“五位一體”理念賦能減污降碳
——深圳低碳型生活垃圾焚燒產業園區建設模式

吳浩，蔡建軍，彭曉為，鐘日鋼，焦顯峰

（1.深圳能源環保股份有限公司，廣東 深圳 518000；2.桂林電子科技大學 建筑與交通工程學院，廣西 桂林 541004；3.中南大學冶金與環境學院，長沙 410083；4.東莞職業技術學院，廣東 東莞 523000； 5.惠州深能源豐達電力有限公司，廣東 惠州 516000）

城市垃圾治理是生態文明建設的重要內容，是踐行“兩山”理論的重要方向，也是“滿足人民對美好生活的向往”的工作重點[1]。

深圳能源環保股份有限公司（簡稱深能環保）建成的龍崗能源生態園是國內單體最大的垃圾發電項目之一，垃圾處理能力為5000t/d，該項目助力深圳市實現末端生活垃圾的全量焚燒處置，助力深圳市龍崗區創建“兩山”實踐創新基地、打造中國首個生態低碳發展樣本。

垃圾焚燒發電作為固體廢物處理行業的重要抓手，已然成為城市可持續發展和新型城鎮化建設不可或缺的重要基礎設施和重要基本公共服務[2]。隨著“雙碳”目標的提出，我國生態文明建設進入了推動減污降碳協同增效、促進經濟社會發展全面綠色轉型、實現生態環境治理協同升級的新時代[3]。破解以往垃圾焚燒行業單純依靠規模擴張、管理粗放、運行效率不高、鄰避效應突出的發展瓶頸，深刻踐行碳達峰碳中和、“無廢城市”建設、數字化轉型、新基建以及中國制造2025 等國家戰略，已然成為垃圾焚燒發電行業邁向高質量發展的必然選擇。

1 關鍵技術創新

1.1 高效清潔焚燒發電技術

深能環保多年來通過消化吸收國外先進垃圾焚燒關鍵技術，自主研發了國產化垃圾焚燒爐排技術裝備，成功開發了應用全球單爐最大的1100t 級大型焚燒爐排裝備，突破國際同類產品規模和技術，高度適應我國特有的垃圾組分復雜、低熱值、高含水率的特點。首次應用了高頻感應重融技術，實現了受熱面高溫防腐技術突破（目前已達到600℃），解決了行業高能效利用及鍋爐長周期穩定運行的“卡脖子”問題。持續突破高參數發電技術，擁有“中溫中壓、中溫次高壓、次高溫次高壓、中溫超高壓再熱”等全系列余熱鍋爐設計技術，顯著提高了發電效率，最高實現噸垃圾發電量達700 度以上，煙氣排放量比國內其他同類型機組減少約20%，大大節約能耗、減少排放總量。在煙氣治理方面，靈活采用5 段式、6 段式和7 段式煙氣凈化組合工藝，適應不同地區的環保排放要求。其中最先進的7 段式組合工藝“SNCR+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵+濕法脫酸+SCR”，可實現煙氣排放指標全面優于歐盟標準2010/75/EU，創造了世界領先的“深圳標準”——《生活垃圾處理運營規范》（SZDB 233—2017），實現超潔凈排放。

1.2 精準管控技術

精準管控的核心理念是設備全生命周期管理，利用互聯網、物聯網、私有云等技術，集成行業標準、企業標準、產品標準和行為標準，通過對人、機、物的全過程控制，實施生產的標準化管理，提高管理效能[4]。深能環保通過自主研發垃圾焚燒廠信息化系統（簡稱WIS 系統），將企業管理理念和模式系統化、生產管理模式標準化，可實現對全國100 多個不同項目間的對標管理和設備狀況的在線分析、遠程診斷，以及計劃預算、滾動預測、執行監控和績效評價等全過程管理，垃圾焚燒線長周期穩定運行達431 天以上，實現“老廠如新廠、新廠樹標桿”，保證電廠始終處于最佳經濟運營狀態。圍繞節能降耗的要求，研發生產精準管控系統，建立能耗管理中心，根據能耗在線監測和用能分析發現潛在問題，及時維修排查保證系統處于最佳節能運行狀態，可實現上網電量提高5%、綜合耗水率小于5.0kg/（kW·h）、發電補水率低至2.5%、設備可靠性提高20%—30%，實現全公司噸垃圾發電量、售電量全國排名前列。

1.3 數智融合技術

按照“管理規則化、規則標準化、標準信息化、信息數字化、數字智能化”方針，深能環保用數字要素強基賦能，打造綠色能源“燈塔”工廠。深度運用大數據、機器學習和深度神經網絡等技術，實現焚燒爐大數據燃燒智能控制、智慧煙氣預控、設備智能診斷。采用AI 智能算法和大數據模型，對垃圾焚燒典型污染物實行超低排放控制，通過在線反饋實現環保藥劑的精準控制，有效減少環保藥劑粗放式浪費，熟石灰、活性炭和氨水消耗量降幅達到20%左右，有效降低生產間接碳排放。結合智慧能源和“燈塔”工廠的遠景規劃，開展數字孿生電廠建設、正向BIM 三維建模、位置感知服務機器人、知識圖譜型機器人、協作專業機器人等開發應用；以傳感技術為基礎，以先進控制系統、智能視頻監控系統、精準定位系統、圖像傳輸系統、分布式系統為輔助，構建運營智慧管理中心，實現遠程監控、遠程指揮調度等應急管理。

1.4 低碳循環技術

深能環保持續強化產業協同和低碳技術應用。按照治理高效協同、資源高效循環、能源高效利用的理念，開展生活垃圾、市政污泥、廚余垃圾、醫療廢物、陳腐垃圾等協同共治的“焚燒核”“焚燒+”新模式技術研究，實現物質流和能量流的高效梯級利用。其中，以研發的廚余垃圾“三相分離+固相焚燒+液相厭氧”工藝技術為例，可以實現廚余垃圾處理設施與垃圾焚燒發電廠一體化建設，共用垃圾焚燒發電廠部分污水處理設施，減少占地面積50%以上，減少投資60%以上，同時可實現能量和物質梯級利用，提高能源利用效率，增強碳減排效益，達到設施共建、資源共享、能源共通、生產互助、和諧共生的領先效能，逐步構建城市大固廢協同一體化治理體系，建立起固廢治理集約、高效發展的新模式。

1.5 共建共享技術

垃圾焚燒設施選址難、落地難一直是困擾行業發展的難題[5]，為實現與周邊街區睦鄰共生，深圳環保轉變“單一垃圾焚燒發電”的傳統模式，在技術最優基礎上，率先提出將垃圾焚燒發電廠打造成為集“生活垃圾焚燒發電+科普教育+休閑娛樂+工業旅游”四位一體的現代化能源生態園，并成功入選2021 年國家發展改革委發布的《深圳經濟特區創新舉措和經驗做法清單》。建筑外觀上，垃圾焚燒發電廠采用去工業化設計，由簡單工業廠房向環境和諧地標建筑轉變，科技賦能工業建筑實現碳中和。其中，深圳龍崗能源生態園廠房頂部采用BIPV 建筑光伏一體化最新技術，光伏組件和屋面板合為一體安裝，即解決了屋面防水抗風問題，延長了屋面的使用年限，又增加了光伏發電容量，可實現在運行期25 年內年平均發電量為338.23 萬kW·h，25 年節省標煤37 038t、CO2減排83 589t。光伏發電不僅可供園區使用，也可供園區周邊社區使用，實現共治共享。

2 實施效果及經驗啟示

2.1 碳減排實施成效

以龍崗能源生態園為例，每年可以實現碳減排量約28 萬t（見下表）。計算依據如下：

龍崗能源生態園碳減排量

（1）龍崗能源生態園啟動至今，累計處理生活垃圾849.70 萬t，發電量46.64 億度，相比燃煤發電減少化石燃料消耗，相比填埋減少甲烷等溫室氣體排放，合計二氧化碳減排量為107.06 萬t，折合減排量為20.98 萬t/a。

（2）龍崗能源生態園屋頂采用BIPV 建筑光伏一體化技術，年平均發電量為338.23 萬kW·h，相比燃煤發電減少化石燃料消耗，25 年運行期內可實現二氧化碳減排83 589t，折合減排量為3344t/a。

（3）通過“海綿城市”設計，直接吸收二氧化碳，折合減碳量為2445t/a。

（4）通過采用市政中水作為生產用水，年節約自來水水源200 萬m3，折合減碳量為24 640t/a。

（5）將污水處理站的沼氣進行回收發電，折合減碳量為6007t/a。

（6）爐渣產生量為333 000t/a，通過制造爐渣磚，相比蒸壓粉煤灰制磚減少碳排放量32 967t/a。

2.2 經驗啟示

垃圾焚燒發電廠未來將成為銜接社會系統生產、生活中驅動價值流動和循環增值的重要樞紐，深能環保提出的集“清潔高效、精準管控、數智融合、低碳循環、共建共享”的五位一體垃圾焚燒智慧低碳新模式充分與生態融合、與城市共生，具有廣泛的適用性和可推廣性，有助于推動我國垃圾焚燒行業綠色、低碳、智慧、可持續發展，助力打造美麗中國（見下圖）。

垃圾焚燒智慧低碳“五位一體”新模式

隨著“雙碳”目標的實施，固廢行業亟須轉變思路，從注重末端治污進入系統優化，由達標排放進入資源循環的升級轉變中。以清潔高效為基礎、以數字智能為動力、以價值增值為目標，固廢行業可通過產業協同，成為具有資源高效利用、能源梯級利用、生產流程優化、產業結構升級、綠色生活轉變的天然低碳屬性，由過去廢棄物的“終點站”轉變為支撐產業和城市物質、能量、價值流動的“中轉站”。

3 展望

城市固體廢物治理作為生態文明建設的重要內容，不僅要實現“無廢”目標，更要實現低碳治理，從更加宏遠的目標驅動技術和模式進步。因此，樹立大固廢全周期閉環管理理念，優化智慧能源系統配置，支撐城市固廢向協同低碳高效能源化/資源化方向發展，是固廢“雙碳”目標發展的必然要求，未來可從以下三個方面持續提升。

（1）創新節能、用能技術，依托大數據、物聯網、人工智能等先進技術，強化生產運營降本增效管理，打造智慧電廠。

（2）穩步提升高參數焚燒技術能力，加強“低碳”“負碳”技術研發，建立固體廢物處理領域碳權交易技術基礎。

（3）構建多源固體廢物協同處理體系，實現能量/物質梯級利用，提高焚燒能源中心綜合能源效率。