對生活垃圾焚燒發(fā)電廠效能變化的思考與建議

王麗娜?王晰?鄭金亞?李玉春

自2020年5月1日起，新版《北京市生活垃圾管理條例》正式實施，北京市生活垃圾分類步入法制化、系統(tǒng)化、常態(tài)化軌道。北京市以首善標(biāo)準(zhǔn)全面推進(jìn)垃圾分類工作，穩(wěn)步實現(xiàn)源頭減量成效明顯、家庭廚余垃圾分出量穩(wěn)中有升、生活垃圾處理結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的良好局面。

生活垃圾處理設(shè)施作為垃圾分類全鏈條分類投放、分類收集、分類運(yùn)輸、分類處理的最后一環(huán)，不僅是環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施體系的重要組成部分，更是推動垃圾分類制度有效實施的基礎(chǔ)保障。全面掌握其運(yùn)行狀況，有利于完善垃圾分類系統(tǒng)，進(jìn)一步助力綠色可持續(xù)發(fā)展。2020年12月9日，《自然》發(fā)表的最新研究顯示，建筑、道路、汽車等人造物體的質(zhì)量現(xiàn)已超過地球上的生物總量，人為質(zhì)量的大部分來自建筑與道路，其他還包括塑料和機(jī)器，而塑料的質(zhì)量是動物總量的兩倍。自然界中原有降解物質(zhì)的方式已經(jīng)無法全量處理快速產(chǎn)生的垃圾，因此焚燒處理在實現(xiàn)垃圾減量化、資源化、無害化方面發(fā)揮著舉足輕重的作用，而生活垃圾焚燒發(fā)電廠是垃圾分類處理中最重要的末端處理方式。實行垃圾分類后，北京市生活垃圾焚燒發(fā)電廠積極順應(yīng)新形勢，以務(wù)實姿態(tài)奏響“綠色旋律”。

一、焚燒設(shè)施處理基本情況

截至2022年年底，北京市有12座生活垃圾焚燒發(fā)電廠，均采用爐排爐設(shè)計，總設(shè)計處理能力約為1.7萬t/d，焚燒處理能力占無害化處理能力比重為52%。《關(guān)于加快推進(jìn)城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國辦函〔2022〕7號）中提出，2025年城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要目標(biāo)是城市生活垃圾焚燒處理能力占無害化處理能力比重達(dá)到65%左右。根據(jù)生活垃圾清運(yùn)量統(tǒng)計結(jié)果，2019—2022年實行垃圾分類前后，全市生活垃圾進(jìn)入焚燒處理設(shè)施的清運(yùn)量分別為524萬t、488萬t、499萬t和517萬t，焚燒處理量占比垃圾無害化處理量分別為56%、61%、64%和70%，焚燒處理比例持續(xù)提升，垃圾處理結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。

實行垃圾分類后，進(jìn)入生活垃圾焚燒發(fā)電廠的垃圾類別發(fā)生了變化，由混合垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌蛷N余垃圾（主要是家庭廚余垃圾和餐廚垃圾）處置后的生化殘渣，間接推動了生活垃圾焚燒設(shè)施摻燒沼渣、生化殘渣、污泥、濃縮液等廢棄物技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了焚燒處理能力共用共享。實際上，從近兩年垃圾焚燒發(fā)電廠處理量來看，本市焚燒發(fā)電廠承擔(dān)著約70%以上的垃圾（含其他垃圾、生化殘渣、污泥等）處理任務(wù)。

二、焚燒發(fā)電的效能變化

由于進(jìn)廠物料的類別發(fā)生了變化，生活垃圾焚燒發(fā)電廠的入爐垃圾的熱值也隨之改變。根據(jù)能量守恒定律，采用蒸汽量及焓值、入爐垃圾量及鍋爐效率等參數(shù)利用反推法推算出生活垃圾焚燒發(fā)電廠的入爐垃圾熱值，綜合垃圾分類前后的推算結(jié)果可知，2022年全市焚燒廠入爐垃圾熱值平均約為7397kJ/kg，較2021年、2020年和2019年分別升高2.61%、8.62%和10.22%。垃圾熱值是影響垃圾焚燒發(fā)電量的關(guān)鍵因素之一，生活垃圾熱值提高是噸垃圾發(fā)電量提升的主要原因。2022年，全市生活垃圾焚燒發(fā)電廠平均噸垃圾發(fā)電量約為439kW·h，較2021年、2020年和2019年分別提高5.53%、8.93%和20.27%。這表明近幾年在設(shè)施整體運(yùn)行平穩(wěn)情況下，隨著垃圾分類后入廠垃圾類別的變化，入爐垃圾熱值升高，噸垃圾發(fā)電量同步升高，焚燒發(fā)電廠的效能穩(wěn)步提升。同時，根據(jù)焚燒廠月報統(tǒng)計，垃圾分類后爐渣產(chǎn)率和熱灼減率均有所降低，表明垃圾燃燒更加充分、燃燒效果更佳，有利于焚燒爐渣的再利用（表1）。據(jù)統(tǒng)計，2022年爐渣資源化利用率達(dá)75%，焚燒爐渣資源化利用程度不斷提高。當(dāng)焚燒爐長時間處于高熱負(fù)荷狀態(tài)，會加劇爐膛結(jié)焦現(xiàn)象等問題，需要采取增大焚燒爐換熱面積、調(diào)整風(fēng)量和風(fēng)溫、耐火澆注料改造、滲瀝液回噴等多種方式減輕對焚燒爐運(yùn)行的負(fù)面影響。

表1 垃圾分類前后全市焚燒廠平均爐渣產(chǎn)率和熱灼減率變化

三、生活垃圾焚燒發(fā)電廠的環(huán)保效益分析

2022年全市生活垃圾焚燒發(fā)電總量約27億度，較2021年、2020年和2019年分別增長8%、17.39%、28.57%。以北京市火力發(fā)電廠每產(chǎn)生1度電需約0.2kg標(biāo)準(zhǔn)煤的經(jīng)驗值為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)換算可知，2022年生活垃圾焚燒廠產(chǎn)出的總電量相當(dāng)于節(jié)約約54萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。2022年垃圾焚燒處理量約626萬t，按照減量率75%換算，節(jié)約填埋庫容約597萬m3，直接有效地減少了土地資源耗減。由此可見，生活垃圾焚燒發(fā)電廠節(jié)能效果持續(xù)提升。同時，環(huán)保控制活性炭投加量穩(wěn)中略升，環(huán)保控制力度加大，環(huán)保效益得到保障。

四、協(xié)同處置生化殘渣、沼渣的挑戰(zhàn)

隨著垃圾分類工作的不斷深入，家庭廚余垃圾分出量增長迅速。實行垃圾分類后，雖然廚余垃圾和其他垃圾分開，可生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為終端處理設(shè)施開始協(xié)同處理廚余垃圾處置后的生化殘渣、沼渣等，加之填埋處理量的減少，使得分類前后焚燒處理量基本保持穩(wěn)定。

對北京市具有代表性的6座生活垃圾焚燒發(fā)電廠調(diào)研后，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，生化殘渣處理量占比在12.51%～42.45%，占比差異大，但焚燒處理效果均有一定的提升（表2）。

表2 2022 年北京市6 座生活垃圾焚燒發(fā)電廠處理量

目前，廚余垃圾處理設(shè)施還不是垃圾分類處理的末端處理設(shè)施，其減量化和資源化利用效果有待提升，大量的生化殘渣需要進(jìn)入焚燒設(shè)施進(jìn)行處理。有研究表明，隨著廚余垃圾摻燒比例的減小，噸垃圾發(fā)電量和總發(fā)電量整體都表現(xiàn)為增加的趨勢，但從保證焚燒爐的處理量不變的角度考慮，廚余垃圾的摻燒比例不宜低于30%，因此，需進(jìn)一步開展廚余垃圾與農(nóng)林廢棄物的協(xié)同處理方式和資源化產(chǎn)品應(yīng)用的探索，增加處理工藝降低生化殘渣、沼渣等的含水率。建議各焚燒發(fā)電廠在15%～40%內(nèi)根據(jù)實際情況控制最適合的殘渣焚燒摻混比例，實現(xiàn)廚余垃圾資源化利用最大化，以及焚燒爐穩(wěn)定性和環(huán)境控制水平的提升。

五、思考與建議

作為城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施，未來的生活垃圾焚燒發(fā)電廠將承擔(dān)摻燒部分殘渣、沼渣、濃縮液等廢棄物的任務(wù)，垃圾分類實施后已積累了設(shè)施間協(xié)同處置經(jīng)驗，為發(fā)揮環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同處置功能、打破跨領(lǐng)域協(xié)同處置機(jī)制障礙、實現(xiàn)焚燒處理能力共用共享打下堅實基礎(chǔ)。同時，也將進(jìn)一步推動廚余垃圾處理設(shè)施技改升級的步伐，提升生化處理的資源化利用程度，助力垃圾分類處理成效再提升。

垃圾分類是精益求精的過程，為持續(xù)提升垃圾分類成效，實現(xiàn)垃圾分類處理環(huán)節(jié)中焚燒處理設(shè)施的減負(fù)增效，建議從以下三個方面提升：（1）廚余垃圾生化處理技改升級方案要充分考慮產(chǎn)出更多可資源化利用的產(chǎn)品，有效減少殘渣量，從而控制焚燒發(fā)電廠的摻燒比例，有利于焚燒爐運(yùn)行穩(wěn)定；（2）從源頭控制廚余垃圾含水率，生化殘渣進(jìn)入焚燒處理前進(jìn)行脫水預(yù)處理，降低含水率，提高料倉內(nèi)發(fā)酵效果，同時有利于滲瀝液收集處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；（3）引導(dǎo)焚燒爐渣資源化利用，全面實現(xiàn)零填埋，優(yōu)化生活垃圾焚燒發(fā)電廠配套殘渣填埋場管理使用，使其兼具生活垃圾應(yīng)急處理功能，有效提升城市生活垃圾處理抗風(fēng)險能力，增強(qiáng)城市韌性。

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（責(zé)任編輯：張秋辰）