垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展推動中國內(nèi)地生活垃圾處理領(lǐng)域率先碳達峰

來源：《CE碳科技》微信公眾號

作者：中城環(huán)境 徐海云

中國（內(nèi)地）生活垃圾焚燒發(fā)電處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、優(yōu)勢顯著。以爐排爐為代表的生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)與工藝在引進、消化吸收的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國生活垃圾特性，進行了大量創(chuàng)新已經(jīng)形成具有較強競爭力的產(chǎn)業(yè)，與發(fā)達國家相比，我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)周期縮短了 1/2，建設(shè)投資減少到 1/3。中國作為最大的發(fā)展中國家，生活垃圾處理領(lǐng)域市場開放程度高，生活垃圾焚燒發(fā)電處理產(chǎn)業(yè)化進入快速發(fā)展階段。隨著設(shè)備制造、建設(shè)運營技術(shù)經(jīng)驗逐步積累，我國在這一行業(yè)的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)。

一、生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速

生活垃圾焚燒是實現(xiàn)垃圾處理衛(wèi)生無害化最快速、最有效的手段。2020 年全球新冠疫情大流行，在此期間，生活垃圾焚燒處理發(fā)揮了重要作用。為推進城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)升級，2021 年 2 月 22 日，國務院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見（國發(fā)〔2021〕4號）中，提出“加快城鎮(zhèn)生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)，推進生活垃圾焚燒發(fā)電，減少生活垃圾填埋處理”。到2022年底投入運行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠處理量達到 9.6x105 t/d（圖1），垃圾焚燒處理能力超過美國、日本、歐盟總和，約占全球生活垃圾焚燒發(fā)電處理能力的 60%。

目前我國內(nèi)地有 50 多家公司從事生活垃圾焚燒發(fā)電投資運營，大部分為上市公司，既有中央企業(yè)，也有地方國有企業(yè)；既有國有企業(yè)，也有民營企業(yè)；既有國內(nèi)上市企業(yè)，也有境外上市企業(yè)。按照 2020 年投入運行的生活垃圾焚燒處理能力估算，前 20 家公司合計約占市場份額 2/3。我國生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)、裝備已經(jīng)形成國際競爭力，具備“走出去”優(yōu)勢，可以為“一帶一路”國家等提供中國方案。

圖1 2005-2022 年我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠處理能力

 二、中國（內(nèi)地）生活垃圾處理率先實現(xiàn)碳達峰

根據(jù)IPCC國家溫室氣體清單指南編制要求，廢棄物處理作為重要溫室氣體排放源排在第 5 項，如表 1 所示。廢棄物處理的溫室氣體統(tǒng)計估算主要包括 4 項，如表 2 所示，即固體廢物（簡稱“固廢”）最終處置（填埋）、生物處理（包括堆肥處理和厭氧消化處理）、焚燒處理以及露天焚燒處理、廢水處理。需要特別說明的是，含有余熱利用的垃圾焚燒如垃圾焚燒發(fā)電溫室氣體排放統(tǒng)計在能源領(lǐng)域，對于沒有余熱利用的小型焚燒以及露天焚燒排放的二氧化碳統(tǒng)計在廢棄物領(lǐng)域。

表1 IPCC 國家溫室氣體清單指南主要領(lǐng)城

表2 IPCC 國家溫室氣體清單指南廢棄物處理涉及領(lǐng)域

生活垃圾填埋處理中的甲烷排放是廢棄物領(lǐng)域溫室氣體排放的主要部分，約占廢棄物溫室氣體排放量的 80%~90%。中國內(nèi)地在生活垃圾處理及其溫室氣體減排方面取得了巨大進步。

根據(jù)住建部城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)，生活垃圾填埋量從 2017 年開始下降；2020 年焚燒處理量超過填理處理量；2021 年，全國城鎮(zhèn)生活垃圾填埋處理量降至 0.9x108 t，焚燒處理量達到 2.1x108 t?；厥绽煤蟮纳罾盥裉幚肀壤抵?30%，如圖 2 所示。

按照我國生活垃圾特性，生活垃圾填理場每噸垃圾產(chǎn)生甲烷量約為 50 kg（相當于填埋氣體 150 m3），按照回收利用 25% 估算，甲烷溫室氣體系數(shù)取 25，也就是填埋 1 t 垃圾相當于排放二氧化碳當量 1 t。填埋場甲烷產(chǎn)生量峰值出現(xiàn)在 2017 年前后，填埋場甲烷平均收集率按照 25% 計算，其溫室氣體排放量為 1.7x108 tCO2eq，如圖 3 所示。

圖2 2006-2021 年我國生活垃圾填埋與焚燒處理量

圖3 2006-2023 年我國生活垃圾填埋處理溫室氣體排放量

對比全球主要發(fā)達經(jīng)濟體，目前回收利用后的生活垃圾填埋比例美國為 80%，歐盟為 48%；2021 年我國內(nèi)地人均生活垃圾填埋量為 64 kg，約為歐盟的 1/2、美國的 1/6。按照 IPCC 的同一口徑比較，2021 年我國生活垃圾處理領(lǐng)域人均溫室氣體排放量顯著低于美國（2019 年）、歐盟（2019 年），處于國際領(lǐng)先水平，如圖 4 所示。

圖4 我國與其他國家人均生活垃圾填埋處理溫室氣體排放量比較

三、生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展水平分析

中國（內(nèi)地）生活垃圾焚燒發(fā)電利用水平不斷提高。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年垃圾發(fā)電裝機 5.49x106 kW、發(fā)電量 3.13x1010 kWh，2022 年垃圾發(fā)電裝機 2.39x107 kW、發(fā)電量 1.27x1011 kWh，分別增長了 3 倍以上，如圖 5 所示。

圖5 2016-2022 年我國垃圾焚燒發(fā)電裝機及發(fā)電量

我國內(nèi)地生活垃圾焚燒余熱利用水平不斷提高。同樣條件下，單臺處理規(guī)模較大的垃圾焚燒發(fā)電廠余熱利用效率高于規(guī)模較小的垃圾焚燒發(fā)電廠。我國內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠平均單臺規(guī)模大于 500 t/d，明顯高于日本、歐洲，略高于美國。

盡管我國內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠進廠垃圾熱值大多數(shù)低于 7535 kJ/kg，但由于生活垃圾放置在垃圾池中堆置發(fā)酵 1 周左右，一方面使得廚余垃圾中大量水分滲出，從而提高入爐生活垃圾熱值，另一方面也可以改善入爐垃圾熱值均勻性，提高垃圾焚燒爐運行的穩(wěn)定性。此外，普遍采用預熱一次風進行焚燒處理，即我國生活垃圾焚燒發(fā)電廠普遍存在自身用熱需求。

我國內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐普遍采用中溫中壓參數(shù)（蒸汽溫度 400 ℃、壓力 4.0 MPa）。近幾年，為進一步提高發(fā)電效率，越來越多生活垃圾焚燒發(fā)電廠采用高參數(shù)余熱鍋爐（如中溫次高壓和中溫超高壓），目前我國內(nèi)地建成并投入使用高參數(shù)余熱鍋爐垃圾焚燒發(fā)電廠無論是絕對數(shù)量還是相對比例都遠高于歐洲。

按照歐盟垃圾焚燒廠能效評價指標 R1 計算要求，把垃圾焚燒發(fā)電廠廠用熱納入余熱利用，則我國大多數(shù)生活垃圾焚燒發(fā)電廠綜合能效指標 R1 達到 65% 以上，處于國際先進水平。

生活垃圾焚燒發(fā)電廠爐渣回收利用已經(jīng)成為可觀的收入來源。爐渣可以作為建筑材料得到回收利用，爐渣中金屬因為高溫焚燒而容易分選進而得到充分回收利用。2004 年瑞士就已經(jīng)實現(xiàn)了原生垃圾零填埋，回收利用后剩余垃圾全部采用焚燒處理并余熱利用，瑞士通過家庭分類收集回收的金屬總量不到 1/4，而從生活垃圾焚燒廠爐渣中回收的金屬量超過 3/4；源頭分類收集金屬成本高，鐵類金屬為 100 瑞士法郎/t，鋁質(zhì)罐的成本達到 1500 瑞士法郎/t，而生活垃圾焚燒廠爐渣回收金屬的成本幾乎可以忽略不計。因此，瑞士專家感嘆，金屬單獨收集以前是正確的，今天看來可能是錯誤的！

2020 年以來，鋁、銅等金屬價格大幅度上漲，也帶動爐渣回收效益的增加。目前爐渣回收利用市場競爭激烈，焚燒爐渣回收利用的競標價格屢創(chuàng)新高，如果爐渣以 140 元/t 估算，相當于生活垃圾焚燒發(fā)電廠獲得 30 元/t 的收入。焚燒爐渣是焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的固廢，由于其中金屬便于回收，其他成分可以作為建筑材料，真正實現(xiàn)了固廢到城市礦產(chǎn)的蛻變。

我國內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠監(jiān)管、排放達到國際先進水平。生活垃圾焚燒發(fā)電廠普遍實施“裝、樹、聯(lián)”。生態(tài)環(huán)境部制定的《生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動監(jiān)測數(shù)據(jù)應用管理規(guī)定》自 2020 年 1 月 1 日起施行。該規(guī)定明確了垃圾焚燒廠中顆粒物、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫、一氧化碳 5 項常規(guī)污染物自動監(jiān)測日均值數(shù)據(jù)為考核指標，同時規(guī)定了爐溫控制不低于 850 ℃ 的限值。這是我國首次對垃圾焚燒發(fā)電廠使用實時在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行執(zhí)法監(jiān)管。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部通報，2022 年第一、二季度我國內(nèi)地已有 811 家生活垃圾焚燒發(fā)電廠（簡稱“焚燒廠”）通過生態(tài)環(huán)境部建立的統(tǒng)一平臺向社會主動公開自動監(jiān)測數(shù)據(jù)。2022 年上半年，全國焚燒廠 5 項常規(guī)污染物日均值達標率為 99% 以上；爐溫達標率（1 d 內(nèi) 5 min 均值不達標不超 5 次）為 100%。經(jīng)統(tǒng)計，2022 年第一、二季度僅有 2 家焚燒廠存在輕微環(huán)境違法行為并及時改正，包括 1 家垃圾焚燒發(fā)電廠“CEMS維護”標記時間超 30 h，另一家垃圾焚燒發(fā)電廠某日一氧化碳排放日均值超標 0.004 倍。2022 年第三、四季度生活垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境違法情況僅有 1 家垃圾焚燒發(fā)電廠某日一氧化碳排放日均值超標 0.05 倍。

上述結(jié)果表明，生活垃圾焚燒發(fā)電廠無論從監(jiān)管力度還是實際排放水平，與我國電力、化工、水泥、鋼鐵等其他行業(yè)相比或者與發(fā)達國家和地區(qū)同行業(yè)相比都處于先進水平。

四、生活垃圾焚燒處理發(fā)展趨勢

多種固廢協(xié)同焚燒處理已經(jīng)成為共識。由于歷史原因，我國生活垃圾焚燒廠規(guī)劃設(shè)計時主要針對生活垃圾，這種狀況正在發(fā)生改變。生活垃圾焚燒廠服務范圍由單一生活垃圾延伸到與生活垃圾特性類似的其他廢棄物。與生活垃圾特性類似的工業(yè)垃圾、大件垃圾、農(nóng)林生物質(zhì)類垃圾（如秸稈）、城市污水廠污泥以及醫(yī)療垃圾（經(jīng)過消毒滅菌）等可統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)固體廢棄物集約化焚燒處理。

據(jù)歐洲垃圾焚燒協(xié)會（CEWEP）統(tǒng)計，2020 年，歐洲 504 座在運行的生活垃圾焚燒廠垃圾焚燒量為 1.01x108 t，其中生活垃圾約為 6.00x107 t，占 60%；其余 40% 是來自工商業(yè)的垃圾。CEWEP 研究預測，到 2035 年歐洲垃圾焚燒量將達到 1.42x108 t，生活垃圾以及來自工商業(yè)的垃圾各占約 50%。

根據(jù)我國臺灣有關(guān)方面統(tǒng)計，2021 年臺灣 25 座生活垃圾焚燒廠垃圾焚燒量為 6.363x106 t，其中生活垃圾（臺灣稱“家庭垃圾”）為 3.502x106 t，其余主要為事業(yè)廢棄物（來自工業(yè)、事業(yè)領(lǐng)域的垃圾），事業(yè)廢棄物占比達 45%。此外，事業(yè)廢棄物也是臺灣生活垃圾焚燒廠重要收入來源，事業(yè)廢棄物收費單價往往是生活垃圾的 1 倍以上。

以浙江省和河北省為例，2021 年浙江省生活垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾焚燒量為  2.300x107 t（數(shù)據(jù)來源于浙江省發(fā)改委），其中生活垃圾焚燒量為 1.574x107 t（數(shù)據(jù)來于住建部），占比為 68%，其余可能是工業(yè)垃圾等焚燒量占比達 32%；2021 年河北省生活垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾焚燒量為 1.479x107 t（數(shù)據(jù)來源于河北省發(fā)改委），其中生活垃圾焚燒量為 7.52x106 t（數(shù)據(jù)來源于住建部），占比為 51%，其余可能是工業(yè)垃圾等焚燒量占比達 49%，如圖 6 所示。

圖6 2021 年浙江省、河北省生活垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾焚燒量

區(qū)域協(xié)同、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展生活垃圾焚燒處理正在形成共識。生活垃圾處理設(shè)施沒有規(guī)模，難以有效管理；沒有規(guī)模，經(jīng)濟性就差；沒有規(guī)模，環(huán)保措施也就難以落實。這次新冠肺炎疫情給我國城鄉(xiāng)生活垃圾管理帶來重要啟示：生活垃圾收集處理要滿足環(huán)境衛(wèi)生、環(huán)保、資源利用 3 個功能，其中環(huán)境衛(wèi)生功能（收集處理過程無害化）是基礎(chǔ)功能，生活垃圾焚燒是實現(xiàn)垃圾處理衛(wèi)生無害化最快速、最有效的手段。美麗中國、生態(tài)文明都要求村鎮(zhèn)生活垃圾收集處理全覆蓋。因此，對于大部分地區(qū)，生活垃圾城鄉(xiāng)一體化適度集中焚燒發(fā)電處理是遲早要走的路。

從減少溫室氣體排放要求看，不應發(fā)展沒有余熱利用的小型焚燒。按照 IPCC 溫室氣體排放清單指南要求，含有余熱利用的垃圾焚燒如垃圾焚燒發(fā)電溫室氣體排放統(tǒng)計在能源領(lǐng)城，對于沒有余熱利用的小型焚燒以及露天焚燒排放的二氧化碳統(tǒng)計在廢棄物領(lǐng)域。此外，這類小型垃圾焚燒往往也是黑炭（Black Carbon，簡稱“BC”）產(chǎn)生源，根據(jù)國際氣候與清潔空氣聯(lián)盟的研究數(shù)據(jù)，黑炭的溫室效應是二氧化碳的 460-1500 倍，雖然其在大氣中的平均壽命只有 4-12 d，但其對全球溫室效應卻有著顯著影響。根據(jù)調(diào)查，目前全球約 51% 黑炭的來源是家庭做飯與取暖，也就說我們過去所說的“炊煙裊裊”所產(chǎn)生的。小型垃圾焚燒包括熱解、氣化都會產(chǎn)生大量的黑炭。試圖推行小型垃圾焚燒解決村鎮(zhèn)生活垃圾處理問題，本質(zhì)上與減碳背道而馳。

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       原文標題 : 垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展推動中國內(nèi)地生活垃圾處理領(lǐng)域率先碳達峰