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在市場震蕩增量緊縮的大背景下，垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)整體承壓，困難重重之下，行業(yè)不得不面對現(xiàn)實(shí)，企業(yè)要生存，要做好經(jīng)營，只能靠管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。
在“2024(第十八屆)固廢戰(zhàn)略論壇”上，上海康恒環(huán)境股份有限公司首席技術(shù)官焦學(xué)軍以《中國垃圾焚燒發(fā)電新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢》為題進(jìn)行全面而深入的分享。他指出，盡管當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)在經(jīng)營上承受著較大壓力，但技術(shù)革新與管理優(yōu)化的步伐不能停歇。我們要充分發(fā)揮行業(yè)智慧和能動性，積極探索更為高效、環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的新技術(shù)應(yīng)用場景，不斷推動產(chǎn)業(yè)升級與可持續(xù)發(fā)展。
01 我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀
回顧中國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)現(xiàn)狀，可以看到行業(yè)面臨的諸多挑戰(zhàn)：
一是發(fā)展不平衡，在城市化水平高，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口多的區(qū)域，垃圾焚燒項(xiàng)目產(chǎn)能過剩，垃圾量不足；而在人口較少、經(jīng)濟(jì)相對落后的地區(qū)和村鎮(zhèn)，垃圾處理設(shè)施嚴(yán)重不足、技術(shù)落后。
二是應(yīng)收賬款累積越來越多，導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)營緊張，部分企業(yè)面臨極其嚴(yán)峻的“困境”。
三是地方標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)，繼河北、江蘇之后，浙江省近日發(fā)布“最嚴(yán)地標(biāo)”，對企業(yè)運(yùn)營提出了更高要求。
四是因行政命令而減產(chǎn)、停產(chǎn)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
困難重重之下，行業(yè)不得不面對現(xiàn)實(shí)，企業(yè)要生存，要做好經(jīng)營，只能靠管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。
從生活垃圾焚燒發(fā)電廠自動監(jiān)測數(shù)據(jù)公開平臺公布的中國垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目分布圖來看，全國的垃圾焚燒項(xiàng)目分布和胡煥庸線十分吻合。截至2024年7月1日，在運(yùn)行項(xiàng)目：大陸1156座，處理規(guī)模115萬噸/日；中國臺灣24座，處理規(guī)模2.5萬噸/日；澳門有兩座，處理規(guī)模1700噸/日。每個(gè)省和直轄市的垃圾焚燒發(fā)電規(guī)模和其經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況基本匹配。
聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行項(xiàng)目數(shù)量和總規(guī)模，從2021年6月到2024年7月，增長速度驚人，即便是在2024年，增長速度依然很快。從現(xiàn)有信息來看，2024年下半年投產(chǎn)項(xiàng)目變少，2025年會更少。
近年來，地方生活垃圾焚燒煙氣污染控制標(biāo)準(zhǔn)也在大幅提升。各地生態(tài)環(huán)境部門在國標(biāo)之上，致力提高垃圾焚燒環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，先后發(fā)布更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)超過歐、美、日目前所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。就在12月11日，浙江省生態(tài)環(huán)境廳、省發(fā)改委、省住建廳三部門聯(lián)合印發(fā)了《浙江省生活垃圾焚燒廠超低排放改造實(shí)施方案》，成為目前全國地方標(biāo)準(zhǔn)里最嚴(yán)的一個(gè)。其中氮氧化物的排放指標(biāo)涉及80和50兩個(gè)具體數(shù)值，分別對應(yīng)小時(shí)均值和日均值，該項(xiàng)指標(biāo)又比江蘇地標(biāo)氮氧化物小時(shí)均值80毫克/立方米的規(guī)定再度加嚴(yán)，而要保證氮氧化物排放達(dá)到100、80和50(毫克/立方米)的達(dá)標(biāo)難度和經(jīng)營成本給企業(yè)提出了較大挑戰(zhàn)。
02 垃圾能源高效利用技術(shù)
技術(shù)永遠(yuǎn)是垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)一如既往的追求，我國垃圾焚燒發(fā)電在能源效率提高方面有很大潛力，而且行業(yè)內(nèi)已經(jīng)付諸行動。
如果垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目只發(fā)電不供熱，能源效率提升有限，碳減排效益有限。
焦學(xué)軍現(xiàn)場展示了一份數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集了我國32個(gè)純發(fā)電的生活垃圾焚燒發(fā)電廠能源利用效率全廠性能測試結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，這些廠的平均熱效率為25.31%，總體范圍在19.42%——31.60%。盡管32個(gè)項(xiàng)目只是我國垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的一小部分，但也能大致反映行業(yè)能源利用效率情況：全廠熱效率最高31.60%，這個(gè)數(shù)字是全國頂尖水平，即使放在歐洲也屬于高效；25%——26%是國內(nèi)1000多座垃圾焚燒發(fā)電廠的平均熱效率水平；28%——29%屬于優(yōu)秀水平；大于30%的則寥寥無幾。
焦學(xué)軍向參會嘉賓展示了康恒高效發(fā)電技術(shù)、煙氣污染物協(xié)同去除控制技術(shù)、“雙碳”領(lǐng)域技術(shù)、智慧化焚燒等自主研發(fā)技術(shù)的前沿進(jìn)展：
1.高效發(fā)電——爐外除濕耦合蒸汽再熱技術(shù)
盡管行業(yè)領(lǐng)先的光大環(huán)境采用的是火電系統(tǒng)常見的爐內(nèi)再熱技術(shù)，康恒環(huán)境在調(diào)研了歐洲高效發(fā)電焚燒廠、核能發(fā)電技術(shù)后，選擇了爐外再熱技術(shù)路線。在業(yè)內(nèi)，康恒環(huán)境及其合作單位、廣環(huán)投都采用了爐外再熱技術(shù)。目前康恒環(huán)境和東方汽輪機(jī)廠、上海汽輪機(jī)廠合作，已有六個(gè)項(xiàng)目實(shí)施了MSR技術(shù)，即爐外再熱，避免了爐內(nèi)再熱高溫腐蝕，大幅提升全廠發(fā)電效率。
三河項(xiàng)目是這項(xiàng)技術(shù)的示范應(yīng)用項(xiàng)目，三河項(xiàng)目完成了國產(chǎn)首臺千噸超大型垃圾焚燒爐排爐投運(yùn)；采用高參數(shù)鍋爐防腐技術(shù)，主蒸汽參數(shù)達(dá)到13.5兆帕/450攝氏度，鍋爐長期安全穩(wěn)定運(yùn)行；全球首次使用爐外蒸汽除濕耦合蒸汽再熱技術(shù)，全廠發(fā)電效率達(dá)31%以上。
2.垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目向外供汽
垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目在同等條件下，若有園區(qū)使用蒸汽，除自用電發(fā)電外，將剩余蒸汽對外供應(yīng)是更高效的資源利用途徑。中科環(huán)保旗下寧波慈溪項(xiàng)目一年供108萬噸蒸汽著實(shí)讓人羨慕。相比之下只發(fā)電是效益較低的模式，而電和熱都供出去，可以帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益和碳減排效果。
康恒環(huán)境西安高陵項(xiàng)目今年成功向市民供暖，獲得市領(lǐng)導(dǎo)的高度評價(jià)，且未來西安的五個(gè)垃圾發(fā)電項(xiàng)目都要實(shí)現(xiàn)余熱利用供暖。康恒旗下柳州項(xiàng)目、朝陽項(xiàng)目通過“熱源+管網(wǎng)”，也已實(shí)現(xiàn)對當(dāng)?shù)仄髽I(yè)園區(qū)的工業(yè)供汽。
3.凝汽式高背壓汽機(jī)供暖技術(shù)
該技術(shù)設(shè)備成為固廢處置行業(yè)首臺套，運(yùn)行期背壓45——55千帕可調(diào)，非供暖季背壓8——12千帕，可實(shí)現(xiàn)高背壓供暖工況和抽凝運(yùn)行工況無縫切換。焦學(xué)軍指出，供暖采用高背壓機(jī)組，不供暖的時(shí)候也可以純發(fā)電，但純發(fā)電效率會降低5%左右，一個(gè)廠最好有純凝和高背壓兩個(gè)機(jī)組，能更好地發(fā)揮效率。
康恒環(huán)境黃島項(xiàng)目采用汽輪機(jī)高背壓供暖技術(shù)，在去年供暖季將一臺機(jī)組改成高背壓，另一臺純凝，全廠熱效率從 26% 提高到 41.9%，節(jié)能降碳效益顯著，受到廣泛關(guān)注。R1是衡量生活垃圾焚燒發(fā)電廠從垃圾中回收能源程度的績效指標(biāo)，0.65 是一個(gè)界限，R1≥0.65，垃圾焚燒發(fā)電廠為資源化利用設(shè)施，R1<0.65，垃圾焚燒發(fā)電廠為垃圾處理設(shè)施。從改造后的 R1指標(biāo)來看，相比改造之前，供暖供熱后效率參數(shù)大幅提高。
4.垃圾焚燒煙氣深度余熱利用技術(shù)與應(yīng)用
垃圾焚燒發(fā)電廠排煙損失在總熱損中占比較大，可占燃料燃燒總發(fā)熱量15——25%，直接排放造成熱量大量浪費(fèi)，同時(shí)對環(huán)境形成熱污染。
行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始深度利用煙氣余熱，康恒環(huán)境旗下某項(xiàng)目采用煙氣深度余熱利用技術(shù)全年可回收煙氣余熱11.2萬吉焦，回收余熱用于對外供熱，既滿足用戶供熱需求，也提高綜合能源利用率及經(jīng)營效益。光大環(huán)境在濟(jì)南的項(xiàng)目也已啟用。
5.廠內(nèi)各種余熱的回收、利用——例如，除氧器乏汽回收技術(shù)方案
回收乏汽熱量、回用乏汽凝水的方法及技術(shù)可以把余熱“吃干榨凈”。很多廠余熱熱量較小，也要嘗試?yán)闷饋?，比如康恒環(huán)境在沈陽的項(xiàng)目，利用余熱在冬天加熱垃圾池的溫度。在項(xiàng)目運(yùn)營中，要根據(jù)每個(gè)廠自身特點(diǎn)，尋求余熱利用的最佳方案。
03 垃圾焚燒碳污協(xié)同智能控制技術(shù)
1.煙氣回流低氮燃燒技術(shù)工藝
我國的煙氣回流技術(shù)經(jīng)過多年探索發(fā)展得越來越好，尤其在細(xì)節(jié)方面近兩年表現(xiàn)突出。煙氣回流耦合SNCR的脫氮組合工藝可實(shí)現(xiàn)鍋爐出口NOx的大幅降低，以康恒在江蘇金壇項(xiàng)目為例，在沒有采用 SCR 的情況下，通過 SNCR、低含氧量控制以及對煙氣回流細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，使氮氧化物長期穩(wěn)定在 60毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米左右，節(jié)省了不少成本?？岛阍?50噸/日及以上大型爐排及煙氣回流技術(shù)應(yīng)用廣泛，在大爐子煙氣回流方面有諸多項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，愿與業(yè)界交流分享。
2.垃圾焚燒爐內(nèi)高效脫硝技術(shù)與應(yīng)用
近年來，干法脫硝工藝(PNCR)的應(yīng)用情況良好，但使用PNCR時(shí)需特別留意避免氨逃逸超標(biāo)問題?？岛悱h(huán)境研發(fā)了PNCR藥劑，應(yīng)用項(xiàng)目采用SNCR+PNCR的組合工藝，鍋爐出口脫硝效果穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)小時(shí)均值NOx≤100毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，氨逃逸≤8毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米的目標(biāo)。
3.煙氣一體化處理技術(shù)
煙氣一體化或?qū)⑹俏覈酥寥蚶贌l(fā)電行業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。自 2014 、2015 年起，我國很多垃圾焚燒廠將能用的煙氣全部串聯(lián)起來，但這樣的做法存在能耗過高的問題。通過技術(shù)創(chuàng)新來縮短流程，降低成本實(shí)現(xiàn)同樣的處理效果，這是接下來需要追求的目標(biāo)。
4.循環(huán)干法處理技術(shù)
康恒正在推廣循環(huán)干法工藝，愿意與同行分享相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。常規(guī)半干法煙氣脫酸處理產(chǎn)生的飛灰中，仍然含有38%以上的消石灰未反應(yīng)完全，不少產(chǎn)物跑到飛灰里，而處理飛灰以及購買石灰都需花費(fèi)較多資金，所以循環(huán)干法很重要，可以達(dá)到高效脫硫及提高反應(yīng)劑利用率的目的。
5.污泥摻燒
國內(nèi)大部分垃圾焚燒發(fā)電廠在污泥摻燒方面采用的是熱力干化，包括圓盤干化、薄層干化、槳葉干化等熱力干化形式。焦學(xué)軍指出，我國垃圾焚燒發(fā)電廠在摻燒污泥時(shí)運(yùn)用熱力干化或許走入了誤區(qū)，對于高壓壓榨和煙氣直接接觸干化這兩種方法，雖然存在分歧，但這兩種方法成本低且較為清潔，其發(fā)展前景十分廣闊。
沈陽一個(gè)工廠研發(fā)的旋翼式強(qiáng)制流態(tài)化干燥機(jī)，在火電廠應(yīng)用的干化效果很好，占地面積小、干凈且成本很低。雜交育良種，我們必須把其他行業(yè)的好東西運(yùn)用到自己的行業(yè)里，環(huán)保工程 90% 以上的設(shè)備技術(shù)都源于其他行業(yè)，在技術(shù)創(chuàng)新上還要多借鑒學(xué)習(xí)外行業(yè)已有的優(yōu)秀成果。
6.飛灰資源化利用技術(shù)
飛灰資源化技術(shù)方興未艾，行業(yè)追求低成本、低能耗、全量資源化，采用“低溫?zé)岱纸?三級逆流水洗-免燒建材制備”等工藝環(huán)節(jié)，回收鈉鹽、鉀鹽，預(yù)處理后飛灰可作資源化產(chǎn)物進(jìn)行建材原料利用。目前部分地方已開始工程化實(shí)施，相關(guān)技術(shù)瓶頸也已打通，而飛灰能否實(shí)現(xiàn)資源化，關(guān)鍵在于政府的管理。
7.基于能質(zhì)平衡的碳排放實(shí)時(shí)在線監(jiān)測
高精度、實(shí)時(shí)的垃圾焚燒碳排放核算是發(fā)展趨勢。2023年，由康恒環(huán)境牽頭的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“政府間國際科技創(chuàng)新合作”重點(diǎn)專項(xiàng)《生活垃圾焚燒碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測和低碳高效智慧焚燒技術(shù)研發(fā)及示范》通過中奧雙方合作，開發(fā)了適合中國垃圾焚燒廠的碳源識別及碳排放監(jiān)測方法，可準(zhǔn)確識別生物源碳和化石源碳，實(shí)時(shí)監(jiān)測各組分CO2排放、垃圾熱值等，目前已應(yīng)用于康恒寧波項(xiàng)目。
8.智能焚燒控制：大延遲、多變量耦合、非線性系統(tǒng)的控制
浙能錦江環(huán)境在智能焚燒領(lǐng)域頗有進(jìn)展?？岛悱h(huán)境開發(fā)MPC(model predictive control,模型預(yù)測控制)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)運(yùn)行時(shí)間投運(yùn)率≥95%、操作頻次較人工減少80%，運(yùn)行穩(wěn)定性提高10%以上，已在三河項(xiàng)目、嘉興項(xiàng)目投運(yùn)應(yīng)用。
04 村鎮(zhèn)生活垃圾處置綜合解決方案
我國農(nóng)村生活垃圾治理發(fā)展加快，但仍處于初級階段。我國村鎮(zhèn)垃圾處理情況復(fù)雜多樣，住建部專家組深入內(nèi)蒙、云南、甘肅、四川等地調(diào)研，形成非常詳實(shí)的調(diào)查報(bào)告，一些地方的設(shè)施曾經(jīng)處于比較簡陋的狀態(tài)，不過近年來部分項(xiàng)目已初現(xiàn)成效，逐漸具備了現(xiàn)代化焚燒廠的基本形態(tài)。
小型化、區(qū)域化、環(huán)保達(dá)標(biāo)的小型焚燒設(shè)施是村鎮(zhèn)生活垃圾處理選擇之一，但同時(shí)，分散化小型焚燒廠需解決環(huán)保達(dá)標(biāo)、熱能利用等難題，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目低成本投資運(yùn)營。實(shí)際上政府的管理和規(guī)劃比技術(shù)更為關(guān)鍵，一個(gè)幾十噸的垃圾焚燒廠人員成本平均到每噸垃圾處理成本里高得驚人。
村鎮(zhèn)生活垃圾處置多方案熱能利用，發(fā)電、供熱成為項(xiàng)目營收點(diǎn)，康恒環(huán)境針對一百噸以下和一百噸以上設(shè)計(jì)了不同方案，且認(rèn)為利用熱能可減輕政府負(fù)擔(dān)，但許多小型焚燒廠周邊環(huán)境暫缺少用熱條件，這也是不得不面對的現(xiàn)實(shí)問題。
村鎮(zhèn)垃圾以廚余及灰土為主、熱值不高，但仍可建成環(huán)保達(dá)標(biāo)、熱能利用的處置系統(tǒng)。焦學(xué)軍以陜西漢中留壩縣小型垃圾焚燒設(shè)施舉例，焚燒設(shè)備選用西安阿爾卑斯環(huán)?？萍加邢薰?0噸/日的爐排爐，總投資三千多萬，項(xiàng)目運(yùn)行情況良好，在線排放的污染物指標(biāo)良好，值得一提的是，這個(gè)廠還曾主動聯(lián)網(wǎng)到生態(tài)環(huán)境部的在線監(jiān)測平臺一段時(shí)間。相比之下，內(nèi)蒙古鄂爾多斯鄂托克旗小型垃圾焚燒廠的情況就略顯不足，該廠投資三千多萬，焚燒設(shè)備采用50噸/日的鏈條爐，設(shè)有分選環(huán)節(jié)，目前仍處于調(diào)試階段。
盡管如此，在中國眾多小型焚燒廠中，這兩個(gè)廠都屬于較好的范例，這也反映出中國地域廣闊，小型焚燒廠的建設(shè)情況存在較大差異和多樣性。
05 新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢總結(jié)
焦學(xué)軍對我國垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢總結(jié)如下：
1.我國爐排爐的大型化與小型化技術(shù)已成熟，超小型化怎么來做，關(guān)鍵不是技術(shù)，而在于管理。
2.提高能源利用效率可歸結(jié)為提升發(fā)電效率(如提高參數(shù)，溫度、壓力，采用爐內(nèi)和爐外再熱等)，最重要的是要把熱用起來，特別是要把乏汽余熱和煙氣余熱用起來。
3.煙氣污染物控制方面，行業(yè)已經(jīng)在煙氣回流、PNCR、循環(huán)干法、催化濾袋、污泥摻燒等方向取得一些成績，但還要深挖技術(shù)，特別是催化濾袋技術(shù)，若這項(xiàng)技術(shù)成熟且碳酸氫鈉價(jià)格降低，可能會對中國垃圾焚燒發(fā)電的煙氣循環(huán)系統(tǒng)再來一次革新，使其更簡單、更省錢。
4.污泥干化摻燒中，不推崇熱力干化，高溫壓榨脫水干化和煙氣直接接觸式干化摻燒更值得考慮。
5.人工智能在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用中，應(yīng)是 “DCS+AI” 模式，其應(yīng)用水平的提升依賴整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步。
6.飛灰資源化方面，一部分地區(qū)可能會率先實(shí)現(xiàn)，寧波等地政府已有所行動，有望率先取得成果。
7.沼氣提純、液化、制氫方面，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)在江蘇金壇研發(fā)了一套較為先進(jìn)的垃圾制氫技術(shù)，且準(zhǔn)備在金壇進(jìn)行工業(yè)化落地應(yīng)用。而沼氣提純、液化此前已有所開展，制氫將是未來的一個(gè)發(fā)展方向。
06 “十五五”期間，在技術(shù)創(chuàng)新之外
康恒環(huán)境還會有哪些新變化？
焦學(xué)軍也在現(xiàn)場分享了康恒環(huán)境面向“十五五”的三個(gè)發(fā)力重點(diǎn)：
首先，將重點(diǎn)放在海外業(yè)務(wù)上，包括項(xiàng)目投資建設(shè)運(yùn)營，設(shè)備供貨以及技術(shù)服務(wù)等，目前已簽約的海外合同接近一萬噸，并且看好未來兩三年內(nèi)中國企業(yè)在海外市場的表現(xiàn)。
其次，在國內(nèi)，康恒環(huán)境還會持續(xù)優(yōu)化項(xiàng)目運(yùn)營，特別是在煙氣凈化方面降本增效。他提到，如果每噸垃圾的煙氣凈化成本能降低十元錢，以國家全年垃圾焚燒處理量3億噸計(jì)，全行業(yè)將節(jié)省30億元人民幣，這是一個(gè)可觀的數(shù)字。未來要更加關(guān)注細(xì)節(jié)，提升運(yùn)營效率。
最后，他談到管理創(chuàng)新的重要性，企業(yè)在管理體系中還有很多需要簡化和優(yōu)化的地方，同時(shí)，因政府的管理措施對企業(yè)運(yùn)營影響深遠(yuǎn)，他呼吁政府與企業(yè)攜手共建，以管理創(chuàng)新帶動技術(shù)創(chuàng)新，共同推動城市能源綠色轉(zhuǎn)型。
總而言之，盡管當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)在經(jīng)營上承受著較大壓力，但技術(shù)革新與管理優(yōu)化的步伐不能停歇。我們要充分發(fā)揮行業(yè)智慧和能動性，積極探索更為高效、環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的發(fā)展路徑，不斷推動產(chǎn)業(yè)升級與可持續(xù)發(fā)展。
原標(biāo)題：焦學(xué)軍：中國垃圾焚燒發(fā)電廠如何釋放最大能效？
