垃圾分类对焚烧发电产业造成的影响及行业发展分析

深圳市宝安湾生活垃圾分类处理有限公司 刘轶男

做为人口超14亿的发展中国家，经济体量跃居世界第二并伴随着城市化脚步的加速，生活垃圾也逐年上涨，已经达到“垃圾围城”的地步，受到国家层面的关注也越发显著。根据国家统计年鉴表述，我国的垃圾年产生量排名世界第二位，总量高达2.28亿t，国家出台了一系列有利于垃圾分类的规章制度和测量标准[1]。在2020年出台的《垃圾分类制度实施方案》中完善了对垃圾分类相关制度的制定标准，且在全国各地进行模式化推广的分类模式，并以上海为例进行了强制生活垃圾分类的试点措施，产生的有效回收率达到了35%甚至更高。基于产生良好体验，进一步对46个市级单位进行以上措施，望以此改变传统的生活垃圾回收方式，从粗糙的处理模式开始向治理和可持续的资源转发方向更改，并开展可持续的发展道路[2]。以上政策的实施和迫切的环境资源需求促使我国的垃圾焚烧发电产业高速发展，整体发电量在“十三五”尾声超越以填埋为主的落后方式。然而填埋和焚烧本身都具有其资源利用率低下的问题，至此我国不得不进行新一轮的垃圾资源革命[3]。本文从我国垃圾焚烧发电行业的建设历史出发，整理其时代机遇和面临的发展问题，多角度对生活垃圾和焚烧发电产业的潜在要素进行剖析，以期实现我国可持续发展阶段目标。

一、发展历程

（一）垃圾焚烧厂发展历程

深圳市市政环卫处理厂于1985年最新引进的垃圾处理焚烧炉，单台总处理量为150t/d，由此开启了我国的垃圾焚烧发电业务之始。高速发展至今，从47家经过十多年的发展，到2018年已完成建设并实际运行在内的焚烧炉共计331座，处理当量已超过36.36万t/d。至2019年4月底有428家垃圾焚烧发电厂投入运行,并有216家垃圾焚烧发电厂正处于建设过程，单厂处理规模从2003年的319t/d发展到2018年的1101t/d[4]。

（二）垃圾焚烧发电工艺

因我国建国之初基本条件简陋，垃圾的分类治理措施始终未能形成较为有效的方式，分拣手段过于单一，致使焚烧条件不足，干湿混杂。介于垃圾热值伴随着气候条件、季节因素等多种干扰，进而引发焚烧不稳定、低效、高污染等多种问题。为改良当前简陋条件下的垃圾焚烧发电现状，我国开始采取的方式为燃煤辅助发电以趋近饱和燃烧发电目的。当前较为实用的两种垃圾焚烧发电方式流化床焚烧技术和炉排炉焚烧发电技术，以近10年的发展情况来看，炉排炉焚烧发电产生了超越正常曲线的发展路径，而流化床焚烧发电技术则由于自身缺陷表露的不足逐渐被市场淘汰[5]。

二、垃圾分类现状及对焚烧发电业影响

（一）我国生活垃圾及其分类特点

我国生活垃圾具有以下特点：（1）鉴于我国的气候条件以温暖湿润为主，降水较为充沛，城市生活垃圾的含水量最高可达70%。（2）中餐特有的烹饪方式使我国的餐食垃圾有机废料占比高达55%。（3）随着最近几年政府对生活垃圾分类处理的重视程度提升，我国的生活垃圾分类条件将变得越来越好，但目前依然远低于预期。垃圾的分类处理即将迎来更精细化的分流处理方式，当前我国正在实施的分类的基本类别如表1。

表1 垃圾分类的类别

由表1可看知，生活垃圾强制分类的重点是分离出生活垃圾中的餐饮厨余垃圾，降低有机物比例及垃圾含水率，同时分离出生活垃圾中的有害成分，并回收可回收成分。

（二）五类城市生活垃圾主要产生源

以文献调研的方式获取居民区、办公区、校园、商业区、农贸市场5类城市生活垃圾主要产生源的组分及物理性质特征如下：通常居民区产生的生活垃圾占城市生活垃圾总量的50%左右，总体呈厨余组分占比大、含水率高的特征；办公区垃圾主要由废纸、废旧包装袋等组成，可回收垃圾比例大，且污染程度小，回收利用价值较高，但办公区垃圾也包含有外卖食物残渣、果皮等厨余组分；校园垃圾以区域进行分流分类，具体划分为宿舍、教学、食堂三个区域，其中宿舍区和居民区产生的生活垃圾有相似性，但厨余比例相对居民区较低，教学区垃圾通常以可回收垃圾和其他垃圾为主，成分较为简单，回收利用价值较高，食堂区垃圾则以厨余垃圾为主；商业区垃圾产生量同人流量呈正相关，但由于该区域人流量随时间波动剧烈，人均垃圾产生量数据匮乏复杂，每种类型商铺的垃圾产生量和垃圾种类都各不相同组成复杂；农贸市场垃圾以厨余类为主，兼有部分食品包装袋等。依据现阶段我国正在推广的垃圾“四分类”（厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾及可回收物）分类方法对不同业态垃圾物进行组分，归类获得分类垃圾组分比例见表2。

表2 不同业态分类垃圾物理组成 单位：%

（三）现存垃圾分类存在现实问题

近年来，全国各地都在探索垃圾分类治理的正确路径，也取得了一定进展，但就目前垃圾分类法治治理的实践情况来看，依然存在一些现实性缺陷：其一，垃圾分类的标准模糊，实操性不强。不同地区所制定的垃圾分类标准也存在着较大的差别，这就导致经常往返于不同地区的群体在执行中存在一定的困惑。民众在实际生活中也难以区分具体生活垃圾该如何投放，从而导致为后续的垃圾分类工作带来更大的困扰。其二，垃圾分类执法不严现象突出。治理的根本出发点在于引导民众形成垃圾分类投放的良好习惯，因此，在初期必须要强化执法力度，提升民众垃圾分类自觉性。然而，目前阶段大多数地区的城市管理部门任务繁重、执法资源匮乏，垃圾分类执法任务艰巨，在一些情况下，只能被动选择不规范执法。其三，社会化治理监管落实不到位，尚未健全有效法治保障基础。就目前看来，垃圾分类处置不仅未能形成有效的行政执法监管体制，社会公众的参与度也相对较低，监管合力无法有效凝聚。

以上三点均使垃圾分类工作在现今阶段难以实现高效利用，以至于分类控制从而提高焚烧发电业发电产量难以从源头上进行提升。

（四）垃圾分类对垃圾焚烧企业的影响

垃圾量减少将造成政府补贴收入和发电收入的减少，同时，垃圾分类使湿垃圾占比的减少，垃圾堆放发酵处置产生的渗滤液也减少，可降低渗滤液的处置成本；按流程分门归类会分出塑料、金属、有害物质等几种类别，简单的区分使得垃圾焚烧过程不可避免的一些有害气体大量减少，以HCl、SOx、二噁英等为例。垃圾量减少使垃圾成分简单化，垃圾热值上升，热值有望维持稳定，设备运行稳定性提高，减少焚烧设备的维修/技改支出；热值增加造成吨垃圾发电量增加。但吨发电量增加部分一般不属于补贴电价部分（价格较低）；若垃圾热值提升过高，则会导致垃圾热值超出焚烧炉的设计范围，造成受热面布置不够、烟气超温等问题，造成锅炉效率降低、损耗加大等负面影响，缩短使用寿命。根据上述假定，测算不同湿垃圾分类率下的入厂垃圾的特性变化可知，随着垃圾分类率的提高入厂垃圾量、渗滤液量减少，入厂/入炉垃圾热值逐步提高，假定条件下，预测入炉垃圾热值能提高到约9418kj/kg，提高率为约25%。若考虑垃圾电厂发电热效率23%，厂用电率24%，可得到不同湿垃圾分类率下的入厂垃圾吨发上网电量，测算结果如图1。

图1 不同湿垃圾分类率下的入厂垃圾吨发上网电量

由上图1可知，垃圾分类后，垃圾的含水率下降，垃圾的吨发电量有所提高，根据测算结果，在不同的湿垃圾分类率20%、40%、60%、80%、100%下提高率分别为6.3%、14.1%、24.2%、37.6%、56.4%。

三、垃圾焚烧发电行业未来机遇与挑战

（一）垃圾分类后适应性提升

当前存在的垃圾分类方式正得到科学改良，对城镇垃圾的集中资源利用和末尾的终端处理方式有显著的帮助。政策的实施是希望从根本上解决了垃圾焚烧发电行业的资源浪费问题，提高可回收垃圾的利用率，这就要求我国的垃圾焚烧发电业革新各项技术他，尤其以终端处理技术为第一要义。对于处理方式较为清晰的可回收垃圾和危险垃圾来说，可燃烧垃圾和湿垃圾是垃圾焚烧发电行业的痛点，存在着明显的资源流失问题。如以新标准实施生活垃圾分类措施，其燃烧热值明显提升，这是现代化垃圾焚烧厂实现可持续化的新难题。对于现阶段明显体现出来的燃烧热值超过额定值的情况，对垃圾焚烧厂的炉膛温度管理带来很大难度，不稳定的垃圾回收量也为企业经营成本带来巨大挑战。全国各地的垃圾焚烧企业对湿垃圾的利用率表现不足，在创新技术的领域又无重大突破，制约了垃圾焚烧企业落地中小城市的发展路径。根据国家统计数据，我国的餐厨垃圾年制造量已跨越3000万t，就该数据的实际情况已向我国垃圾焚烧企业提出技术革命要求，以满足我国日益增长的餐厨垃圾消化需求。

（二）城市生活垃圾焚烧工程建设探索

我国中小城市因为垃圾焚烧规模不足，因而导致垃圾焚烧企业低于500t/d的基本盈利目的，或将使政府财政带来更大的补贴压力。分析不同湿垃圾分类率下，垃圾焚烧企业收益的变化得知，垃圾分类的越彻底，垃圾分类率越高，为中小城市垃圾焚烧工程建设发展计，以求避免焚烧企业的效益下降，建议垃圾焚烧企业与当地政府签订以满足盈利标准的基本保障协议，并添加工业及矿化垃圾作为补充焚烧垃圾，强化焚烧企业的区域适应能力；垃圾分类造成垃圾处置产生的收益从焚烧项目转移到湿垃圾处置项目，垃圾焚烧企业同样可推动实现干垃圾的焚烧发电与湿垃圾的生化处理（厌氧产沼、堆肥等）的协同处置，以提升固废产业链的协同发展。

（三）城市化下的矿化垃圾开采

从二十世纪九十年代起，我国以填埋为主的垃圾处理方式现存填埋规模已超越30亿t。曾今的填埋地由于城市化扩张，土地价值得到极大的提升，各省市因发展要求不得不将过去的填埋土地引发的污染问题严格治理，采取的主要方式或多为重新开挖转移污染物，处在这种环境下的城市治理者们，愈发重视垃圾的回收处理和可持续发展方式，工业及矿化垃圾的拓展积极性也会不断释放。

四、总结

（1）从1989年至今经过33年的发展，其发展轨迹逐年以强化态势呈现。形成“焚烧为主,填埋托底”的垃圾末端处置格局，随着城市居民燃气化程度的提高和城市经济的发展，生活垃圾所包含的热值逐年增高，为城市垃圾焚烧发电行业带来显著经济增益，具体从垃圾焚烧企业的生产规模、焚烧技术两方面体现。垃圾分类处理这项可持续的国策要求我国垃圾焚烧企业不能局限于能量型回收格局，而是以过渡姿态向资源利用型回收发展。

（2）垃圾分类主要的特点是实现“干湿分离”，其对垃圾焚烧发电厂的直接影响就是造成，考虑垃圾自然增长率，垃圾分类对收益的影响存在盈亏平衡节点，与政府签订保底协议能有效降低垃圾分类对焚烧企业的影响。

（3）相较于垃圾填埋处理，焚烧发电显然成为一种更好的选择，但由于垃圾焚烧后烟气产生的有害物质，如二噁英等，行业均应保持关注并对技术的提升保持参与。

（4）现存垃圾焚烧企业依然较国际领域有着核心技术差距，在关键领域依然处于瓶颈状态，随着我国垃圾分类事业的逐年执行，垃圾焚烧行业将会迎来更好的发展机遇，同时，也要求更多的技术创新和产业转移。