本文通過(guò)政策推動(dòng)和市場(chǎng)導(dǎo)向的視角，分析了垃圾焚燒市場(chǎng)狀況，結(jié)合四種常見焚燒爐的工作原理、特點(diǎn)及市場(chǎng)需求，探索環(huán)保技術(shù)應(yīng)用方向，旨在為國(guó)家的污染防治工作提供切實(shí)可行的技術(shù)方案。在以后的垃圾焚燒的過(guò)程中，機(jī)械爐排爐將繼續(xù)作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐在危險(xiǎn)廢物處理的過(guò)程發(fā)揮重要重要。
關(guān)鍵詞：垃圾焚燒爐；生活垃圾；危險(xiǎn)廢棄物
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)及城市建設(shè)的發(fā)展、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，新建垃圾填埋場(chǎng)受到越來(lái)越多的限制，已經(jīng)很難找到合適的場(chǎng)址。自20世紀(jì)80年代后期，國(guó)內(nèi)城市生活垃圾處理行業(yè)開始關(guān)注現(xiàn)代垃圾焚燒技術(shù)。1985年開工、1988年投產(chǎn)的深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠是我國(guó)第一座垃圾焚燒處理電站。在2000年之前垃圾焚燒廠數(shù)量?jī)H僅為2；2009年，全國(guó)在運(yùn)行的垃圾焚燒廠數(shù)量只有74座，截至2019年2月底,我國(guó)已建成生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目超過(guò)400座。垃圾焚燒工程在國(guó)內(nèi)迅速擴(kuò)展，在中國(guó)已成燎原之勢(shì)，已被確定為我國(guó)生活垃圾處理的主流工藝。垃圾焚燒發(fā)電的核心設(shè)備是焚燒爐，選定垃圾焚燒爐后再與之配套相應(yīng)的輔助工藝。因此，本文通過(guò)分析垃圾焚燒市場(chǎng)狀況，結(jié)合常見焚燒爐的工作原理及特點(diǎn)，探討未來(lái)的垃圾焚燒技術(shù)走向，為環(huán)境保護(hù)提供一些參考思路。1.1環(huán)保領(lǐng)域市場(chǎng)格局
2015年以來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保重視力度空前，頻繁出臺(tái)環(huán)保政策，大力推行PPP模式，環(huán)保產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，釋放出巨大的環(huán)保需求。借著這股東風(fēng)，以中國(guó)天櫻、東方園林等為代表的環(huán)保企業(yè) “飛了起來(lái)”。然而，2018年以來(lái)，整個(gè)金融行業(yè)去杠桿，國(guó)家嚴(yán)格管控PPP項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，多數(shù)公司出現(xiàn)融資難度普遍加大導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)困難等問題，環(huán)保類企業(yè)也不例外。最近兩年來(lái)，曾經(jīng)身陷PPP危機(jī)的民營(yíng)環(huán)保企業(yè)為求生存，紛紛斷臂求生，或暫停、轉(zhuǎn)讓部分項(xiàng)目，或引進(jìn)央企、國(guó)企戰(zhàn)略投資，因此環(huán)保行業(yè)中呈現(xiàn)了國(guó)企進(jìn)場(chǎng)的新格局。全國(guó)工商聯(lián)環(huán)境商會(huì)發(fā)布的《2019中國(guó)環(huán)境企業(yè)50強(qiáng)榜單》顯示，排名前10的環(huán)保企業(yè)，民企僅1家，占比10%，8家為國(guó)企控股企業(yè)，1家有國(guó)資入股企業(yè)。國(guó)企、央企、民企之間優(yōu)勢(shì)各不相同，民營(yíng)環(huán)保企業(yè)憑借自身獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，行業(yè)兼并重組后，民營(yíng)環(huán)保企業(yè)的生存空間并不會(huì)變小，小而美、小而精的企業(yè)活得仍然會(huì)比較好。環(huán)保領(lǐng)域未來(lái)市場(chǎng)或形成央企、國(guó)企主導(dǎo)投資，進(jìn)行資源配置，民營(yíng)環(huán)保企業(yè)轉(zhuǎn)向細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域或以核心技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)能力參與產(chǎn)業(yè)分工的格局。固廢處理行業(yè)作為保護(hù)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)可循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要推動(dòng)力量，與之相關(guān)的國(guó)家政策頻頻發(fā)布。2020年3月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于構(gòu)建現(xiàn)代環(huán)境治理體系的指導(dǎo)意見》，《意見》中提出：要健全環(huán)境治理市場(chǎng)體系，其中包括構(gòu)建規(guī)范開放的市場(chǎng)、強(qiáng)化環(huán)保產(chǎn)業(yè)支撐、創(chuàng)新環(huán)境治理模式和健全價(jià)格收費(fèi)機(jī)制。這在市場(chǎng)開放、技術(shù)裝備和管理運(yùn)營(yíng)方面都將有利地推動(dòng)固廢處理行業(yè)的發(fā)展，固廢處理行業(yè)發(fā)展又迎來(lái)一波政策利好。即將于2020年9月1日起施行《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》第九十七條：國(guó)家發(fā)展綠色金融，鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)加大對(duì)固體廢物污染環(huán)境防治項(xiàng)目的信貸投放。利好政策的施行，加上國(guó)企、央企的入場(chǎng)，上一輪周期中因融資難度大導(dǎo)致經(jīng)營(yíng)困難的環(huán)保企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)能力將顯著改善，具備更強(qiáng)的環(huán)保項(xiàng)目上馬能力。目前固體廢物的處理方法有許多種，其中最常見的有三種，分別是衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥[1]。衛(wèi)生填埋的應(yīng)用最廣，所占收運(yùn)量的比例也最高，可達(dá)60.32%。焚燒則通常限定在沿海地區(qū)，占收運(yùn)量比例的37.5%。堆肥的效果很好，但只有個(gè)別地區(qū)選擇性地使用，局限性較大，在收運(yùn)量的比例中也只占2.18%。2016年發(fā)布的《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》明確提出到2020年底，設(shè)市城市生活垃圾焚燒處理能力占無(wú)害化處理總能力的50%以上，其中東部地區(qū)達(dá)到60%以上。近幾年的垃圾焚燒占比顯著提升，在焚燒率不斷提升的同時(shí)，垃圾焚燒處置產(chǎn)能也維持較高增速，2014-2018年產(chǎn)能復(fù)合增速達(dá)20%。到2020年，我國(guó)生活垃圾處理方式中，焚燒處理將成為大頭。圖12010-2020生活垃圾焚燒占比及預(yù)測(cè)（單位：%）
（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理）圖22014-2018年全國(guó)焚燒垃圾處理能力（單位：噸/日）
（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料整理）2常見焚燒爐的工作原理、特點(diǎn)及市場(chǎng)需求垃圾通過(guò)進(jìn)料斗進(jìn)入傾斜向下的爐排(爐排分為干燥區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū))，由于爐排之間的交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，將垃圾向下方推動(dòng)，使垃圾依次通過(guò)爐排上的各個(gè)區(qū)域(垃圾由一個(gè)區(qū)進(jìn)入到另一區(qū)時(shí)，起到一個(gè)大翻身的作用)，直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進(jìn)入并與垃圾混合;高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)鍋爐的受熱面產(chǎn)生熱蒸汽，同時(shí)煙氣也得到冷卻，最后煙氣經(jīng)煙氣處理裝置處理后排出。2.1.2機(jī)械爐排焚燒爐的特點(diǎn)機(jī)械爐排焚燒爐按爐排運(yùn)動(dòng)的方式主要分為：脈沖拋動(dòng)式爐排爐、滾筒式爐排爐和往復(fù)逆推式爐排爐。機(jī)械爐排爐的爐排面積較大，爐膛體積較大，單爐最大處理量可達(dá)1200t/d，垃圾不需要預(yù)處理，灰渣熱灼減率易達(dá)標(biāo)，煙氣爐內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用低，維修工作量較少，運(yùn)行業(yè)績(jī)最多，對(duì)垃圾的適應(yīng)性強(qiáng)[2]。2.1.3機(jī)械爐排焚燒爐的市場(chǎng)需求國(guó)家建設(shè)部、國(guó)家環(huán)?？偩职l(fā)布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》要求：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其它爐型的焚燒爐”。光大國(guó)際中標(biāo)的多個(gè)項(xiàng)目如永州南部生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目、河南固始縣生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目也是采用機(jī)械爐排爐工藝。中國(guó)天楹中標(biāo)的多個(gè)垃圾焚燒項(xiàng)目，如重慶市銅梁區(qū)生活垃圾焚燒發(fā)電BOT項(xiàng)目、安徽省太和縣垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目等，主要工藝為“機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐+余熱鍋爐+汽輪發(fā)電機(jī)組+半干法煙氣處理裝置”。康恒環(huán)境、盛運(yùn)環(huán)保、三峰環(huán)境等多家固廢龍頭企業(yè)均采用機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐來(lái)處理生活垃圾。根據(jù)中國(guó)招投標(biāo)網(wǎng)信息大致統(tǒng)計(jì)可知，國(guó)內(nèi)十三五期間的生活垃圾焚燒發(fā)電廠采用的焚燒爐以機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐為主，在相對(duì)應(yīng)配套相關(guān)設(shè)施。綜上所知，機(jī)械爐排爐作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，在未來(lái)幾年的生活垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目的建造中將依然以機(jī)械爐排焚燒爐為主。爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內(nèi)加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風(fēng)，使熱砂沸騰起來(lái)，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經(jīng)過(guò)水冷后，用分選設(shè)備將粗渣、細(xì)渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過(guò)提升設(shè)備送回到爐中繼續(xù)使用[3]。流化床燃燒充分，爐內(nèi)燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復(fù)雜，對(duì)燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)量大。流化床焚燒爐適用于低位熱值低的垃圾焚燒，但運(yùn)行成本相對(duì)較高。中國(guó)是一個(gè)垃圾生產(chǎn)大國(guó)，2019年中國(guó)各省市全面開啟垃圾分類處罰條例。從上海開始，到全國(guó)46個(gè)城市試點(diǎn)，推行垃圾分類已成為新時(shí)尚。按照國(guó)家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部生活垃圾分類制度實(shí)施方案的要求，到2020年底，基本建立垃圾分類相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著垃圾分類的推廣普及，中國(guó)垃圾低位熱值低的國(guó)情將會(huì)改變[4]。目前，國(guó)內(nèi)的垃圾焚燒發(fā)電廠項(xiàng)目主要以特許經(jīng)營(yíng)權(quán)方式進(jìn)行，運(yùn)行成本相對(duì)較高將會(huì)限制循環(huán)流化床鍋爐的規(guī)模使用。回轉(zhuǎn)式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過(guò)爐身的不停運(yùn)轉(zhuǎn)，使?fàn)t體內(nèi)的垃圾充分燃燒，同時(shí)向爐體傾斜的方向移動(dòng)，直至燃盡并排出爐體[5]。2.3.2回轉(zhuǎn)式焚燒爐的特點(diǎn)回轉(zhuǎn)窯焚燒爐，具有停留時(shí)間長(zhǎng)、隔熱好、設(shè)備利用率高、灰渣中含碳量低、有害氣體排放量低等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)，可以用于處理除放射性和爆炸性廢物之外的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)可燃危險(xiǎn)廢物，還可以回收熱能和重金屬等，并且因?yàn)榛剞D(zhuǎn)作用使廢物料層得到充分翻動(dòng)，這使得回轉(zhuǎn)窯焚燒爐成為所有廢物的理想焚燒系統(tǒng)。但回轉(zhuǎn)窯焚燒爐燃燒不易控制，垃圾熱值低時(shí)燃燒困難。2.3.3回轉(zhuǎn)式焚燒爐的市場(chǎng)需求當(dāng)前，危險(xiǎn)廢物處理的過(guò)程中存在較多安全問題，而應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯焚燒爐能夠提高焚燒安全性，降低處理難度，并且這種處理方法具有適用性強(qiáng)、低成本、高可靠性等優(yōu)勢(shì)。隨著相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐逐漸得到推廣和應(yīng)用，它是目前最為成熟的危險(xiǎn)廢棄物處理方式。目前，國(guó)內(nèi)處理規(guī)模最大的危險(xiǎn)廢棄物、醫(yī)療廢棄物綜合處理設(shè)施項(xiàng)目是南通開發(fā)區(qū)固體廢棄物綜合處理EPC工程，該項(xiàng)目占地6.6萬(wàn)平方米，設(shè)計(jì)規(guī)模為33300t/a，其中危險(xiǎn)廢物焚燒處理30000t/a;醫(yī)療廢物蒸汽滅菌處理3300t/a，采用“全封閉預(yù)處理進(jìn)料+回轉(zhuǎn)窯焚燒爐+二燃室+余熱鍋爐+急冷脫酸塔+循環(huán)流化床脫酸塔(含活性炭噴射)+布袋除塵器+洗滌塔+濕式脫酸塔”工藝。新冠肺炎疫情加劇了全國(guó)醫(yī)療廢物處置的壓力，用生活垃圾焚燒爐處置醫(yī)療廢物 只能是應(yīng)急之舉。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家衛(wèi)健委、生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施能力建設(shè)實(shí)施方案》（下稱《實(shí)施方案》）要求，5月底前，各地全面摸查本地區(qū)醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施建設(shè)情況，處置不同類別醫(yī)療廢物的能力短板。2020年底前每個(gè)地級(jí)以上城市至少建成1個(gè)符合運(yùn)行要求的醫(yī)療廢物集中處置設(shè)施。爭(zhēng)取1―2年內(nèi)，每個(gè)縣都建成醫(yī)療廢物收集轉(zhuǎn)運(yùn)處置體系。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院估算，2023年中國(guó)醫(yī)廢處理市場(chǎng)規(guī)?；?qū)⑦_(dá)到107.37億元，同時(shí)醫(yī)廢產(chǎn)生量將達(dá)到249.56萬(wàn)噸。基于政策以及行業(yè)分析，未來(lái)回轉(zhuǎn)窯焚燒爐將有進(jìn)一步的更大需求。垃圾運(yùn)至儲(chǔ)存坑，進(jìn)入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機(jī)物(廚余、葉、草等)分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機(jī)物和垃圾中的無(wú)機(jī)物則不能分解粉化。經(jīng)篩選，未能粉化的廢棄物進(jìn)入焚燒爐的先進(jìn)入第一燃燒室(溫度為600℃)，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w再進(jìn)入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進(jìn)行燃燒，高溫?zé)煔饧訜徨仩t產(chǎn)生蒸汽。煙氣經(jīng)處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內(nèi)不會(huì)氧化或融化，可在灰渣中分選回收[6]。可回收垃圾中的有用物質(zhì);但單臺(tái)焚燒爐的處理量小，處理時(shí)間長(zhǎng)，目前單臺(tái)爐的日處理量最大達(dá)到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時(shí)間難于超過(guò)1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環(huán)保難以達(dá)標(biāo)。1999年，深圳龍崗采用的CAO熱解焚燒發(fā)電技術(shù)建成投產(chǎn)了300t/d垃圾焚燒發(fā)電廠。此外，惠州市采用CAO熱解焚燒技建造了500t/d垃圾焚燒發(fā)電廠。以上兩家發(fā)電廠的技術(shù)均來(lái)自于加拿大瑞威環(huán)保公司。目前，減少生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英濃度的主要方法是控制爐膛及二次燃燒室內(nèi)，或在進(jìn)入余熱鍋爐前煙道內(nèi)的的煙氣溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間不小于2S，CAO焚燒爐難以達(dá)到要求。因此，近幾年投產(chǎn)的垃圾焚燒廠基本不會(huì)使用CAO焚燒爐。2020年新一輪周期開啟之后，國(guó)內(nèi)的垃圾焚燒項(xiàng)目將會(huì)陸續(xù)推出，機(jī)械爐排爐將繼續(xù)作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，回轉(zhuǎn)窯焚燒爐在危險(xiǎn)廢物處理的過(guò)程發(fā)揮重要重要，流化床焚燒爐不會(huì)規(guī)模使用，CAO焚燒爐基本不被使用。根據(jù)當(dāng)前形勢(shì)研判，預(yù)計(jì)“十四五”期間，垃圾焚燒將由工程時(shí)代進(jìn)入運(yùn)營(yíng)時(shí)代，企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)工藝需要提前引導(dǎo)做好運(yùn)營(yíng)人才的培養(yǎng)工作。
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