垃圾分類對焚燒發電產業造成的影響及行業發展分析

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14億的發展中國家，經濟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，已經達到“垃圾圍城”的地步，受到國家層面的關注也越發顯著。根據國家統計年鑒表述，我國的垃圾年產生量排名世界第二位，總量高達2.28億t，國家出臺了一系列有利于垃圾分類的規章制度和測量標準[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制度的制定標準，且在全國各地進行模式化推廣的分類模式，并以上海為例進行了強制生活垃圾分類的試點措施，產生的有效回收率達到了35%甚至更高。基于產生良好體驗，進一步對46個市級單位進行以上措施，望以此改變傳統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的資源轉發方向更改，并開展可持續的發展道路[2]。以上政策的實施和迫切的環境資源需求促使我國的垃圾焚燒發電產業高速發展，整體發電量在“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，至此我國不得不進行新一輪的垃圾資源革命[3]。本文從我國垃圾焚燒發電行業的建設歷史出發，整理其時代機遇和面臨的發展問題，多角度對生活垃圾和焚燒發電產業的潛在要素進行剖析，以期實現我國可持續發展階段目標。

一、發展歷程

（一）垃圾焚燒廠發展歷程

深圳市市政環衛處理廠于1985年最新引進的垃圾處理焚燒爐，單臺總處理量為150t/d，由此開啟了我國的垃圾焚燒發電業務之始。高速發展至今，從47家經過十多年的發展，到2018年已完成建設并實際運行在內的焚燒爐共計331座，處理當量已超過36.36萬t/d。至2019年4月底有428家垃圾焚燒發電廠投入運行,并有216家垃圾焚燒發電廠正處于建設過程，單廠處理規模從2003年的319t/d發展到2018年的1101t/d[4]。

（二）垃圾焚燒發電工藝

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、季節因素等多種干擾，進而引發焚燒不穩定、低效、高污染等多種問題。為改良當前簡陋條件下的垃圾焚燒發電現狀，我國開始采取的方式為燃煤輔助發電以趨近飽和燃燒發電目的。當前較為實用的兩種垃圾焚燒發電方式流化床焚燒技術和爐排爐焚燒發電技術，以近10年的發展情況來看，爐排爐焚燒發電產生了超越正常曲線的發展路徑，而流化床焚燒發電技術則由于自身缺陷表露的不足逐漸被市場淘汰[5]。

二、垃圾分類現狀及對焚燒發電業影響

（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70%。（2）中餐特有的烹飪方式使我國的餐食垃圾有機廢料占比高達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，但目前依然遠低于預期。垃圾的分類處理即將迎來更精細化的分流處理方式，當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生源

以文獻調研的方式獲取居民區、辦公區、校園、商業區、農貿市場5類城市生活垃圾主要產生源的組分及物理性質特征如下：通常居民區產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；校園垃圾以區域進行分流分類，具體劃分為宿舍、教學、食堂三個區域，其中宿舍區和居民區產生的生活垃圾有相似性，但廚余比例相對居民區較低，教學區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，食堂區垃圾則以廚余垃圾為主；商業區垃圾產生量同人流量呈正相關，但由于該區域人流量隨時間波動劇烈，人均垃圾產生量數據匱乏復雜，每種類型商鋪的垃圾產生量和垃圾種類都各不相同組成復雜；農貿市場垃圾以廚余類為主，兼有部分食品包裝袋等。依據現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）分類方法對不同業態垃圾物進行組分，歸類獲得分類垃圾組分比例見表2。

表2 不同業態分類垃圾物理組成 單位：%

（三）現存垃圾分類存在現實問題

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，依然存在一些現實性缺陷：其一，垃圾分類的標準模糊，實操性不強。不同地區所制定的垃圾分類標準也存在著較大的差別，這就導致經常往返于不同地區的群體在執行中存在一定的困惑。民眾在實際生活中也難以區分具體生活垃圾該如何投放，從而導致為后續的垃圾分類工作帶來更大的困擾。其二，垃圾分類執法不嚴現象突出。治理的根本出發點在于引導民眾形成垃圾分類投放的良好習慣，因此，在初期必須要強化執法力度，提升民眾垃圾分類自覺性。然而，目前階段大多數地區的城市管理部門任務繁重、執法資源匱乏，垃圾分類執法任務艱巨，在一些情況下，只能被動選擇不規范執法。其三，社會化治理監管落實不到位，尚未健全有效法治保障基礎。就目前看來，垃圾分類處置不僅未能形成有效的行政執法監管體制，社會公眾的參與度也相對較低，監管合力無法有效凝聚。

以上三點均使垃圾分類工作在現今階段難以實現高效利用，以至于分類控制從而提高焚燒發電業發電產量難以從源頭上進行提升。

（四）垃圾分類對垃圾焚燒企業的影響

垃圾量減少將造成政府補貼收入和發電收入的減少，同時，垃圾分類使濕垃圾占比的減少，垃圾堆放發酵處置產生的滲濾液也減少，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、有害物質等幾種類別，簡單的區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，熱值有望維持穩定，設備運行穩定性提高，減少焚燒設備的維修/技改支出；熱值增加造成噸垃圾發電量增加。但噸發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，則會導致垃圾熱值超出焚燒爐的設計范圍，造成受熱面布置不夠、煙氣超溫等問題，造成鍋爐效率降低、損耗加大等負面影響，縮短使用壽命。根據上述假定，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上網電量，測算結果如圖1。

圖1 不同濕垃圾分類率下的入廠垃圾噸發上網電量

由上圖1可知，垃圾分類后，垃圾的含水率下降，垃圾的噸發電量有所提高，根據測算結果，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、垃圾焚燒發電行業未來機遇與挑戰

（一）垃圾分類后適應性提升

當前存在的垃圾分類方式正得到科學改良，對城鎮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電行業的資源浪費問題，提高可回收垃圾的利用率，這就要求我國的垃圾焚燒發電業革新各項技術他，尤其以終端處理技術為第一要義。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電行業的痛點，存在著明顯的資源流失問題。如以新標準實施生活垃圾分類措施，其燃燒熱值明顯提升，這是現代化垃圾焚燒廠實現可持續化的新難題。對于現階段明顯體現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，不穩定的垃圾回收量也為企業經營成本帶來巨大挑戰。全國各地的垃圾焚燒企業對濕垃圾的利用率表現不足，在創新技術的領域又無重大突破，制約了垃圾焚燒企業落地中小城市的發展路徑。根據國家統計數據，我國的餐廚垃圾年制造量已跨越3000萬t，就該數據的實際情況已向我國垃圾焚燒企業提出技術革命要求，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探索

我國中小城市因為垃圾焚燒規模不足，因而導致垃圾焚燒企業低于500t/d的基本盈利目的，或將使政府財政帶來更大的補貼壓力。分析不同濕垃圾分類率下，垃圾焚燒企業收益的變化得知，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發展計，以求避免焚燒企業的效益下降，建議垃圾焚燒企業與當地政府簽訂以滿足盈利標準的基本保障協議，并添加工業及礦化垃圾作為補充焚燒垃圾，強化焚燒企業的區域適應能力；垃圾分類造成垃圾處置產生的收益從焚燒項目轉移到濕垃圾處置項目，垃圾焚燒企業同樣可推動實現干垃圾的焚燒發電與濕垃圾的生化處理（厭氧產沼、堆肥等）的協同處置，以提升固廢產業鏈的協同發展。

（三）城市化下的礦化垃圾開采

從二十世紀九十年代起，我國以填埋為主的垃圾處理方式現存填埋規模已超越30億t。曾今的填埋地由于城市化擴張，土地價值得到極大的提升，各省市因發展要求不得不將過去的填埋土地引發的污染問題嚴格治理，采取的主要方式或多為重新開挖轉移污染物，處在這種環境下的城市治理者們，愈發重視垃圾的回收處理和可持續發展方式，工業及礦化垃圾的拓展積極性也會不斷釋放。

四、總結

（1）從1989年至今經過33年的發展，其發展軌跡逐年以強化態勢呈現。形成“焚燒為主,填埋托底”的垃圾末端處置格局，隨著城市居民燃氣化程度的提高和城市經濟的發展，生活垃圾所包含的熱值逐年增高，為城市垃圾焚燒發電行業帶來顯著經濟增益，具體從垃圾焚燒企業的生產規模、焚燒技術兩方面體現。垃圾分類處理這項可持續的國策要求我國垃圾焚燒企業不能局限于能量型回收格局，而是以過渡姿態向資源利用型回收發展。

（2）垃圾分類主要的特點是實現“干濕分離”，其對垃圾焚燒發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點，與政府簽訂保底協議能有效降低垃圾分類對焚燒企業的影響。

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

（4）現存垃圾焚燒企業依然較國際領域有著核心技術差距，在關鍵領域依然處于瓶頸狀態，隨著我國垃圾分類事業的逐年執行，垃圾焚燒行業將會迎來更好的發展機遇，同時，也要求更多的技術創新和產業轉移。