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我国县域垃圾焚烧现状及对策建议探讨

2022-12-02 10:02来源:CE碳科技作者:中城环境零碳院关键词:县域垃圾焚烧垃圾焚烧厂县域小焚烧设施收藏点赞

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文章导读

近日,发改委、住建部等五大部门联合印发县域垃圾焚烧指导意见。

政策发布后,引发行业的热议,有人说,这是我国垃圾焚烧正解决“大”的问题后,开始回头补“小”的短板了,未来五年100吨级、200吨级的装备将迎发展春天;也有人说,征途漫漫,不可盲目乐观,县域垃圾焚烧设施需要解决问题还有很多。

那么,当前推进县域垃圾焚烧设施,存在哪些问题?最大阻力是什么?技术、法规、标准还是经济性?我国县域垃圾焚烧处理设施现状又是什么?

本文根据中城院(北京)环境科技有限公司副总经理吴剑论坛发言,梳理我国县域小焚烧设施现状、存在的问题及对策建议,供业内人士参考交流。

“大型垃圾焚烧厂,可以通过发电获得大部分收入,很大程度上减少地方财政所需负担的垃圾处理费用,然而县级小焚烧设施发电性较差。如果不发电,则需要由地方政府承担所有的垃圾焚烧费用,合计约300元/吨以上,经济上难以承担。”在11月2日中国城市环境卫生协会主办的“第九次生活垃圾焚烧处理技术与设备研讨会”上,中城院(北京)环境科技有限公司副总经理吴剑进行了专业的分享。

当前县域小焚烧设施遇到的最大难点当属在各方面达标情况下经济性较差。在不具备上发电设施的情况下,对比德国、瑞典、日本等其他国家,我国县域小焚烧设施缺乏可以余热利用、市政供暖等其他提高经济收益的方式。

1大背景下,县域小焚烧设施越来越热

根据住建部10月12日公布的《2021年中国城乡建设状况公报》和《2021年城市建设统计年鉴》,过去十年,从2012年到2021年,全国城市生活垃圾无害化处理能力由44.6万吨/日增长到105.7万吨/日,十年间处理能力增加一倍多。

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图一:近十年全国城市生活垃圾无害化处理能力变化

然而,相对于城市快速增长无害化处理率,县域尤其是村镇无害化处置率相对比较低。根据住建部数据,2020年乡、建制镇生活垃圾无害化处理率分别为48.5%、69.6%。

随着城市生活垃圾无害化处理能力急剧提高,生活垃圾焚烧设施日趋饱和,市场空间增长有限,县域、村镇生活垃圾治理逐步提上了日程,国家部委也频频发文,开展县域乃至村镇小型焚烧设施试点。

2020年7月,国家发改委、住建部、生态环境部发布《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》(发改环资〔2020〕1257号)中提出:“在生活垃圾日清运量不足300吨的地区探索开展小型生活垃圾焚烧设施试点。”

2021年5月国家发改委、住建部印发《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》(发改环资〔2021〕642号)提出:“开展小型焚烧设施试点示范。人口稀疏、垃圾产生量少、不具备建设规模化垃圾焚烧设施的地区,经技术评估论证后,可开展分散式、小型化焚烧处理设施试点示范,着力解决小型焚烧设施烟气达标排放和飞灰安全处置方面相关技术瓶颈。”

2022年5月,中共中央办公厅国务院办公厅印发《关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见》,明确了以县城为重要载体的城镇化建设的目标和具体任务,并且第二十九条中明确提出“建设与清运量相适应的垃圾焚烧设施,做好全流程恶臭防治。合理布局危险废弃物收集和集中利用处置设施。”

同时今年以来,两大部委住建部、发改委也对县域小焚烧设施进行密集调研。3月22日,发改委环资司调研中国节能;3月24日,环资司调研了光大环境;3月25日,召开县城生活垃圾焚烧处理设施建设座谈会;4月28日,以视频方式主持召开垃圾焚烧技术装备发展座谈会;6月30日,产业司开展垃圾焚烧装备发展情况调研。

8个月内,发改委两大司局,6次调研同一个主题,由此可见国家相关部委对县域垃圾焚烧工作的重视。

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图二:相关部委对县域小焚烧设施重视

就在前天,11月28日,发改委、住建部等五大部门还专门出台《关于加强县级地区生活垃圾焚烧处理设施建设指导意见》,针对东部、中西部县域提出分类施策加快提升焚烧处理设施能力,提出到2030年,全国县级地区生活垃圾分类和处理设施供给能力和水平进一步提高,小型生活垃圾焚烧处理设施技术、商业模式进一步成熟,除少数不具备条件的特殊区域外,全国县级地区生活垃圾焚烧处理能力基本满足处理需求。

2仅4成县域实现焚烧处理,红利显现

县域生活垃圾处理现状到底是什么样的?

数据显示:截止2021年底,我国城市数量为692个,其中地级市300个,县级市392个;县城数量为1482个。按照城乡统计年鉴,1482个县城中生活垃圾清运量小于100吨/日的县约为424个,约占30%, 70%的县域清运量大于100吨/日。

近十年,全国县城处理能力增长相对较平稳(如图三所示),由2011年的683座增长到2021年1441座,无害化处理能力达到33.8万吨/日。截止2021年底,全国县城生活垃圾清运量为6791.35万吨,无害化处理厂(场) 1441座,其中卫生填埋1123座,焚烧257座,其他处理61座。

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图三:全国县域生活垃圾无害化处理场数量(2001-2021年)

从处理方式上看,57%的县域生活垃圾实施了填埋处理,41%为焚烧处理,截止2021年底,全国县域共有257座焚烧厂,按照一县一厂,还有1225个县城无垃圾焚烧厂,市场缺口很大。

除此之外,还有很多县城、村镇因交通不便、运距较远等原因,不能也不可能将所有垃圾完全收运到一起焚烧,有的甚至两三个县也凑不到300吨/日,无法走“村收集、镇转运、县集中处理”的城乡一体化模式,所以发展县域小焚烧设施是非常有必要。

从近十年县域生活垃圾处理技术现状来看,它主要经历了两个阶段:

第一阶段:2010~2012 年前后,两类小型垃圾热处理工程出现

这一阶段涌现的一批小型垃圾热处理工程可以分为两大类:一类是科研机构,依托自身强大工程热力理论开发的流化床工程装备。这类设备投入正常运行后,突出表现为炉渣热灼减率控制很好,但也存在故障率高、连续运行周期短,不能投入自动燃烧控制以至操作难度大,需要加煤支持燃烧,燃烧过程CO超标等问题。

另一类是一些企业模拟燃煤工业锅炉研发的链条炉排技术。吴剑认为,该技术之所以没有发展起来,主要在于没有对垃圾燃烧特性进行深入分析,缺失严谨的焚烧工程理论研究,引发烟气、恶臭、污水等二次污染问题,甚至有焚烧炉安装后出现无法启动的教训。

第二阶段:2012年之后,小型焚烧技术进入强需求阶段

本阶段出现了很多小型垃圾焚烧设备,如代表性的有消解技术、磁化热解、高温炭化垃圾焚烧炉、等离子技术等。但是这些技术工艺在实际运行过程中,总是出现这样那样问题,如垃圾恶臭、焚烧烟气污染物并未得到有效控制,不具备成熟可靠、安全环保、经济适用的基本要求。

3难题待解,推进县域焚烧征途漫漫

1. 经济性差,投不起

大城市的大规模垃圾焚烧厂,可以通过发电获得大部分收入,很大程度上减少地方财政所需负担的垃圾处理费用,仅需要50-100元/吨处置费。

然而县级300吨以下的小焚烧设施,发电经济性较差。如果不发电,则需要由地方财政承担所有的垃圾焚烧费用,合计约300元/吨以上,故经济上难以承受。经济性差、投不起是当前县域小焚烧设施遇到的最大难点,在不具备上发电设施的情况下,对比德国、瑞典、日本等其他国家(如下图),我国县域小焚烧设施缺少可以余热利用、市政供暖等其他提高经济收益的方式。

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图四:欧洲小焚烧处理设施发展现状

比如瑞典,近100%的热处理设施均对热能进行循环再利用,小型垃圾焚烧发电设施可以为附近地区提供廉价热能;再如日本,2020年,日本各类垃圾焚烧设施1056 座,约738家焚烧厂有余热利用设施,占比高达70%,不同规模垃圾焚烧余热利用方式如图四所示,规模越小(50吨/日以下),余热利用越少, 其余稍大规模百吨级别焚烧设施,几乎都能实现供热和发电双重收益。

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图五:日本不同处理规模焚烧设施余热利用

2. 垃圾量少、且分散

对比日本等其他国家,国土面积狭小、人口居住相对较集中,便于建设集约化小型垃圾焚烧设施,而我国疆域辽阔,不同地区地理环境差异很大,尤其是对西北、西南、东北等偏远山区来说,不仅人口居住密度低,人均垃圾产生量少,而且相邻县域相隔较远。据统计,我国约35%的县级市、80%的县城垃圾清运量不足200吨/日。

3. 技术不成熟,污染物排放很难达标

为了使垃圾充分燃烧,避免因燃烧不充分对周边环境造成影响,《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定,在启动时,炉内温度应升至850摄氏度后才能投入生活垃圾,并在4小时内达到稳定工况;在停炉过程中,垃圾完全燃尽之前,必须保证炉内温度在850℃以上。

而且根据该标准要求,为了使以二噁英为代表的有害气体得到分解,炉膛内焚烧温度必须≥850摄氏度,炉膛内烟气停留时间必须≥2秒。

大规模焚烧炉的热稳定性更好,烟气波动小更容易处理达标排放。而小规模焚烧炉,炉膛小、垃圾少,热稳定性差,炉温波动大、烟气成分波动也大,很难达到稳定工况下烟气、 二噁英等污染物达标排放。若要稳定焚烧,需要添加柴油等燃料助燃,但随之也大幅增加了成本。

4. 法律法规标准体系不健全、不完善

长期以来,我国垃圾污染防治主要着眼点在于城市,相关法律法规和标准规范几乎都是围绕城市生活垃圾设置的,目前尚无针对小型焚烧(300吨/日及以下)可供参考借鉴的标准体系。

虽然现行国家标准GBT51435-2021《农村生活垃圾收运和处理技术标准》和GB∕T 37066-2018《农村生活垃圾处理导则》有部分内容涉及到村镇小焚烧处理工艺和标准,但其内容缺少针对解决县域小焚烧设施现存问题的处理方式,且标准内容主要是针对大型垃圾焚烧厂,参考意义不大。

4几点建议与对策

针对目前县域小焚烧处理设施存在问题,如面临建设成本和运营成本的挑战、污染物排放控制的挑战等,吴剑认为,从国家层面讲,可以从以下几个方面重点发展:

1. 推动技术研发

针对小型生活垃圾焚烧装备存在的烟气处理不达标、运行不稳定等技术瓶颈,形成亟需研发的小型焚烧技术装备指南,组织国内“专、精、特、新”骨干企业,加强城乡固废无害化、资源化的技术开发与先进技术推广,加快垃圾处理技术装备研发和集成示范应用。

2. 选择适宜地区开展试点示范

以中西部和东北地区、边境地区为重点,选取人口密度较低、垃圾产生量较少的部分县级地区积极开展小型焚烧试点,重点围绕技术装备、热用途、运营管理模式、相关标准等探索形成可复制、可推广经验。

3. 健全标准体系

研究小型生活垃圾焚烧设施运营特征,提出适用可行的技术规范和污染防治要求。建立健全小型生活垃圾焚烧处理项目建设标准、环保标准以及相关配套技术规范。

4. 推广市场化建设运营模式

创新并推广小型焚烧的市场化建设运营模式,鼓励国内“专、精、特、新”骨干企业市场主体积极参与县级地区生活垃圾焚烧处理,充分发挥专业企业在项目建设、运营及技术等方面的优势,配合当地主管部门做好进场垃圾量统筹工作,有效提升所在地区的垃圾焚烧处理率。

5. 探索余热多元化利用

加强垃圾焚烧项目与已布局的工业园区供热、市政供暖、农业用热等衔接联动,丰富余热利用途径,降低设施运营成本。有条件的地区要优先利用生活垃圾和农林废弃物替代化石能源供热供暖。

延伸阅读:

国家发改委 住建部等5部门:加强县级垃圾焚烧处理设施建设

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