生物质协同生活垃圾处理技术探讨

　　摘要：本文首先简述了国内城市生活垃圾处理现状，然后对县级城市垃圾处理结合生物质处理的出路进行了分析，并阐述了生物质发电项目现状，最后对生物质协调处理生活垃圾热电联产的可行性与生物质协同生活垃圾处理方式的比较进行了探讨，以供同仁参考。

　　关键词：县级城市;生活垃圾;生物质;处理技术

　　一、前言

　　随着我国经济形势的不断发展，生活垃圾的产生量越来越大，传统的填埋和堆肥由于受土地的限制和对周围环境的污染等问题影响，传统的填埋处理方式选址也愈来愈困难，且存在对周边大气、地下水等环境的污染的可能性，

　　特别是许多沿海发达城市土地日益稀缺，城市垃圾的无害化处理已经面临许多的困难，目前生活垃圾焚烧发电处理已经成为世界许多许多发达国家城市的首选途径，在我国许多城市和地区也纷纷采用这种焚烧处理生活垃圾的方式。

　　垃圾焚烧炉型有很多种形式，其中最主要、最典型的大概有以下几种：机械炉排炉形式，循环流化床形式，回转窑形式，热解气化炉形式等。

　　从90年代深圳清水河引进三菱马丁炉排炉焚烧发电技术以来的不断实践和总结，炉排炉比较适合我国低热值、高水分的城市生活垃圾现状。其特点是1，垃圾不需分拣，2，单炉处理能力最大，3，不需添加辅助燃料，4，运行、维护费用较低，典型炉型国外有德国马丁、比利时西格斯、日本三菱，丹麦巴威-伟伦技术等，国产化有三菱-马丁演变过来的杭州新世纪、温州伟民集团、重庆三峰等技术。炉排炉也得到了国家环保部门的大力提倡，在国内，炉排炉已经逐渐占据了垃圾焚烧炉的主导地位，国内已经行成了设计、研发、装备制造产业化的完整产业链。

　　二、国内城市生活垃圾处理现状

　　据立木信息咨询发布的《中国生活垃圾处理行业调研与投资方向预测报告(2019版)》显示：生活垃圾处理行业是国家鼓励发展的行业，国务院与相关部门颁布了一系列与生活垃圾处理行业紧密相关的产业政策，对行业给予支持和推动。

　　随着人口增长以及城乡一体化脚步的加快，城镇人口越来越集中，生活习惯和环境均有了较大的改变，而伴随而来的还有越积越多的生活垃圾，生活垃圾处理成了和我们生活息息相关的事情。2010年以来，我国生活垃圾清运量逐年上升，2016年超过2亿吨，达到2.04亿吨，同比增长6.81%。

　　我国生活垃圾处理方式有填埋、焚烧、堆肥等方式，目前仍以填埋为主。根据住建部发布的《中国城市建设统计年鉴》中不同垃圾处理方式处理的生活垃圾量来看，填埋处理方式约占据了我国生活垃圾处理的60%;其次是焚烧处理约占35%，其余的如分拣、综合利用、堆肥等处理方式约占5%。

　　我国垃圾焚烧处理能力具有较大的发展空间，“十三五”规划纲要提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，并明确要求加快城镇垃圾处理设施建设，完善收运系统，提高垃圾焚烧处理率，做好垃圾渗滤液处理处置，故而我国垃圾焚烧处理能力将在“十三五”期间将保持快速增长。

　　据了解我国在运行的生活垃圾焚烧厂数量已经突破400座，在建、筹建项目分别为178座和82座，县城(建成区)生活垃圾无害化处理率达到80%以上，建制镇生活垃圾无害化处理率达到70%以上，以下是垃圾焚烧行业数据统计分析。

　　截止到2020年3月，我国拥有城市生活垃圾焚烧发电项目共278个，垃圾焚烧处理率提升至35.30%;年垃圾焚烧处理量达到7589万吨，同比增长2.86%;垃圾焚烧发电装机容量达到680万千瓦，同比增长25.23%;年发电量超过350亿千万时，同比增长13.07%。

　　2020年1月，我国印发《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，截至2020年年底，全国设市城市和县城生活垃圾无害化处理能力达到75.8万吨/日，比2010年增加30.1万吨/日，生活垃圾无害化处理率达到90.2%，其中设市城市94.1%，县城79.0%，超额完成“十二五”规划确定的无害化处理率目标。

　　2020年2月，我国印发《无害化处理设施建设规划》，预计到2020年垃圾焚烧量达52万吨/日，目前运营+在建的处理规模达37.1万吨/日，如若统计垃圾焚烧厂筹建规模的话，则目前垃圾焚烧工程总规划量(运营+在建+筹建)则已经超过40万吨/日。

　　目前，我国垃圾焚烧行业主要的参与者包括：1)国企：康恒环境、光大国际、中国环境保护集团、北京控股、启迪桑德、深圳能源、绿色动力环保、上海环境、瀚蓝环境、首创环境等;2)民企：锦江环境、重庆三峰、盛运环保、浙江旺能、粤丰环保、中国天楹、圣元环保、伟明环保、盈峰环境等;3)外企：威立雅中国等。

　　近几年来，受国家加快推动生态文明建设、多个循环经济领域示范试点创建实施(节能减排综合示范城市、“城市矿产”示范基地、园区循环化改造示范试点、海绵城市等)、社会公众节能环保意识提高等多因素推动，中国节能环保产业快速增长，总产值从2012年的29908.7亿元增加到2015年的45531.7亿元。

　　垃圾焚烧发电作为处理生活垃圾相对有效的方法之一，具有占地面积小、无害化、减量化、资源化的优点。根据垃圾处理流程，垃圾发电产业链包括上游垃圾转运、垃圾处理设备制造，中游垃圾发电厂设计、建造以及下游垃圾发电厂运营、维护。垃圾焚烧解决城市用地痛点，填埋处置方式走弱，中国城市固废处置由填埋逐步转向焚烧。

　　在城市生活垃圾不断增加的同时，我国垃圾的无害化处理率也显著提升，预测到“十三五规划”末期，我国城市生活垃圾无害化处理率将超90%，生活焚烧处理能力无害化处理总能力将达50%。

　　近年来，随着国家一系列重大方针政策的贯彻执行，中国生活垃圾焚烧发电产业得到快速发展。截至2018年，垃圾焚烧项目装机容量达到867万千瓦，中国垃圾焚烧发电进入快速发展轨道，垃圾焚烧发电装机规模、发电量均居世界第一。

　　三、县级城市垃圾处理结合生物质处理的出路探讨

　　随着垃圾无害化处理的推广，国内众多固废环保企业包括一些大的国企和上市公司均相继进入固废处理领域，据了解国内地级市及以上城市在政府或一些环保企业的推动下，基本上都在建设或规划建设垃圾焚烧发电项目。一些人口较多或经济较好的县都已经开始建设生活垃圾焚烧发电厂，国内固废行业竞争已经趋于白热化阶段，许多大的企业已经进军国际环保市场，在这方面央企或上市公司具有中小民营企业无可比拟的优势，固废环保企业如何在国内环保行业夹缝中求生存和发展?

　　据了解，在一些经济欠发达地区和农业人口较多的县，由于垃圾量偏少(基本上在300t/d上下)，单独建设垃圾焚烧发电厂，投资成本高，回报周期长，如果两县合建，由于另一方运输距离较远，处理成本较高，协调较困难，因此政府积极性不高，且大型国企或上市公司对此类地区的项目投资热情不高。

　　且这些地区有些生物质资源较好，农林废弃物如玉米秸秆、谷壳等较多，随着环保要求的增高，环保部门对农林废弃物的管控较严，不允许露天焚烧，废弃生物质的处理也存在一定的困难，如果生物质和生活垃圾两者结合处理，则既可以解决生活垃圾无害化处理的问题，也可以解决农林废弃物处理的难题。

　　特别在东北地区，由于国家对燃煤机组的管控愈来愈严，生物质热电联产项目的推广将能够使效益最大化。

　　四、生物质发电项目现状

　　进入二十一世纪，能源发展发生了较大的变化，开始向智能化、低碳化以及多元化的方向发展。生物质能源作为一种可再生性的能源，具有独特的资源优势，因而受到了广泛关注。

　　截止到2016年底，我国生物质发电并网装机容量为12.5GW。在国家新能源发展规划中也指出，到2020年，装机容量将达到15GW的水平，年发电量可达90000GWh。尽管如此，生物质能源在国家能源市场份额中占比仍然很小，仍具有十分广阔的发展空间。

　　运用生物质锅炉直接燃烧生物质，形成蒸汽，推动蒸汽轮机作功发电，是生物质直燃发电的主要技术路线，是我国和各国利用生物质能的主要方式。生物质锅炉是生物质直燃发电技术的核心装备，对发电系统能效影响最大，国内多以秸杆为燃料开展燃烧技术的研究，并取得了较好的成果。当前，更高参数和热效率的循环流化床锅炉已在国内生物质发电领域得到研发和应用。

　　当前制约生物质发电发展的主要因素：一是燃料成本，生物质燃料成本占全厂运行成本的65%左右。二是过度竞争，生物质项目建设太多，出现企业对原料的恶性竞争。三是技术研发。在生物质发电技术方面较西方发达国家还存在不少的差距，尤其在生物质燃料采收、运输、加工、储存等专用辅助机械配套方面差距比较明显，仍需迎头赶上。

　　我国发展生物质发电的主要推动力：(1)经济发展的需求。相关数据显示，到2020年，我国将消耗30亿吨标煤，且随着我国社会经济的不断发展，及受全球碳排放公约的制约，生物质能源的刚性需求量也会日益增大。(2)能源安全的需求。生物质能源的应用能够有效减少石化能源的消耗，且对环境更友好。生物质能是一种重要的可再生碳能源，作用不可替代。大力开发利用生物质能源，符合国家能源安全的发展要求。(3)生态环保的需求。我国拥有丰富的生物质秸秆，很大部分没有得到充分利用，被当作农作物废弃物焚烧，既形成浪费，又造成环境污染。大力发展生物质发电，经济效益、社会效益、环保效益均很可观。

　　五、生物质协调处理生活垃圾热电联产的可行性

　　结合国家对可再生能源的鼓励政策，随着国家对燃煤锅炉机组的逐步淘汰，生物质电厂作为电力能源的补充在未来一定时期内具有一定的优势，特别是东北地区结合居民和工业供热的需求，其政策的优势是非常明显的。

　　小的县或县级市，由于垃圾量不足，无法单独做焚烧发电项目，如果将生活垃圾进行综合分选，利用综合分选技术，提取垃圾中的有用物质循环利用，筛分后的可燃物是一种热值比较高的燃料送往生物质电厂做为补充燃料，不可燃物送往填埋场填埋。

　　生物质电厂在处理秸秆等农林废弃物的同时将分选后的生活垃圾进行焚烧处理。

　　目前国内虽然有生物质协同生活垃圾处理的案例，其主要的是单独建设垃圾焚烧发电厂，在垃圾焚烧发电厂区内在建设生物质发电厂，其优势是管理人员/检修人员/后勤人员可以共用，公共系统如电力接入系统/工业供水系统/循环水系统等可以共用，节省了项目投资运营成本。

　　结合东北地区的特点，在设计时可以考虑热电联产，将生物质发电厂建在城郊结合部或者工业园区，其焚烧后产生的余热在上网发电上在冬天可对县城及周边居民进行供热取暖以及做为工业热源，其热效率将是比较高的。

　　根据国家发改委、住建部对垃圾处理工艺的指导原则，鼓励生活垃圾产生量大于300t/d以上的地区采用焚烧发电工艺技术，综合分选后焚烧发电技术适合地区生活垃圾产生量小于300t/d以下的地区，单独建生活垃圾焚烧发电厂和生物质电厂技术适合垃圾产生量大于300t/d的地区，以上两种生活垃圾处理方法均可解决垃圾量少、垃圾处理规模偏小的问题，在方法上均是可行的。

　　六、生物质协同生活垃圾处理方式的比较

　　目前国内生物质协同生活垃圾处理主要采用的方式，1，“综合利用+掺烧生物质焚烧发电”，2，“垃圾焚烧发电+生物质焚烧发电”较多，两者方法均有利和弊，现将两者之间的一些区别和差异进行比较：

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　　七、结束语

　　在国内生活垃圾终端处理行业市场趋于末端的时侯，中小环保企业如何打破国企和上市环保公司的垄断优势，在夹缝中求得生机，需要企业不断的开发新的市场，而国内县级的垃圾终端处理开发如果能够结合生物质发电一起开发，将是一个非常好的契机，对地方政府来说，通过生物质电厂的税收弥补财政上的不足，解决环境卫生处理的经费紧张的问题，也是具有一定的吸引力的。

　　参考文献

　　[1]姜万田.我国村镇生活垃圾处理现状与技术路线探讨[J].居业，2017，11：158+160.

　　[2]梁凌雁.我国村镇生活垃圾处理现状与技术路线探讨[J].科技视界，2016，08：239.

　　[3]冯光.我国村镇生活垃圾处理现状及技术路线探究[J].科技创新导报，2016，1335：81+83.

　　作者：邓文斌