生活垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展與評價管理

一、引言

生活垃圾焚燒技術已有一百多年的發(fā)展歷史，相較于傳統(tǒng)的生活垃圾處理技術，垃圾焚燒具有無害化徹底、減量化明顯、資源化容易實現(xiàn)等顯著技術優(yōu)勢。正因為這些優(yōu)勢，使得垃圾焚燒在人口較密集、經(jīng)濟較發(fā)達、土地資源稀缺的城市廣泛應用。

我國垃圾焚燒始于20世紀80年代，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，已經(jīng)成為眾多城市處理生活垃圾的主要方式。截至2023年6月，我國已投運并按國家“裝、樹、聯(lián)”要求聯(lián)網(wǎng)的垃圾焚燒設施共計1061座，總處理規(guī)模約105萬t/d。預計到“十四五”結束，我國投運的垃圾焚燒項目總處理規(guī)模將超過120萬t/d。

本文從垃圾焚燒行業(yè)快速發(fā)展之路、跨越式發(fā)展標志、發(fā)展驅動力、評價體系等方面進行介紹，對了解我國生活垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展及現(xiàn)行評價體系具有重要意義。

二、我國垃圾焚燒行業(yè)快速發(fā)展之路

（一）起步階段

我國的垃圾焚燒是與改革開放同步進行的，并率先在改革開放特區(qū)行政主體主導與管理下，勇于擔當、先行先試、不怕失敗、決策建設并實施專業(yè)化運營，以解決日益突出的生活垃圾產(chǎn)生量問題。進而，根據(jù)國家政策先組建具有事業(yè)編制的項目管理組織機構，項目基本建成后，注冊成為實體公司，如深圳市環(huán)衛(wèi)綜合處理廠、廈門市環(huán)衛(wèi)綜合處理廠。在起步階段，我國垃圾焚燒工程技術與污染物控制指標處于空白期。深圳項目通過引進三菱馬丁技術設備，確定了采用層燃型焚燒技術的可行性。廈門項目通過引進瑞士馮諾爾層燃焚燒技術設備，確定了垃圾焚燒廠主廠房的基本布置模式，并確定了在我國垃圾焚燒煙氣排放標準空白期，采用引進國外技術設備及相關標準的原則。事實證明，自1995年前后與瑞士公司簽訂焚燒設備采購與服務合同開始，到2014年修訂煙氣排放國家標準期間，焚燒項目都能滿足相應煙氣凈化指標的要求。由此，開啟了我國采用較高起點層燃技術的引進、消化吸收，技術改造及創(chuàng)新的生活垃圾焚燒路徑。在垃圾焚燒起步階段，率先解決了我國的生活垃圾是可以用焚燒手段進行減量化與無害化處理的課題。

此后，上海江橋、上海御橋、寧波楓林、北京高安屯、天津雙港等焚燒項目，通過引進垃圾焚燒爐關鍵技術設備，積累了垃圾焚燒運行管理經(jīng)驗，使我國大型生活垃圾焚燒工程管理逐漸走向成熟。其表現(xiàn)在以熱處理過程為基本原理形成的焚燒爐的特有結構和系統(tǒng)，是與垃圾特性相容的，實現(xiàn)了穩(wěn)定焚燒、煙氣成分相對穩(wěn)定的預期目標，并達到最佳可行的排放指標。從而針對我國生活垃圾特性，較好地解決了減少垃圾體積和危害、保持環(huán)境質(zhì)量和污染物減排、實現(xiàn)低質(zhì)熱能利用和資源節(jié)約的目的。

基于社會需求與經(jīng)濟性的驅動，在我國引進焚燒技術階段，生活垃圾焚燒裝備國產(chǎn)化制造的探索有三個較為集中的表現(xiàn)。一是一批民營企業(yè)敢做吃螃蟹先鋒，采取大膽進入、謹慎投資的策略。證明在當時社會、環(huán)境、經(jīng)濟條件下，民企具有可以承擔抗生活垃圾焚燒領域風險的能力。就其發(fā)展?jié)摿砜矗谥斏魍顿Y條件下采用的系統(tǒng)設備壽命期偏低，運行管理投入不足，為其后續(xù)提升系統(tǒng)設備質(zhì)量工作提出了更多要求。二是浙江大學、清華大學和中國科學院等科研機構創(chuàng)造性地應用先進流化技術并借鑒燃煤流化床的基本原理，開發(fā)具有各自結構特點的循環(huán)流化床鍋爐，打通了流化床鍋爐運行的路徑，處理規(guī)模向大型化發(fā)展，但存在焚燒工程、能源消耗、污染物排放控制等方面的瓶頸問題。加之，流化床垃圾焚燒鍋爐的運行操作在當時難度較大，操作運行人員總是處于精神高度緊張狀態(tài)，約束了其發(fā)展歷程。三是有民企在傳統(tǒng)往復爐排基礎上試制日處理數(shù)十噸、無汽水循環(huán)系統(tǒng)的垃圾焚燒爐。盡管其研發(fā)過程采取了改善垃圾燃燒特性、調(diào)整爐體結構與配風、將焚燒溫度提高到800℃左右等措施，仍未能阻礙其曇花一現(xiàn)的命運。其首要原因是缺失對生活垃圾特性的研究，以致運行適應性較差，配置水平與早期的簡易焚燒爐類似，不能滿足當時的運行與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求。

（二）發(fā)展與成熟階段

我國垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展時期，形成了以國企為主導、民企共同發(fā)展的局面。其表現(xiàn)在這一時期建立起成熟的運行管理制度，創(chuàng)造了清潔舒適的廠區(qū)環(huán)境與工作環(huán)境，推進了焚燒主體設備的國產(chǎn)化進程，通過安全、可靠、環(huán)保建設運行，使公眾對焚燒廠產(chǎn)生從反對到支持的認知轉變，繼而破解了影響社會穩(wěn)定的因素，促進了焚燒項目的跨越式發(fā)展。

2002年，住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《生活垃圾焚燒處理工程技術規(guī)范》，確定了現(xiàn)代化生活垃圾焚燒項目的建設模式。自2014版《生活垃圾焚燒污染控制標準》以后，生態(tài)環(huán)境部陸續(xù)發(fā)布“裝、樹、聯(lián)”、排污許可制度，向社會公開煙氣污染物運行排放數(shù)據(jù)、污染物檢測項目與頻次等規(guī)定，并依法實施監(jiān)督管理。從而促進了垃圾焚燒主體對“煙、味、水、聲、灰”污染物進行穩(wěn)定達標排放的管理。垃圾焚燒系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量標準，有效推動了行業(yè)焚燒處理工程和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量健康發(fā)展。同任何新事物發(fā)展過程均需不斷完善一樣，焚燒行業(yè)在發(fā)展過程中，需及時調(diào)整與燃燒基本規(guī)律、熱動設備安全可靠運行基本規(guī)律不相適應的問題，使垃圾焚燒過程的環(huán)境質(zhì)量約束性要求與垃圾焚燒的工程基本規(guī)律達到無縫連接。

目前，我國生活垃圾焚燒處理工程已經(jīng)步入成熟階段，生活垃圾焚燒項目已經(jīng)超過1000座，垃圾焚燒處理規(guī)模多在600～2000 t/d，相應單臺處理規(guī)模以300～600 t/d居多。當前有向兩極延伸規(guī)?；l(fā)展的趨勢。一方面是向大規(guī)模方向發(fā)展，已經(jīng)有全廠焚燒處理規(guī)模3000～5200 t/d的項目投入運行；自主制造的垃圾焚燒鍋爐單臺規(guī)模達到750～1000 t/d。另一方面是，針對我國偏遠地區(qū)，正在探討全廠處理規(guī)模120 t/d及以下小型焚燒項目。小型化發(fā)展的主要制約因素在于運行與維護管理技術力量問題、因調(diào)節(jié)能力很弱導致的污染物無法穩(wěn)定排放問題、企業(yè)經(jīng)濟效益問題等。

（三）垃圾焚燒項目的責任主體

在我國，垃圾焚燒的起步階段多屬于政府運作行為，項目建設責任主體是當?shù)卣聦俚沫h(huán)境衛(wèi)生主管部門。在我國垃圾焚燒項目早期建設之時，為適應政企分開的政策性規(guī)定，建設前期按行政管理模式組建相關管理機構，經(jīng)體制改革轉為實體企業(yè)，實行項目經(jīng)理負責制、部門專職管理、責權利明確的項目建制，也有國有企業(yè)入駐，從而奠定了我國垃圾焚燒行業(yè)健康發(fā)展的基礎。到垃圾焚燒的發(fā)展階段，一大批民營企業(yè)開始介入垃圾焚燒行業(yè)，成為推動我國垃圾焚燒發(fā)展的主力軍。截至2015年，形成一大批央企、國企和民企共進垃圾焚燒行業(yè)的局面。據(jù)統(tǒng)計，2015年219座垃圾焚燒廠中26座國企廠的處理規(guī)模達到總處理規(guī)模的21%，顯示出國企逐漸起到垃圾焚燒建設運行管理的主導作用。此后，諸多實力企業(yè)也陸續(xù)進駐焚燒行業(yè)。

三、垃圾焚燒廠跨越式發(fā)展的標志

垃圾焚燒行業(yè)引入電力行業(yè)兩票三制、分級檢修、安全管理與缺陷管理等運行管理制度，起到了建立行業(yè)安全、可靠、環(huán)保運行管理體制奠基石的作用，是實現(xiàn)垃圾焚燒行業(yè)跨越式發(fā)展的重要標志之一。

另一重要標志是大力推行包括環(huán)境整治在內(nèi)的企業(yè)文化建設，做到廠區(qū)環(huán)境和主廠房人員聚集區(qū)的有效惡臭整治，創(chuàng)建出整潔舒適、美麗簡潔的工作環(huán)境。結合面向社會的參觀教育基地與年度企業(yè)環(huán)境和社會責任報告，切實起到宣傳垃圾焚燒的作用，提升了垃圾焚燒廠的社會形象，最終得到公眾對垃圾焚燒項目的理解、認可與支持。此外，垃圾焚燒廠內(nèi)住宿和伙食條件的改善，建立起職工以廠為家的榮譽感，提高了職工工作效率。由此，建立起企業(yè)管理體系中的制度化、規(guī)范化行為準則，同時為推進國產(chǎn)化垃圾焚燒設備制造等方面樹立了榜樣作用。

還有一項標志是引進焚燒技術、實現(xiàn)國內(nèi)制造，并在同樣質(zhì)量條件下保證爐排關鍵部件的多種選擇，實現(xiàn)了材質(zhì)優(yōu)化、成本大幅下降。

四、垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展驅動力

（一）工程基礎、經(jīng)濟基礎與行政管理

國家相關法律法規(guī)是行業(yè)立足和發(fā)展之本，同時行業(yè)內(nèi)有相關專業(yè)性標準進行規(guī)范指導。但在實際應用過程中，出現(xiàn)個別條文不規(guī)范的現(xiàn)象，有效解決此類問題將是行業(yè)成熟的標志，也是行業(yè)發(fā)展的驅動力。

有理論支撐的工程基礎同樣是行業(yè)發(fā)展的基本驅動力。垃圾焚燒工程基礎包括焚燒、環(huán)保、熱電工程及安全、經(jīng)濟等諸多方面，其核心是垃圾焚燒鍋爐系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)。這里的支撐理論包括基礎理論與專業(yè)理論。支撐垃圾焚燒工程的理論學科是熱能動力（包括燃燒、傳熱及流體力學）、生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟。然而鑒于當前從事垃圾焚燒工作的人員工程技術素質(zhì)較弱且水平參差不齊，需要繼續(xù)加強行業(yè)工程基礎的建設、對工程經(jīng)驗進行積累和總結，以促進垃圾焚燒行業(yè)發(fā)展。

經(jīng)濟基礎是垃圾焚燒行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的驅動力。帶有適宜資金的企業(yè)進入垃圾焚燒行業(yè)，一方面能夠使焚燒廠工藝設備、建筑格局、職工工作環(huán)境得到顯著改觀；另一方面還是需要提倡勤儉節(jié)約，在滿足工藝設備質(zhì)量、人居環(huán)境質(zhì)量、污染物綜合排放指標控制、安全可靠運行等方面需求基礎上，項目設計符合工程基本原理并留有適當余量即可，以安全、可靠、環(huán)保、節(jié)能、減排、能效與經(jīng)濟是否最佳作為判斷指標。從媒介效應看，“炫富”不是垃圾焚燒行業(yè)先進的標志，要避免建筑上華麗攀比、系統(tǒng)配置復雜性攀比、煙氣排放單個指標數(shù)值過低攀比等鋪張浪費的錯誤導向。

對垃圾焚燒行業(yè)來說，出于不同管轄范疇的行政管理，其目的都是要使焚燒項目依法依規(guī)地規(guī)范化運營。但因管轄范圍及其具備的技術思維重點不同，需要不同行政管理方基于工程基本規(guī)律的互相融合，而不是跨界忽視工程基本規(guī)律的監(jiān)督管理，更不可以用商業(yè)模式替代工程規(guī)則。此外，在垃圾焚燒項目市場競爭的背景下，容易造成各項目深層次經(jīng)驗的壁壘效應，需要行業(yè)內(nèi)組織、總結各方經(jīng)驗，為行政管理提供切實可行的管理規(guī)則。

（二）熱力循環(huán)的工程理論基礎

指導垃圾焚燒熱能轉換的基本工程理論是熱力學定律。熱力學確定了狀態(tài)參數(shù)溫度與溫標，熱力學第一定律確定了狀態(tài)參數(shù)內(nèi)能和焓，熱力學第二定律確定了狀態(tài)參數(shù)熵。這些定律集中體現(xiàn)在改善熱效率而建立的卡諾循環(huán)和卡諾定理，同時也是垃圾焚燒項目運行管理及工程分析的熱力學基礎?；诳ㄖZ循環(huán)的理論朗肯循環(huán)是熱力工程理論分析的重要工具，但在實際應用中其不能代替實際朗肯循環(huán)，因為實際朗肯循環(huán)是在理論朗肯循環(huán)基礎上，計入各項損失的循環(huán)過程。這種損失包括：（1）蒸汽動力循環(huán)本身的損失，主要有高壓蒸汽管道的散熱與節(jié)流損失、汽輪機內(nèi)部損失，還有給水泵有效能損失、系統(tǒng)漏汽損失等；（2）燃燒、傳熱過程的各項損失，主要有鍋爐不完全燃燒、散熱、燃燒氣體帶走熱量，氣—汽傳熱的有效能損失，冷凝器中的有效能損失，機械、電機、輔助設備等的能量損失；（3）實際運行管理過程中需要避免或減少的損失。

（三）主蒸汽參數(shù)

經(jīng)濟效益是企業(yè)發(fā)展的基礎。提高熱經(jīng)濟性的工程途徑之一是提高以蒸汽初壓P0、初溫T0為主要代表的鍋爐循環(huán)熱效率ηt。但T0的提高受到鍋爐材質(zhì)、腐蝕及燃燒方式等諸多因素約束，保證層燃型垃圾焚燒鍋爐安全、可靠運行的T0是≤450℃。

蒸汽初壓力P0提高、機組進口蒸汽容積流量減小時，進汽流動損失、泄漏損失會對ηt產(chǎn)生明顯的影響（例如，某P0/T0=9.8 MPa/420℃的15 MW機組計算泄漏損失達到3.94%）。另外，從級間損失、熱損失兩項考慮，蒸汽壓力越高這兩項損失增加的比例會越大。特別是小功率機組的蒸汽容積流量偏小時，效率下降更明顯，甚至可能超過提高蒸汽參數(shù)帶來循環(huán)熱效率提高的效益。其基本規(guī)律在于：（1）P0與熱效率工況變化不是線性關系；（2）較高的蒸汽參數(shù)總是與較大的機組功率聯(lián)系在一起?？傊屠贌仩t而言，需要與規(guī)模效應、跨媒介效應、熵增原理，還有金屬材料、儀表等級、給水品質(zhì)等工程基礎綜合考量。

（四）垃圾焚燒系統(tǒng)設備的可靠性

可靠性是指，系統(tǒng)設備或元件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率或能力。其中，規(guī)定條件是指系統(tǒng)或產(chǎn)品所處的使用條件、環(huán)境條件與維護條件，包括機械條件、氣候條件、生物條件、物理條件和使用維護條件等。規(guī)定時間是指系統(tǒng)設備的使用時間、儲存時間等。規(guī)定功能一般指應具備的技術指標，包括用戶提出的指標和要求。垃圾焚燒系統(tǒng)設備的維護是在可靠性思想指導下進行的。

系統(tǒng)設備的可靠性是一個與時間有密切關系的量，符合使用時間越長系統(tǒng)越不可靠的工程規(guī)律。垃圾焚燒的可靠性工程是基于系統(tǒng)工程方法，運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計等可靠性數(shù)學工具，采用失效物理的分析方法和邏輯推理，進行系統(tǒng)設備的故障研究。通過對可靠性數(shù)據(jù)進行收集統(tǒng)計與定量分析，進行失效機理及其發(fā)生概率研究，進而對系統(tǒng)設備進行可靠性預測，可靠性設計，可靠性試驗、評估與檢驗，從而進行可靠性控制、可靠性維修并綜合權衡經(jīng)濟、功能等方面的得失，以完善質(zhì)量管理，并將可靠性提高到滿意程度。

（五）焚燒煙氣二英類控制

2005年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署化學品處發(fā)布《二英和呋喃排放識別和量化標準工具包》，其中將各種不同焚燒技術水平的焚燒設施劃分為四類（表1）。對照這四類劃分，我國采用層燃技術建設的生活垃圾焚燒項目是跨過第1、第2、第3類，采用“SNCR＋半干法＋干法＋活性炭噴射＋袋式除塵”為主的高可靠性組合工藝，這也是我國目前垃圾焚燒廠能有效控制二英類排放的技術保證。另一保證措施則是運行管理全過程的規(guī)范化管理。

五、垃圾焚燒評價體系

從安全、可靠、環(huán)保規(guī)范化運營等方面考量的垃圾焚燒等級評價系統(tǒng)正在成功應用并持續(xù)完善中。在此基礎上，按國家相關標準要求，從節(jié)能、減排、能效角度考量，國際先進、國內(nèi)領先與國內(nèi)優(yōu)秀三類指標的高效清潔焚燒評價體系也已成功應用。垃圾焚燒評價體系（包括生活垃圾焚燒廠等級評價系統(tǒng)與高效清潔焚燒評價系統(tǒng)）是根據(jù)現(xiàn)有相關標準，在住房和城鄉(xiāng)建設部指導下，由中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會（以下簡稱“中環(huán)協(xié)”）提出和執(zhí)行，并得到行業(yè)認可的評價體系。

（一）生活垃圾焚燒廠等級評價

生活垃圾焚燒廠等級評價，是在生活垃圾焚燒項目建設運行過程中，以遵法守規(guī)，實現(xiàn)常態(tài)化安全、可靠、環(huán)保控制指標為基準，推進所在省區(qū)乃至全國生活垃圾焚燒廠總體運行水平提升所進行的綜合評價。住房和城鄉(xiāng)建設部城市建設司以總結經(jīng)驗、推動行業(yè)規(guī)范化建設運行為目的，于2011年提出對生活垃圾焚燒廠進行等級評價，并委托中環(huán)協(xié)具體實施。2012年，中環(huán)協(xié)組織垃圾處理行業(yè)專家對當期運行的53座生活垃圾焚燒廠進行首次等級評價。此后，在對歷次評價經(jīng)驗總結基礎上，對等級評價的組織、原則和內(nèi)容，評價指標（以切實可行的定量指標為主，輔以定性評價指標），國家相關規(guī)定等方面進行改進，謹慎修訂不適宜的條款與指標。當前，采取垃圾焚燒主體自愿提出，中環(huán)協(xié)組織對其進行等級評價工作方式。至今，評選出近100個具有示范引領作用的項目，起到促進我國焚燒行業(yè)規(guī)范化建設運行管理的作用，得到行業(yè)普遍認可。

（二）高效清潔焚燒評價

生活垃圾清潔焚燒是指在現(xiàn)行法律框架內(nèi)，以保護人體健康和環(huán)境質(zhì)量為約束條件，以燃燒學、環(huán)境學、社會學的工程理論以及垃圾管理的辦法規(guī)定為基礎，用適宜的污染物控制指標與最佳可行工程技術裝備，通過科學的管理，減少垃圾的體積和危害，避免或減少焚燒過程的污染物，提高能源效率，實現(xiàn)生活垃圾常態(tài)化安全、可靠、環(huán)保、節(jié)能、減排與能效的焚燒處理。

獲得AAA級的垃圾焚燒廠，可依據(jù)《生活垃圾高效清潔焚燒評價指標體系標準》（T/HW 00026—2021），申請焚燒廠高效清潔焚燒評價。生活垃圾高效清潔焚燒管理指標涵蓋了工程管理、環(huán)境管理、生態(tài)文明等要求，包括焚燒工藝及裝備、煙氣惡臭噪聲污染物與CO控制、焚燒垃圾的資源和能源消耗、綜合利用與可靠性、清潔焚燒管理與生態(tài)環(huán)境五類指標。根據(jù)評價指標性質(zhì)，建立包括定量評價指標和定性評價指標的評價模式。根據(jù)基準值評價結果，分為清潔焚燒領先水平（Ⅰ級）、清潔焚燒先進水平（Ⅱ級）、清潔焚燒一般水平（Ⅲ級）三個等級。目前，國內(nèi)有兩個焚燒項目達到高效清潔焚燒Ⅱ級水平。

六、結論

我國生活垃圾焚燒行業(yè)在工程理論基礎、經(jīng)濟效益、行政管理、系統(tǒng)可靠性等驅動下，經(jīng)歷了起步探索、跨越式發(fā)展、穩(wěn)定成熟幾個階段。在此過程中，國內(nèi)代表企業(yè)在運行管理體制建立、企業(yè)文化建設、國產(chǎn)化裝備制造等方面作出很大貢獻。

我國生活垃圾焚燒行業(yè)已取得顯著成效，但在當前階段仍面臨一些新的發(fā)展形勢和挑戰(zhàn)，精細化運行管理水平的提高、提質(zhì)增效是其亟需解決的問題方向。按國家相關標準要求，從安全、可靠、環(huán)保、節(jié)能、減排、能效等角度考量并建立的生活垃圾焚燒評價體系，對于樹立具有示范引領的標桿項目，促進我國焚燒行業(yè)規(guī)范化建設、運行管理，引領行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要作用。

（責任編輯：張秋辰）