回首過去，在原生垃圾“零填埋”政策倒逼下，在政策、資本以及BOT、PPP運(yùn)營(yíng)模式助推下，無論從處理能力、監(jiān)管力度，還是從實(shí)際排放水平來看，以爐排爐為代表的生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在引進(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)生活垃圾特性，已取得顯著的成績(jī)。

截止到2022年底，我國(guó)垃圾焚燒處理能力超過美國(guó)、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%；我國(guó)垃圾焚燒技術(shù)、裝備已走出“國(guó)門”，為“一帶一路”國(guó)家等提供中國(guó)方案；在替代填埋減少甲烷排放方面，我國(guó)生活垃圾處理率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，人均溫室氣體排放量顯著低于美國(guó)、歐盟，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。展望未來，多種固廢協(xié)同焚燒處理已經(jīng)成為共識(shí)；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(shí)，對(duì)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。

中國(guó)（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(shì)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(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)生活垃圾特性，進(jìn)行了大量創(chuàng)新已經(jīng)形成具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)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(guó)作為最大的發(fā)展中國(guó)家，生活垃圾處理領(lǐng)域市場(chǎng)開放程度高，生活垃圾焚燒發(fā)電處理產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入快速發(fā)展階段。隨著設(shè)備制造、建設(shè)運(yùn)營(yíng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)逐步積累，我國(guó)在這一行業(yè)的優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)。

01生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展迅速

生活垃圾焚燒是實(shí)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(jìn)城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)升級(jí)，2021年2月22日，國(guó)務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見（國(guó)發(fā)〔2021〕4號(hào)）中，提出“加快城鎮(zhèn)生活垃圾處理設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)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(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠處理量達(dá)到 9.6x105 t/d（圖1），垃圾焚燒處理能力超過美國(guó)、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(guó)內(nèi)地有 50 多家公司從事生活垃圾焚燒發(fā)電投資運(yùn)營(yíng)，大部分為上市公司，既有中央企業(yè)，也有地方國(guó)有企業(yè)；既有國(guó)有企業(yè)，也有民營(yíng)企業(yè)；既有國(guó)內(nèi)上市企業(yè)，也有境外上市企業(yè)。按照 2020 年投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒處理能力估算，前 20 家公司合計(jì)約占市場(chǎng)份額 2/3。我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)、裝備已經(jīng)形成國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，具備“走出去”優(yōu)勢(shì)，可以為“一帶一路”國(guó)家等提供中國(guó)方案。

圖1 2005-2022 年我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)電廠處理能力

02中國(guó)（內(nèi)地）生活垃圾處理率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰

根據(jù)IPCC國(guó)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(xiàng)，如表1所示。廢棄物處理的溫室氣體統(tǒng)計(jì)估算主要包括4項(xiàng)，如表2所示，即固體廢物（簡(jiǎn)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(jì)在能源領(lǐng)域，對(duì)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(jì)在廢棄物領(lǐng)域。

表1 IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南主要領(lǐng)城

表2 IPCC 國(guó)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(guó)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(jìn)步。

根據(jù)住建部城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)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(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾填埋處理量降至0.9x108t，焚燒處理量達(dá)到2.1x108t。回收利用后的生活垃圾填埋處理比例降至 30%，如圖2所示。

按照我國(guó)生活垃圾特性，生活垃圾填理場(chǎng)每噸垃圾產(chǎn)生甲烷量約為50kg（相當(dāng)于填埋氣體150m3），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 1t垃圾相當(dāng)于排放二氧化碳當(dāng)量1t。填埋場(chǎng)甲烷產(chǎn)生量峰值出現(xiàn)在2017年前后，填埋場(chǎng)甲烷平均收集率按照25%計(jì)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(guó)生活垃圾填埋與焚燒處理量

圖3 2006-2023 年我國(guó)生活垃圾填埋處理溫室氣體排放量

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

圖4 我國(guó)與其他國(guó)家人均生活垃圾填埋處理溫室氣體排放量比較

03生活垃圾焚燒發(fā)電發(fā)展水平分析

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

圖5 2016-2022 年我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電裝機(jī)及發(fā)電量

我國(guó)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(tái)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(guó)內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠平均單臺(tái)規(guī)模大于500t/d，明顯高于日本、歐洲，略高于美國(guó)。

盡管我國(guó)內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)廠垃圾熱值大多數(shù)低于7535kJ/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(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，普遍采用預(yù)熱一次風(fēng)進(jìn)行焚燒處理，即我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)電廠普遍存在自身用熱需求。

我國(guó)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(jìn)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(guó)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(duì)數(shù)量還是相對(duì)比例都遠(yuǎn)高于歐洲。

按照歐盟垃圾焚燒廠能效評(píng)價(jià)指標(biāo) R1 計(jì)算要求，把垃圾焚燒發(fā)電廠廠用熱納入余熱利用，則我國(guó)大多數(shù)生活垃圾焚燒發(fā)電廠綜合能效指標(biāo) R1 達(dá)到 65% 以上，處于國(guó)際先進(jìn)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?yàn)楦邷胤贌菀追诌x進(jìn)而得到充分回收利用。2004 年瑞士就已經(jīng)實(shí)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(dá)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(jì)。因此，瑞士專家感嘆，金屬單獨(dú)收集以前是正確的，今天看來可能是錯(cuò)誤的！

2020 年以來，鋁、銅等金屬價(jià)格大幅度上漲，也帶動(dòng)爐渣回收效益的增加。目前爐渣回收利用市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，焚燒爐渣回收利用的競(jìng)標(biāo)價(jià)格屢創(chuàng)新高，如果爐渣以 140 元/t 估算，相當(dāng)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(shí)現(xiàn)了固廢到城市礦產(chǎn)的蛻變。

我國(guó)內(nèi)地生活垃圾焚燒發(fā)電廠監(jiān)管、排放達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。生活垃圾焚燒發(fā)電廠普遍實(shí)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(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)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(xiàng)常規(guī)污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)日均值數(shù)據(jù)為考核指標(biāo)，同時(shí)規(guī)定了爐溫控制不低于 850 ℃ 的限值。這是我國(guó)首次對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠使用實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行執(zhí)法監(jiān)管。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部通報(bào)，2022 年第一、二季度我國(guó)內(nèi)地已有 811 家生活垃圾焚燒發(fā)電廠（簡(jiǎn)稱“焚燒廠”）通過生態(tài)環(huán)境部建立的統(tǒng)一平臺(tái)向社會(huì)主動(dòng)公開自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。2022 年上半年，全國(guó)焚燒廠 5 項(xiàng)常規(guī)污染物日均值達(dá)標(biāo)率為 99% 以上；爐溫達(dá)標(biāo)率（1 d 內(nèi) 5 min 均值不達(dá)標(biāo)不超 5 次）為 100%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，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(shí)改正，包括 1 家垃圾焚燒發(fā)電廠“CEMS維護(hù)”標(biāo)記時(shí)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(biāo) 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(biāo) 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(shí)際排放水平，與我國(guó)電力、化工、水泥、鋼鐵等其他行業(yè)相比或者與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)同行業(yè)相比都處于先進(jìn)水平。

04生活垃圾焚燒處理發(fā)展趨勢(shì)

多種固廢協(xié)同焚燒處理已經(jīng)成為共識(shí)。由于歷史原因，我國(guó)生活垃圾焚燒廠規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)主要針對(duì)生活垃圾，這種狀況正在發(fā)生改變。生活垃圾焚燒廠服務(wù)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(shí)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(huì)（CEWEP）統(tǒng)計(jì)，2020 年，歐洲 504 座在運(yùn)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(yù)測(cè)，到 2035 年歐洲垃圾焚燒量將達(dá)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(guó)臺(tái)灣有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，2021 年臺(tái)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(tái)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(dá) 45%。此外，事業(yè)廢棄物也是臺(tái)灣生活垃圾焚燒廠重要收入來源，事業(yè)廢棄物收費(fèi)單價(jià)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(dá) 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(dá) 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(shí)。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(jì)性就差；沒有規(guī)模，環(huán)保措施也就難以落實(shí)。這次新冠肺炎疫情給我國(guó)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(gè)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(shí)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(guó)、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(duì)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(yīng)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(jì)在能源領(lǐng)城，對(duì)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(jì)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(jiǎn)稱“BC”）產(chǎn)生源，根據(jù)國(guó)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(yīng)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(duì)全球溫室效應(yīng)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(huì)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。

徐海云

現(xiàn)任中城環(huán)境總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師。長(zhǎng)期從事生活垃圾處理設(shè)計(jì)、咨詢、規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)及科研工作。先后主持或參加生活垃圾處理“八五”、“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目、“十一五”以及“十二五”科技支撐項(xiàng)目。負(fù)責(zé)或參加多項(xiàng)生活垃圾處理工程、生活垃圾處理有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制及多項(xiàng)生活垃圾處理國(guó)際合作研究項(xiàng)目。

編輯：李丹