013年起上海已經(jīng)開(kāi)始委托第3方專業(yè)公司對(duì)市屬焚燒設(shè)施開(kāi)展監(jiān)管[7]。

除上述煙氣污染物外，環(huán)保對(duì)于污水、飛灰、臭氣、噪聲等各類污染物的排放要求也在不斷提高。可見(jiàn)，日益增長(zhǎng)的環(huán)境保護(hù)需求對(duì)于垃圾焚燒設(shè)施的污染物排放控制和設(shè)施監(jiān)管都提出了更高的要求。

1.5 加強(qiáng)工程投資控制

國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目大多采用BOT或PPP模式。隨著新增生活垃圾焚燒項(xiàng)目規(guī)模日趨減小，投資風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)增大，如何在確保工程質(zhì)量的前提下控制工程投資水平，得到了各地方政府和投資商的重視。廣義的工程投資控制應(yīng)為全過(guò)程控制，即在項(xiàng)目前期決策到設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、調(diào)試直至竣工驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行科學(xué)合理的方案論證和嚴(yán)格的實(shí)施，最終達(dá)到控制工程投資的目的。對(duì)于工程建設(shè)階段而言，項(xiàng)目規(guī)模、邊界條件等往往已經(jīng)基本確定，要進(jìn)行工程投資控制，首先要從控制工程投資的直接費(fèi)用著手。工程投資的直接費(fèi)用主要包括建筑工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、安裝工程費(fèi)等方面，相應(yīng)的工程投資控制也從此幾方面著手。主要的工程投資控制措施包括優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、采購(gòu)國(guó)產(chǎn)化設(shè)備、控制材料費(fèi)用等方式。

1.5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是控制工程投資的關(guān)鍵。經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案可以縮短工期，節(jié)省投資。根據(jù)近年來(lái)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生活垃圾焚燒項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化重點(diǎn)主要在于以下2個(gè)方面：

(1)合理優(yōu)化工房布置、減小工房面積和高度。通過(guò)合理分析生產(chǎn)功能需求，結(jié)合項(xiàng)目的邊界條件，對(duì)工房布置進(jìn)行合理優(yōu)化，從而達(dá)到控制工程投資的目的。例如，垃圾池是生活垃圾焚燒項(xiàng)目建設(shè)的重點(diǎn)之一，其長(zhǎng)度、寬度、深度等尺寸是影響工程投資和施工周期的重要因素，結(jié)合垃圾熱值、垃圾滲瀝液含量、項(xiàng)目所在地的氣候等因素，對(duì)垃圾池尺寸進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以有效減少造價(jià)、縮短工期。

(2)合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減少混凝土及鋼材耗量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響建、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全，其合規(guī)性必須得到保證。在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工況，與工藝電控等上行專業(yè)密切配合，合理選擇結(jié)構(gòu)方案，細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)按規(guī)范盡量選擇合理的系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免重復(fù)考慮余量，造成梁柱截面過(guò)大、配筋浪費(fèi)等現(xiàn)象。

1.5.2采購(gòu)國(guó)產(chǎn)化設(shè)備

現(xiàn)代化生活垃圾焚燒技術(shù)起源于歐洲。我國(guó)早期建設(shè)的生活垃圾焚燒設(shè)施，核心技術(shù)均為引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，焚燒的核心設(shè)備如焚燒爐、燃燒器、垃圾抓斗起重機(jī)、旋轉(zhuǎn)噴霧器等均采用國(guó)外進(jìn)口設(shè)備。近年來(lái)，隨著我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)的快速發(fā)展，在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，各個(gè)核心設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)基本完成，可以為生活垃圾焚燒設(shè)施提供成熟可靠的設(shè)備[8-10]。相對(duì)于進(jìn)口設(shè)備，國(guó)產(chǎn)設(shè)備在穩(wěn)定性上雖仍存在一定差距，但其價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，一般可低至進(jìn)口設(shè)備的一半左右，性價(jià)比突出，到貨周期更短，日常維護(hù)檢修也更為方便。因此，在目前國(guó)內(nèi)新建生活垃圾焚燒項(xiàng)目尤其是中小型項(xiàng)目中，除旋轉(zhuǎn)噴霧器等個(gè)別設(shè)備仍普遍采取進(jìn)口設(shè)備外，其他包括焚燒爐、燃燒器、垃圾抓斗起重機(jī)等核心設(shè)備在內(nèi)的絕大多數(shù)設(shè)備，一般都采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。設(shè)備國(guó)產(chǎn)化是降低垃圾發(fā)電廠工程造價(jià)的關(guān)鍵，可以使造價(jià)降低30%[11]。

1.5.3控制材料費(fèi)用

材料費(fèi)用的控制主要包括控制材料用量和控制材料價(jià)格。在滿足設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求的前提下，在施工過(guò)程中應(yīng)合理使用材料，避免返工，從而有效控制材料用量。以電纜材料為例，對(duì)于生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目而言，控制電纜長(zhǎng)度尤其是動(dòng)力電纜長(zhǎng)度是控制材料用量的重點(diǎn)，在電纜采購(gòu)過(guò)程中，根據(jù)工期需求分批次采購(gòu)或者按單價(jià)采購(gòu)按需供貨，可以有效控制電纜采購(gòu)長(zhǎng)度，避免浪費(fèi)。控制材料價(jià)格則應(yīng)在采購(gòu)過(guò)程中加以控制，通過(guò)合法合規(guī)的市場(chǎng)手段確保材料價(jià)格控制在合理范圍內(nèi)。

1.6 重視產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

除了控制工程投資外，如何在保證安全、環(huán)保的前提下合理提高經(jīng)濟(jì)效益，也是投資商關(guān)注的重點(diǎn)。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒廠進(jìn)行了大量探索，一些能夠有效提高經(jīng)濟(jì)效益的措施也日益得到普遍推廣。

目前，對(duì)于國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒廠而言，絕大多數(shù)的余熱利用方式為余熱發(fā)電，除去廠內(nèi)自用電外，其余通過(guò)電力上網(wǎng)對(duì)外售電，售電價(jià)格按其入廠垃圾處理量折算成上網(wǎng)電量進(jìn)行結(jié)算，每噸生活垃圾折算上網(wǎng)電量按280 kWh，并執(zhí)行全國(guó)統(tǒng)一垃圾發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)0.65元/kWh(含稅)；其余上網(wǎng)電量執(zhí)行當(dāng)?shù)赝惾济喊l(fā)電機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)[12]。因此，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒廠的主要收入來(lái)源為垃圾處理貼費(fèi)和對(duì)外售電收入。垃圾處理貼費(fèi)一般在BOT或PPP協(xié)議中有所規(guī)定，在1個(gè)調(diào)價(jià)周期內(nèi)一般不變。因此，如何有效提高發(fā)電效率、節(jié)省廠內(nèi)自用電量，進(jìn)而提高對(duì)外售電收入，成為提高經(jīng)濟(jì)效益的重要課題。

提高垃圾焚燒鍋爐的蒸汽參數(shù)可有效提高焚燒廠的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)收益。以往國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐新蒸汽多采用傳統(tǒng)的中溫中壓參數(shù)(4.0 MPa、400 ℃)，熱效率一般在22%左右。通過(guò)一些技術(shù)措施采用高參數(shù)機(jī)組，可在保證焚燒電廠運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性和安全性的前提下有效提高發(fā)電熱效率，短時(shí)間內(nèi)收回因采用高參數(shù)機(jī)組所產(chǎn)生的額外投資。目前國(guó)內(nèi)新建的生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目鍋爐新蒸汽多采用中溫次高壓參數(shù)(6.4 MPa、450 ℃)，其發(fā)電熱效率可達(dá)24%左右[13]，少數(shù)項(xiàng)目采用更高的蒸汽參數(shù)，甚至采用了蒸汽再熱措施[14]。

廢熱梯級(jí)利用[15]、廢水回收利用[16]、合理設(shè)置變頻器[17]等各類節(jié)能措施也得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)上述節(jié)能措施，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排進(jìn)而降低廠用電率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 市場(chǎng)逐漸下沉

在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的推動(dòng)下，伴隨著工程投資的控制和經(jīng)濟(jì)效益提高措施的不斷進(jìn)步，生活垃圾焚燒行業(yè)市場(chǎng)向中西部地區(qū)及東部中小型城市下沉發(fā)展的條件將逐步成熟。中西部地區(qū)及東部中小型城市的生活垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展仍有較大空間，隨著生活垃圾焚燒行業(yè)市場(chǎng)的逐漸下沉，生活垃圾焚燒處理率將進(jìn)一步提高。

2.2 項(xiàng)目規(guī)模小型化

生活垃圾焚燒行業(yè)市場(chǎng)的下沉伴隨著生活垃圾焚燒項(xiàng)目規(guī)模的小型化。就目前生活垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展情況而言，技術(shù)上已較為成熟。制約項(xiàng)目規(guī)模小型化發(fā)展的主要因素在于經(jīng)濟(jì)因素，即按照現(xiàn)行城市生活垃圾處理工程項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建設(shè)小城鎮(zhèn)垃圾處理的設(shè)施要求，存在投資額度大、運(yùn)營(yíng)成本高等問(wèn)題，制約了生活垃圾焚燒小型化的發(fā)展。因此，如何有效控制工程投資和提高經(jīng)濟(jì)效益是推動(dòng)項(xiàng)目規(guī)模小型化的重點(diǎn)，其關(guān)鍵在于探索新的經(jīng)營(yíng)模式。通過(guò)協(xié)同處置實(shí)現(xiàn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)化以及拓展新的收益方式將是生活垃圾焚燒行業(yè)今后的發(fā)展方向。

2.3 環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)化

除生活垃圾外，城市往往同時(shí)存在大量其他固體廢棄物需要進(jìn)行處置，如餐廚垃圾、市政污泥等。生活垃圾焚燒廠是良好的處置終端，在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量余熱及其所發(fā)電力可供利用。生活垃圾焚燒廠的此2個(gè)特點(diǎn)使其成為良好的協(xié)同處置終端，可協(xié)同處置市政污泥[18]、餐廚垃圾[19]等固體廢棄物。近年來(lái)出現(xiàn)1種通過(guò)余熱協(xié)同處置糞便生產(chǎn)有機(jī)肥的技術(shù)[20]，既可協(xié)同處置糞便，也可生產(chǎn)高質(zhì)量有機(jī)肥，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展前景良好。

生活垃圾焚燒廠不但可以成為良好的協(xié)同處置終端，更可以將其作為核心建設(shè)固廢綜合處理環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)。在固廢綜合處理環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)中，以生活垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)為核心，可以對(duì)生活垃圾、餐廚垃圾、市政污泥、建筑垃圾、醫(yī)療垃圾、糞便、病死畜禽、園林廢棄物等各類城市固體廢棄物進(jìn)行綜合處理。通過(guò)采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念對(duì)園區(qū)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部物質(zhì)和能量的最大循環(huán)利用，由此可以促進(jìn)廢物綜合利用、能量梯級(jí)利用以及水資源循環(huán)使用，從而有效實(shí)現(xiàn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展。

此外，園區(qū)內(nèi)各項(xiàng)生產(chǎn)、生活輔助設(shè)施也可實(shí)現(xiàn)互通共用，既能夠節(jié)約用地，同時(shí)又便于集中管理，從而充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)已有多個(gè)地市建設(shè)有以生活垃圾焚燒廠作為核心的固廢綜合處理環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)[21-24]，但多數(shù)園區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)數(shù)量較為有限，產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)有待進(jìn)一步放大。隨著國(guó)家《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》的出臺(tái)，今后我國(guó)固廢綜合處理環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)必將得到進(jìn)一步發(fā)展。

2.4 收益方式多樣化

目前垃圾發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)0.65元/kWh中含有中央財(cái)政補(bǔ)貼部分。根據(jù)行業(yè)政策，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目全生命周期合理利用小時(shí)數(shù)為82 500 h，所發(fā)電量超過(guò)全生命周期補(bǔ)貼電量部分，不再享受中央財(cái)政補(bǔ)貼資金，核發(fā)綠證準(zhǔn)許參與綠證交易[25]。在碳達(dá)峰、碳中和背景下，垃圾焚燒行業(yè)今后應(yīng)進(jìn)一步研究相關(guān)國(guó)家及行業(yè)政策，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，積極參與綠色電力交易、綠證交易[26]、碳交易[27]，充分利用政策紅利助力行業(yè)發(fā)展。

此外，垃圾焚燒行業(yè)對(duì)余熱利用方式也進(jìn)行了大量探索。如通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)向工業(yè)園區(qū)進(jìn)行區(qū)域集中供熱[28]、通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)向北方地區(qū)進(jìn)行民用供暖[29]，以及前述協(xié)同處置其他固體廢棄物等，均是充分利用焚燒余熱獲得一定收益。以寧波某垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目為例，其通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)向工業(yè)園區(qū)進(jìn)行區(qū)域集中供熱，單年產(chǎn)生的凈利潤(rùn)達(dá)數(shù)百萬(wàn)元[28]。以上余熱利用方式值得在有條件的地區(qū)進(jìn)行推廣。

2.5 信息化技術(shù)升級(jí)

隨著我國(guó)信息化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其在垃圾焚燒行業(yè)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。通過(guò)信息化技術(shù)，可有效提高生產(chǎn)效率、減少故障、節(jié)省資源、降低成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

在建設(shè)運(yùn)營(yíng)方面，BIM技術(shù)通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，高效利用數(shù)字化技術(shù)，從而為該模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。其在垃圾焚燒廠的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全生命周期建設(shè)過(guò)程中都已得到一定的應(yīng)用[30]，但目前仍處在相對(duì)初級(jí)的階段，真正實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景較為有限。

隨著B(niǎo)IM技術(shù)不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景將越來(lái)越豐富，通過(guò)將其與大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)進(jìn)行深度融合，將有望實(shí)現(xiàn)真正的智慧工廠。智慧工廠的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括生產(chǎn)管理、資產(chǎn)管理、行政管理、安防等各方面，其核心要素在于生產(chǎn)管理。在生產(chǎn)管理功能中，主要涵蓋了生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)行管理、性能計(jì)算、運(yùn)行優(yōu)化、耗能分析、安全管理等方面，具體包括運(yùn)行工況監(jiān)視與查詢、控制系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、設(shè)備可靠性管理、機(jī)組在線性能試驗(yàn)、火焰檢測(cè)、安全監(jiān)察等多個(gè)模塊。

在監(jiān)管方面，通過(guò)將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法工作中,可以有效提高監(jiān)管能力、提升監(jiān)督執(zhí)法管理水平[31-35]。

可見(jiàn)，隨著信息化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在垃圾焚燒行業(yè)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管等多方面都將更加廣泛的應(yīng)用。垃圾焚燒行業(yè)的信息化技術(shù)未來(lái)將不斷升級(jí)。

3 結(jié) 論

(1)國(guó)家能源局、生態(tài)環(huán)境部等相關(guān)政府部門鼓勵(lì)具備條件的地區(qū)可考慮燃煤耦合垃圾發(fā)電，然而受制于技術(shù)等各方面因素，我國(guó)目前尚未見(jiàn)到生活垃圾與大型煤粉電站機(jī)組耦合發(fā)電的工業(yè)案例。建議相關(guān)管理部門盡快制定符合我國(guó)國(guó)情的燃煤電站耦合廢棄物發(fā)電技術(shù)指南、規(guī)范和污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，由此通過(guò)一系列有效措施推動(dòng)燃煤耦合垃圾發(fā)電的發(fā)展。

(2)我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，也出現(xiàn)了區(qū)域發(fā)展不平衡的情況；而隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)生活垃圾焚燒設(shè)施的環(huán)保要求也不斷提高；在新增生活垃圾焚燒項(xiàng)目規(guī)模日趨減小的背景下，控制工程投資和提高經(jīng)濟(jì)效益也越來(lái)越多地得到重視。

(3)我國(guó)生活垃圾焚燒行業(yè)市場(chǎng)今后將逐漸下沉，項(xiàng)目規(guī)模將趨于小型化，同時(shí)通過(guò)協(xié)同處置其他固體廢棄物實(shí)現(xiàn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)園區(qū)化等各類手段不斷拓展收益方式。此外，垃圾焚燒行業(yè)的信息化技術(shù)也將不斷升級(jí)。