对生活垃圾焚烧发电厂效能变化的思考与建议

王丽娜?王晰?郑金亚?李玉春

自2020年5月1日起，新版《北京市生活垃圾管理条例》正式实施，北京市生活垃圾分类步入法制化、系统化、常态化轨道。北京市以首善标准全面推进垃圾分类工作，稳步实现源头减量成效明显、家庭厨余垃圾分出量稳中有升、生活垃圾处理结构不断优化的良好局面。

生活垃圾处理设施作为垃圾分类全链条分类投放、分类收集、分类运输、分类处理的最后一环，不仅是环境基础设施体系的重要组成部分，更是推动垃圾分类制度有效实施的基础保障。全面掌握其运行状况，有利于完善垃圾分類系统，进一步助力绿色可持续发展。2020年12月9日，《自然》发表的最新研究显示，建筑、道路、汽车等人造物体的质量现已超过地球上的生物总量，人为质量的大部分来自建筑与道路，其他还包括塑料和机器，而塑料的质量是动物总量的两倍。自然界中原有降解物质的方式已经无法全量处理快速产生的垃圾，因此焚烧处理在实现垃圾减量化、资源化、无害化方面发挥着举足轻重的作用，而生活垃圾焚烧发电厂是垃圾分类处理中最重要的末端处理方式。实行垃圾分类后，北京市生活垃圾焚烧发电厂积极顺应新形势，以务实姿态奏响“绿色旋律”。

一、焚烧设施处理基本情况

截至2022年年底，北京市有12座生活垃圾焚烧发电厂，均采用炉排炉设计，总设计处理能力约为1.7万t/d，焚烧处理能力占无害化处理能力比重为52%。《关于加快推进城镇环境基础设施建设的指导意见》（国办函〔2022〕7号）中提出，2025年城镇环境基础设施建设主要目标是城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理能力比重达到65%左右。根据生活垃圾清运量统计结果，2019—2022年实行垃圾分类前后，全市生活垃圾进入焚烧处理设施的清运量分别为524万t、488万t、499万t和517万t，焚烧处理量占比垃圾无害化处理量分别为56%、61%、64%和70%，焚烧处理比例持续提升，垃圾处理结构不断优化。

实行垃圾分类后，进入生活垃圾焚烧发电厂的垃圾类别发生了变化，由混合垃圾转变为其他垃圾和厨余垃圾（主要是家庭厨余垃圾和餐厨垃圾）处置后的生化残渣，间接推动了生活垃圾焚烧设施掺烧沼渣、生化残渣、污泥、浓缩液等废弃物技术的发展，实现了焚烧处理能力共用共享。实际上，从近两年垃圾焚烧发电厂处理量来看，本市焚烧发电厂承担着约70%以上的垃圾（含其他垃圾、生化残渣、污泥等）处理任务。

二、焚烧发电的效能变化

由于进厂物料的类别发生了变化，生活垃圾焚烧发电厂的入炉垃圾的热值也随之改变。根据能量守恒定律，采用蒸汽量及焓值、入炉垃圾量及锅炉效率等参数利用反推法推算出生活垃圾焚烧发电厂的入炉垃圾热值，综合垃圾分类前后的推算结果可知，2022年全市焚烧厂入炉垃圾热值平均约为7397kJ/kg，较2021年、2020年和2019年分别升高2.61%、8.62%和10.22%。垃圾热值是影响垃圾焚烧发电量的关键因素之一，生活垃圾热值提高是吨垃圾发电量提升的主要原因。2022年，全市生活垃圾焚烧发电厂平均吨垃圾发电量约为439kW·h，较2021年、2020年和2019年分别提高5.53%、8.93%和20.27%。这表明近几年在设施整体运行平稳情况下，随着垃圾分类后入厂垃圾类别的变化，入炉垃圾热值升高，吨垃圾发电量同步升高，焚烧发电厂的效能稳步提升。同时，根据焚烧厂月报统计，垃圾分类后炉渣产率和热灼减率均有所降低，表明垃圾燃烧更加充分、燃烧效果更佳，有利于焚烧炉渣的再利用（表1）。据统计，2022年炉渣资源化利用率达75%，焚烧炉渣资源化利用程度不断提高。当焚烧炉长时间处于高热负荷状态，会加剧炉膛结焦现象等问题，需要采取增大焚烧炉换热面积、调整风量和风温、耐火浇注料改造、渗沥液回喷等多种方式减轻对焚烧炉运行的负面影响。

表1 垃圾分类前后全市焚烧厂平均炉渣产率和热灼减率变化

三、生活垃圾焚烧发电厂的环保效益分析

2022年全市生活垃圾焚烧发电总量约27亿度，较2021年、2020年和2019年分别增长8%、17.39%、28.57%。以北京市火力发电厂每产生1度电需约0.2kg标准煤的经验值为标准，经换算可知，2022年生活垃圾焚烧厂产出的总电量相当于节约约54万t标准煤。2022年垃圾焚烧处理量约626万t，按照减量率75%换算，节约填埋库容约597万m3，直接有效地减少了土地资源耗减。由此可见，生活垃圾焚烧发电厂节能效果持续提升。同时，环保控制活性炭投加量稳中略升，环保控制力度加大，环保效益得到保障。

四、协同处置生化残渣、沼渣的挑战

随着垃圾分类工作的不断深入，家庭厨余垃圾分出量增长迅速。实行垃圾分类后，虽然厨余垃圾和其他垃圾分开，可生活垃圾焚烧发电厂作为终端处理设施开始协同处理厨余垃圾处置后的生化残渣、沼渣等，加之填埋处理量的减少，使得分类前后焚烧处理量基本保持稳定。

对北京市具有代表性的6座生活垃圾焚烧发电厂调研后，统计数据表明，生化残渣处理量占比在12.51%～42.45%，占比差异大，但焚烧处理效果均有一定的提升（表2）。

表2 2022 年北京市6 座生活垃圾焚烧发电厂处理量

目前，厨余垃圾处理设施还不是垃圾分类处理的末端处理设施，其减量化和资源化利用效果有待提升，大量的生化残渣需要进入焚烧设施进行处理。有研究表明，随着厨余垃圾掺烧比例的减小，吨垃圾发电量和总发电量整体都表现为增加的趋势，但从保证焚烧炉的处理量不变的角度考虑，厨余垃圾的掺烧比例不宜低于30%，因此，需进一步开展厨余垃圾与农林废弃物的协同处理方式和资源化产品应用的探索，增加处理工艺降低生化残渣、沼渣等的含水率。建议各焚烧发电厂在15%～40%内根据实际情况控制最适合的残渣焚烧掺混比例，实现厨余垃圾资源化利用最大化，以及焚烧炉稳定性和环境控制水平的提升。

五、思考与建议

作为城市环境基础设施，未来的生活垃圾焚烧发电厂将承担掺烧部分残渣、沼渣、浓缩液等废弃物的任务，垃圾分类实施后已积累了设施间协同处置经验，为发挥环境基础设施协同处置功能、打破跨领域协同处置机制障碍、实现焚烧处理能力共用共享打下坚实基础。同时，也将进一步推动厨余垃圾处理设施技改升级的步伐，提升生化处理的资源化利用程度，助力垃圾分类处理成效再提升。

垃圾分类是精益求精的过程，为持续提升垃圾分类成效，实现垃圾分类处理环节中焚烧处理设施的减负增效，建议从以下三个方面提升：（1）厨余垃圾生化处理技改升级方案要充分考虑产出更多可资源化利用的产品，有效减少残渣量，从而控制焚烧发电厂的掺烧比例，有利于焚烧炉运行稳定；（2）从源头控制厨余垃圾含水率，生化残渣进入焚烧处理前进行脱水预处理，降低含水率，提高料仓内发酵效果，同时有利于渗沥液收集处理系统运行稳定；（3）引导焚烧炉渣资源化利用，全面实现零填埋，优化生活垃圾焚烧发电厂配套残渣填埋场管理使用，使其兼具生活垃圾应急处理功能，有效提升城市生活垃圾处理抗风险能力，增强城市韧性。

参考文献

[1]ELHACHAM E，BEN-URI L，GROZOVSKI J et al.Global human-made mass exceeds all living biomass[J].Nature，2020，588：442-444.

[2]黄文辉.生活垃圾焚烧发电厂发电量提升因素分析[J].化工设计通讯，2019，45（8）：217-218.

[3]艾扬，罗院生，贾召坤，等.浅谈垃圾分类对生活垃圾焚烧发电厂的影响[J].能源与环境，2021（5）：110-112.

[4]张云鹏，郁鸿凌，刘峰，等.垃圾焚烧炉余热锅炉过热器高温腐蚀及结构改进措施[J].工业锅炉，2010（6）：18-20+24.

[5]李潭.垃圾焚烧发电中厨余垃圾分离比例的影响研究[J].科学技术创新，2020（19）：38-39.

（责任编辑：张秋辰）