垃圾焚烧发电：从“污染源”到“绿色能源”的转变
垃圾焚烧发电：从“污染源”到“绿色能源”的转变
中国科学院城市环境研究所最近在《自然-能源》发表了一篇关于垃圾焚烧发电的研究论文。该研究表明，通过改进技术，未来40年内中国的垃圾焚烧发电系统可累计减少8.2亿吨二氧化碳当量的温室气体排放，同时提升能源转换效率至22.8%。这项研究强调了垃圾分类和设备升级的重要性，旨在将垃圾处理转化为碳中和与能源战略的重要组成部分。这一发现不仅有助于解决“垃圾围城”问题，还推动了清洁能源的发展。
在宁波市海曙区洞桥镇宣裴村，一座红白交织的宏伟建筑坐落于青山绿水之间，晶莹剔透的蜂巢式幕墙，高耸入云的塔楼，绿草如茵、四季花香的场院，赋予这里一份灵动、舒展之美感。很多业内人士能一下子辨认出来，这就是康恒环境宁波明州生活垃圾焚烧厂。
宁波明州环境能源有限公司（以下简称“宁波项目”），是康恒环境在宁波的匠心之作。宁波项目占地8.3万平方米，主要处置来自宁波市鄞州区、海曙区、奉化区的生活垃圾，服务人口达334万。处理规模为2250吨/日，宁波项目配置了3台750吨机械炉排炉，2台25兆瓦汽轮发电机组，并配有烟气、污水、灰渣等处理系统。
宁波项目于2016年1月1日开工建设，2017年6月20日投入运营。截至2023年12月31日，已累计处理生活垃圾约607万吨，累计上网电量达20亿千瓦时，温室气体减排量约219万吨，累计接待公众参观超6万人次。
2023年，宁波项目在全国领跑者办公室开展的质量分级及“领跑者”排行榜评价活动中获得社会化服务五星级电厂称号，是康恒环境旗下标杆垃圾焚烧发电项目。
低碳化：率先采用碳排放实时监测和智慧焚烧系统工艺示范项目
在碳排放领域，废弃物是容易被忽视的一大杀手。废弃物处理行业的GDP约占全球总GDP的0.2%，但碳排放量却占全球的3.2%，约每年15亿吨，相当于大家熟知的航空业与航运业碳排放总和。
其中，垃圾填埋碳排放贡献最大。从我国来看，随着垃圾焚烧发电以及2019年以后垃圾分类、原生垃圾零填埋的快速发展，中国内地在生活垃圾处理及其温室气体减排方面取得了巨大进步。“双碳”背景下，我国电力结构的绿色化程度不断提高，相应的，垃圾焚烧仅仅靠发电产生的减碳效应或逐步下降。
放眼全球，垃圾焚烧发电目前是发达国家及中国主流废弃物处置技术，垃圾焚烧碳排放是国际固废处置领域重要议题。我国垃圾焚烧发电发展迅速，2022年底城市垃圾清运量达2.44亿吨，其中焚烧处理能力占比达72.5%。在2020年正式提出“双碳”目标后，2021年生态环境部提出“加强温室气体监测，逐步纳入生态环境监测统筹实施”，同年9月又发布《碳监测评估试点工作方案》，将废弃物处理与火电、钢铁、石油天然气开采、煤炭开采等行业一起列为首批五类重点碳监测评估试点行业之一，并点名废弃物处理重点关注CH4、N2O和CO2的排放监测。
然而，目前垃圾焚烧发电碳排放监测与核算存在挑战。与化石燃料不同，生活垃圾中的碳包含化石组分和生物组分，生物质碳因其本身参与大气循环，并不实际造成温室气体效应，因此仅垃圾中的化石碳计入碳排放。然而垃圾组分复杂，可达100多种，时空波动大，地域特征明显，化石碳比例波动较大，准确核算存在极大挑战。另外，部分组分的化石碳含量无法知晓。
2023年2月，由康恒环境牵头的国家重点研发中国与奥地利政府间产学研合作项目《生活垃圾焚烧碳排放实时监测和低碳高效智慧焚烧技术研发及示范》项目（以下简称“中奥项目”）正式启动，该项目将发挥中奥双方优势，共同解决垃圾焚烧行业碳排放识别及监测难题。
“中奥项目”奥方团队考察宁波项目
作为生态环境部第二批碳排放监测试点单位，全国首座污染物超低排放垃圾焚烧厂，宁波项目成为碳排放实时监测和智慧焚烧系统工艺示范项目。通过联合浙江大学、上海交通大学、奥地利维也纳工业大学和VIRWa公司等科研院校与机构，开发适合中国垃圾焚烧厂的碳源识别及碳排放监测方法，形成无需垃圾采样的生物碳或化石碳碳源识别及低延迟高精度碳排放监测系统，成为解决垃圾焚烧发电碳排放监测与核算的关键。
“中奥项目”中方团队考察欧洲垃圾焚烧发电项目
经过一年多调试监测，碳排放实时监测和智慧焚烧系统在宁波项目运行良好，形成了前端入炉垃圾可视化，过程中焚烧诊断及智慧调优，末端碳捕集耦合碳利用，整个系统实现综合性能评价与碳排放实时监测。该技术系统监测精准度超过92%，监测频率可达5分钟，为业内首个实现高精度、实时在线的碳排放监测系统。中奥项目结束，智慧焚烧系统将辅助提高锅炉效率2.5%。全套系统的集成应用成为垃圾焚烧发电行业提效、减污、降碳不可或缺的技术之一。
超洁净：执行严于国标和欧标的排放标准
在烟气净化工艺方面，宁波项目采用“七步法”烟气净化组合工艺的项目，在传统“五步法”烟气净化系统基础上，增加“选择性催化还原脱硝”和“湿式洗涤塔”工艺，这一“七步法”组合处理工艺使得烟气排放标准严于国家标准（GB18485-2014）和欧盟排放标准（2010/75/EU）。
针对生活垃圾成分复杂、垃圾热值不均，易造成垃圾燃烧时所需一二次风量、蒸汽产量、烟气污染物浓度波动较大的现象，同时为了避免大型炉排炉应用时可能产生的垃圾层高不均、燃烧调整困难、燃烧波动加剧等新问题，宁波项目设置了自动燃烧控制系统（Automatic Combustion Control，简称ACC系统），改善了大型炉排垃圾焚烧过程中的波动性，提高了大型炉排炉的运行稳定性，大幅度提升了燃烧和发电的效率。
除了近乎严苛的烟气处理工艺外，先进的渗滤液处理系统为潜在的二次污染画上了句点。
厂区生活污水与生产污、废水一同排入渗滤液处理系统。经处理达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准后，作为循环冷却水补充水回用。湿法废水根据烟气净化系统湿法单元废水出水水质，采用“两级反应沉淀+砂滤+超滤+两级RO”的处理工艺，中水回用至冷却塔，循环排污水作为工艺用水、绿化带浇灌等用途再循环利用。
宁波项目厂内喷泉池
更邻利：普及环保知识，共建和谐社区
宁波项目建设之初就充分考虑到环保科普宣传需求，积极推动环保科普展厅的建设与环保教育基地的创建，积极开展环保宣教活动，提升居民生态环保意识。
作为国家生态环境科普基地，项目设有全国首座垃圾焚烧博物馆，形象地再现了垃圾收集、贮运、焚烧发电的过程，成为环保宣传教育的示范基地和工业旅游的目的地。
其中，科普活动场区将科普教育基地“搬进”现场，为广大居民群众、青少年直观地了解垃圾分类处置全过程提供科学、生动的解答。目前已为宁波市鄞州区第二实验学校、宁波华茂万国语学校等140余所学校，共计约14000余人，提供环保教育活动；同时，作为浙江省工业旅游示范基地，项目自投产以来，截至2024年6月已接待省市各街道社区、环保组织及国内外环保学术交流团队超2400批、47000余人，成为宁波市环保教育的“金名片”。
属地化建设与发展是康恒环境秉持的理念。康恒环境希望每到一个城市，不仅带去美丽整洁的环境，更为当地人才培养与社会发展做出贡献。
宁波项目建有体育馆，内有羽毛球场、台球桌、乒乓球桌及各类健身器械，室外则有篮球场与网球场，对周边居民开放，并定期举办各类公共活动，如幸福家庭日、相亲日、婚纱摄影。
尽管垃圾焚烧发电技术取得了显著进展，但仍面临多重挑战。社会公众对垃圾焚烧厂存在恐慌和排斥心理，相关技术不够成熟导致能量转化效率较低，行业人才供需不足，以及保障机制不完善等。专家建议通过深度治理焚烧污染、强化核心技术与重大装备应用创新、深化学科交叉研究与人才培养、完善配套政策与保障机制等措施推动行业进步。
建设新型电力系统是实现能源安全保供和清洁转型双提升、双平稳的重要举措之一。随着固废产量不断增加及其处置方式加速转型，垃圾焚烧发电为新型电力系统建设注入新活力。2022年，国家发改委等部门明确将新建生活垃圾焚烧发电项目优先纳入绿电交易，垃圾焚烧发电的重要意义不断被认可与重视。
新型电力系统建设的新引擎
一方面，垃圾焚烧发电保障新型电力系统安全发展。垃圾焚烧发电能够为新型电力系统提供稳定、持续的电力输出。与其他新能源发电方式相比，垃圾焚烧发电突破外界自然因素的限制，能够确保电力系统的稳定运行。通过有效的垃圾处理和能量转换，为电力系统提供重要能源补充，有助于加速推进新型清洁能源替代，在一定程度上突破能源资源禀赋限制，减轻对传统能源的依赖，满足构建安全高效的新型电力系统基本前提。
另一方面，垃圾焚烧发电推动新型电力系统低碳建设。垃圾焚烧发电技术既能够保障能源供应，又能够降低碳排放，通过高温焚烧，垃圾中的有害物质得到彻底销毁，减少了环境污染。同时，可实现垃圾的减量化、资源化和无害化处理，在有效缓解“垃圾围城”的环境压力的同时，将垃圾中的化学能转化为清洁电能，完美契合新型电力系统绿色低碳的发展需求。
同时，垃圾焚烧发电优化新型电力系统成本结构。通过垃圾焚烧发电，可将原本被视为废物的垃圾转化为有价值的能源，降低了垃圾处理成本。相比其他能源供应方式，垃圾焚烧发电的运营成本相对较低，能够减少电力系统的总体运行成本。此外，随着技术的不断进步和规模的不断扩大，垃圾焚烧发电项目在带动就业、改善投资环境等方面产生的经济效益将进一步凸显，从而为新型电力系统建设提供更具竞争力的能源解决方案。
发展还存在多重制约因素
一是社会公众难信任，邻避效应存隐患。无论是填埋还是焚烧，垃圾处置都会产生一定的土壤、水和空气污染，进而影响周边居民身体健康和生活质量。尽管相关单位通过技术创新和工艺改进，已最大程度地限制了焚烧带来的负面效应，但出于自身利益考量，社会公众依然对垃圾焚烧厂存在恐慌和排斥心理。近年来，针对垃圾焚烧的环境投诉持续增长。这种邻避效应不仅体现在对环境污染的担忧上，还涉及对房产价值的考量，使得公众对垃圾焚烧发电项目的接受度较低。
二是相关技术不够成熟，转化效率难保障。由于技术限制，当前我国垃圾焚烧发电厂的能量转化效率与供电效率均难以达到理想水平。相关统计显示，垃圾焚烧发电厂的能源转化效率仅为传统火力发电厂的63%，供电效率仅为传统火力发电厂的56%。此外，目前我国收集垃圾仍主要采用混合收集清运的方法，导致垃圾的组成成分非常复杂，大量不可燃成分掺杂其中，进而拉低垃圾热值，进一步制约了垃圾焚烧发电的效率和效果。
三是行业人才不充足，持续发展有阻力。随着我国新型电力系统建设高质量加速推进，垃圾处理与新型电力系统行业的交叉人才需求日益凸显。据估算，当前行业相关人才需求约30000人。然而，垃圾焚烧发电行业内的人才供需却呈现出总量不足和结构性不足的特征。一方面，行业发展较快，外部的人才供给满足不了行业的需求增长量。另一方面，现有从业人员以及进入人员的能力及质量与实际需求不匹配。而在行业人才培养和储备方面，我国高校缺乏针对垃圾焚烧发电的专门培养体系，导致垃圾焚烧发电行业未来持续高质量发展缺乏专业化的人才支撑力量。
四是保障机制不完善，市场运营待规范。在国家政策的大力支持下，我国生活垃圾焚烧发电行业快速发展，累计、新增装机容量呈逐年上升趋势，2022年生活垃圾焚烧发电年新增装机容量达257万千瓦，全国生活垃圾焚烧发电累计装机达2386万千瓦。然而，随着资本热潮逐渐降温，地方财政持续收紧，市场竞争日益激烈，新增项目日趋饱和。前期垃圾焚烧发电企业存在的盲目扩张规模、粗放式管理、运行效率偏低和发展不均衡等问题逐渐显露。垃圾焚烧发电行业运营有待进一步规范，以保证市场活力与持久力。
多措并举推动行业进步
首先，深度治理焚烧污染。一是合理提高焚烧污染物排放标准。通过监测区域垃圾焚烧企业的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物平均排放浓度，严格制定适合本区域的更清洁的污染物排放标准，尽可能地限制污染物排放。二是垃圾焚烧厂应合理选址，应技术可行、经济合理、环境可容纳、公众可接受，不仅要避免对环境和人体健康产生不利影响，还要考虑经济性。三是建立一整套公众参与和有效沟通机制。政府应将环境监测信息公开、民意调查、听证会等措施加以制度化、规范化、程序化、法制化，企业要尽可能向政府和公众提供完整信息，消除信息不对称对公众心理和政府决策的影响。
其次，强化核心技术与重大装备应用创新。一是强化清洁高效发电技术。以提升垃圾发电效率和质量为目标，同时注重提高环境友好性和可靠稳定性，推动实现垃圾发电在新型电力系统建设中的积极作用。二是加强安全稳定发电技术的研发与应用。应致力于提升垃圾发电系统的安全稳定运行水平，增强其供电保障能力和灵活调节能力，通过推动安全、灵活且经济的储能技术的广泛应用，为垃圾发电行业的稳定发展提供有力支撑。三是构建自主创新的技术研发体系。建议高质量地建设国家重点实验室、工程技术研究中心和国家能源研发创新平台等科研机构，通过统筹科技、教育和人才资源，完善科技创新考核和激励机制，激发创新活力，推动垃圾发电行业的技术进步和产业升级。
再次，深化学科交叉研究与人才培养。一是推动上下游产业技术深度融合。对于垃圾焚烧发电这一特殊行业，政策支持不可或缺，补贴、税收优惠等激励措施可吸引和留住优秀的交叉型人才。二是加强学科建设。不仅要在高校培养专业人才，还应为其提供丰富的实践机会，让他们在实际应用中不断积累经验。三是完善跨领域的交流与合作渠道。通过加强不同领域间的交流与合作，让更多人了解并掌握垃圾处置与新型电力系统建设的知识和技能，实现行业的深度融合与发展。
最后，加快完善相关配套政策与保障机制。一是构建绿色低碳、充满竞争活力的产业体系，推进垄断竞争性环节的市场化改革，进一步放开电网建设业务，激发市场活力。二是完善先进、高效的行业治理体系。强化电力规划的引领作用，充分发挥市场机制的引导作用，确保电力转型过程中的安全可靠供应。营造公平的市场环境，合理运用行政调节手段，加强电力规划、建设、运行、交易、价格等多环节的统筹协调和监管。三是解决中小企业的融资难题。通过丰富企业中长期贷款和拓展直接融资渠道，满足垃圾发电企业长期融资需求，为其发展提供必要的资金支持。