我国垃圾焚烧技术现状及发展预测
摘要：本文论述了在我国宏观政策环境下的垃圾焚烧技术的发展现状，并对垃圾焚烧技术的应用发展趋势进行了分析预测。
关键词：垃圾焚烧；二恶英；城市生活垃圾；现状；预测
1 我国垃圾焚烧发展的政策环境
1.1 技术政策
2000年，建设部发布了《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》（建城[2000]120号），提出了我国垃圾焚烧处理的技术政策，内容包括：“垃圾应在焚烧炉内充分燃烧，烟气在后燃室应在不低于850℃的条件下停留不少于2秒”，“垃圾焚烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉”，“烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺”，“属于危险废物的炉渣和飞灰必须作为危险废物处置”等。
2000年2月23日，国家经贸委、国家税务总局下发《关于公布<当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录>（第一批）的通知》，其中包含城市生活垃圾焚烧处理成套设备。
2006年批准的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，在“装备制造业振兴的重点”中包含了环保及资源综合利用装备，其中包含固体废物处理装备。
2007年初，国家财政部公布了《国内投资项目不予免税的进口商品目录（2006年修订）》，其中包括“生活垃圾焚烧炉及其烟气净化装置（处理能力<500t/d）”。
1.2 产业化政策
2002年，国家计委、财政部、建设部、环保总局等部委联合发布了三个文件，《关于加快市政公用行业市场化进程的意见》、《关于实行城市生活垃圾处理收费制度，促进垃圾处理产业化的通知》、《关于推进城市污水、垃圾处理产业化发展的意见》，以加快推进垃圾处理收费和产业化。国家支持城市污水、垃圾处理工程的项目法人利用外资包括申请国外优惠贷款，并且要对产业化项目给予适当补助。
2004年7月，《国务院关于投资体制改革的决定》（国发[2004]20号）明确指出：“鼓励社会投资。放宽社会资本的投资领域，允许社会资本进入法律法规未禁入的基础设施、公用事业及其他行业和领域。”
1.3 国家能源政策
2005年2月28日，全国十届人大第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》，其中明确指出：“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”。该法还明确了可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。其中“生物质能”是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。该法的颁布实施为城市生活垃圾焚烧处理技术的发展提供了广阔的空间。
2006年1月5日，国家发改委发布了《可再生能源发电有关管理规定》（发改能源[2006]13号）。这两个文件为垃圾焚烧发电上网电价的制定提供了重要依据。
2006年9月7日，国家发改委发布了《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》（发改环资[2006]1864号），其中规定“垃圾焚烧发电采用流化床锅炉掺烧原煤的，垃圾使用量应不低于人炉燃料的80%（重量比），必须配备垃圾与原煤自动给料显示、记录装置”。
2007年6月4日，国家发改委发布了《中国应对气候变化国家方案》，其中明确指出：鼓励“在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂”；“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术，提高国产化水平，有效降低成本，促进垃圾焚烧技术产业化发展。”
1.4 环境政策
2006年6月1日，国家环保总局和国家发改委联合发布了《关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2006]82号），其中明确指出：“现阶段，采用流化床焚烧炉处理生活垃圾的发电项目，因采用原料热值较低，其消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20%”、“ 生活垃圾焚烧发电项目环境影响报告书应报国务院环境保护行政主管部门审批”。
2 我国垃圾焚烧设施的建设状况
2.1 总体状况
根据历年的《城市建设统计年报》，我国垃圾焚烧厂的数量及平均处理规模逐年增加，焚烧处理设施在垃圾无害化处理设施中的比例也在增加，这些都说明焚烧技术在我国垃圾处理中所占的份量越来越重。具体数据参见表1、图1。
通过对我国63座已建成的垃圾焚烧厂的统计分析（见表2），我国的垃圾焚烧厂以炉排炉和流化床炉为主。计算可知，每100t炉排炉焚烧能力平均装机容量为1.7MW，而流化床炉为2.6MW。
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2.2 技术应用分布情况
我国垃圾焚烧技术主要应用于经济发达、人口密集的城市，包括直辖市、东部沿海经济发达城市和中西部省会城市。
我国4个直辖市均采用了垃圾焚烧技术。北京市在建高安垃圾屯焚烧厂，并规划在六里屯、阿苏卫、南宫建设垃圾焚烧厂；天津建成双港垃圾焚烧厂，目前在建贯庄和青光两个垃圾焚烧厂；上海建成了江桥和御桥两个垃圾焚烧厂，正在扩建江桥二期；重庆建成了同兴垃圾焚烧厂。
“长三角”和“珠三角”是我国焚烧技术应用较为集中的地区。目前，江苏省的苏州市、无锡市、常州市、南京市有建成和在建的垃圾焚烧项目15个左右，苏北的盐城市、连云港市和宿迁市也有建成和在建的焚烧项目。浙江省杭州市、嘉兴市、绍兴市、温州市、宁波市、金华市、台州市等城市共有建成和在建的垃圾焚烧项目近30个。广州省的垃圾焚烧项目集中在珠江口附近城市，包括广州市、深圳市、东莞市、中山市、佛山市、惠州市、珠海市等，共有建成和在建的垃圾焚烧项目近 20个。
辽宁、山东、福建、海南、广西等东部沿海省份的部分城市的垃圾焚烧项目也逐渐增多。有已建和在建的垃圾焚烧项目的城市有辽宁沈阳、大连；河北石家庄、衡水、唐山；山东济南、青岛、临沂、淄博、泰安、菏泽；福建福州、厦门、晋江、莆田、福清、惠安、宁德、石狮；海南琼海；广西玉林等。
中西部地区的垃圾焚烧技术主要应用在省会城市，目前已建成和拟建设垃圾焚烧厂的省会城市有哈尔滨、长春、太原、郑州、武汉、西安、兰州、乌鲁木齐、成都、昆明等。
内陆地区只有少数地级城市应用垃圾焚烧技术，如安徽芜湖、河南许昌、四川彭州等。
目前，对于一般的城市而言，垃圾焚烧项目只有一个，但是我国部分城市人口密集，垃圾量很大，因此出现了一个城市建设多个垃圾焚烧厂的现象，如北京、天津、大连、上海、广州、深圳、杭州、宁波、常州、无锡、温州、厦门等。其中以深圳市的垃圾焚烧项目最多，建成和规划建设的垃圾焚烧厂共有9座。
目前我国的焚烧处理技术主要分为三类：炉排炉技术、流化床技术及其它焚烧技术（小型立式炉、小型链条炉及热解炉等）。不同技术类型焚烧厂的数量及规模分布见图2、图3。
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3 我国垃圾焚烧技术应用现状
3.1 炉排炉技术
炉排炉技术是目前最适宜垃圾焚烧的技术，发达国家焚烧垃圾主要就是采用该种技术。炉排炉的技术特点为：（1）可以以油为辅助燃料，不掺烧煤；（2）进料垃圾不需要预处理；（3）依靠炉排的机械运动实现垃圾的搅动与混合，促进垃圾完全燃烧，且不同的炉排炉生产商在炉排的设计上各有特点；（4）焚烧炉内垃圾为稳定燃烧，燃烧较为完全，飞灰量少，炉渣热酌减率低；（5）技术成熟，设备年运行时间可达8000小时以上；（6）垃圾需要连续焚烧，不宜经常起炉或停炉。
由于垃圾焚烧技术较复杂、技术含量高，我国目前的大型炉排炉焚烧厂建设主要依靠引进国外先进的焚烧炉，建设投资相对较高。我国焚烧技术市场的主要国外焚烧厂商及炉型包括：日本三菱重工株式会社（三菱一马丁逆推炉排）；日本田熊株式会社（SN型炉排）；日本日立造船株式会社；日本杰富意（JFE）株式会社；德国诺尔一克尔茨公司（阶梯式顺推炉排）；德国斯坦米勒公司（往复顺推式炉排）；法国阿尔斯通公司（CITY2000倾斜往复式炉排）；比利时西格斯公司（SHA多级炉排炉）；瑞士Vonroll公司（R—10540型炉排炉）。
其中进口炉型应用较多的是三菱—马丁逆推炉排（主要应用于深圳环卫综合处理厂、广州李坑垃圾焚烧厂一期、中山中心组团垃圾焚烧厂、杭州滨江绿能垃圾焚烧厂等）；日本田熊SN往复式炉排炉（主要应用于天津双港垃圾焚烧厂、北京高安屯垃圾焚烧厂、张家港市垃圾焚烧厂等）；比利时西格斯SHA多级炉排炉（主要应用于深圳南山垃圾焚烧厂、深圳盐田垃圾焚烧厂、深圳老虎坑垃圾焚烧厂、苏州市垃圾焚烧厂、常州金嘉垃圾焚烧厂、常熟市垃圾焚烧厂、天津贯庄垃圾焚烧厂等）。
目前国内已经自主开发了机械往复式炉排炉技术，研制了150t/d和225t/d的二段式焚烧炉成套设备并投产，如伟明集团、杭州新世纪能源环保公司。重庆三峰环境产业有限公司引进了德国马丁公司SITY2000型系列垃圾焚烧炉，关键设备实现了国产化，600t/d的焚烧炉已应用于重庆同兴垃圾焚烧厂。在“十一五”期间，350吨以上大规模的焚烧炉的国产化技术将是我国焚烧技术研究和发展的重点。在国内应用国产技术的焚烧项目也已经有10余项。
3.2 流化床技术
我国的流化床焚烧炉主要以国产化技术为主，建设投资相对较低。流化床焚烧炉在运营时可以添加煤助燃，对垃圾的适应性较好，由于享受优惠电价，因而具有较好的经济效益，相应的补贴费用较低，受到不少用户的青睐。
流化床焚烧炉的技术特点为：（1）需要石英砂作为辅料，需要掺煤才能焚烧垃圾，在煤价较低或上网电价较高的情况下，掺煤越多，焚烧厂的经济效益就越好；（2）可以混烧多种废物，但是进料越均匀越好，一般需要有前分选和破碎工序；（3）焚烧炉内垃圾处于悬浮流化状态，为瞬时燃烧，燃烧不完全，飞灰量大，飞灰热酌减率高，二恶英产生量大，但是由于飞灰量是炉排炉的3～4倍，所以飞灰中二恶英的浓度反而较低；此外，流化床焚烧的一个特点是炉渣的热酌减率较低，仅为1％～2％；（4）物料处于悬浮状态，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损比较严重，设备使用年限较短；（5）流化床炉的检修相对较多，年运行时间较短，通常只有6000多个小时；（6）流化床炉起炉和停炉较为方便。
国产流化床焚烧技术主要有两家：北京中科通用能源环保有限责任公司和浙江大学的异重循环流化床技术。北京中科通用能源环保有限责任公司成立于1987年，是中科实业集团（控股）子公司，目前已建和在建的垃圾焚烧项目有10余项，如浙江嘉兴热电厂、东莞市市区垃圾焚烧厂、宁波市镇海垃圾焚烧厂、四川彭州垃圾焚烧厂等。浙江大学热能工程研究所开发了异重流化床城市生活垃圾焚烧技术，已有10余项应用业绩，如杭州老余杭垃圾焚烧厂、杭州锦江乔司垃圾发电厂、山东菏泽垃圾焚烧厂、郑州荥锦垃圾焚烧厂等。
流化床焚烧炉采用国外进口技术的仅有三例，均是采用日本荏原制造所的内循环流化床技术，即哈尔滨垃圾焚烧厂（已建成）、太原市垃圾焚烧厂（已建成）和大连市垃圾焚烧厂（在建）。
日本流化床焚烧技术曾经一度发展较快，主要是因为其可以非连续性运转（每天工作16小时），适应于日本中小城市的需求。但是10年前日本业界发现由于流化床炉为瞬间燃烧，速度快，难以控制，会导致二恶英大量产生，因而日本国内达成共识，逐步停止使用流化床焚烧炉。流化床焚烧炉生产厂商利用流化床焚烧炉的技术开发了流化床气化熔融炉，即将流化床炉温降到500℃～650℃，使其热解气化，然后将气化后的产物（炭和气化气等）输送到后续的焚烧熔融炉进行焚烧熔融。据统计，2004年日本垃圾焚烧设施总处理能力为19.6万t/d，其中炉排炉为15.9万t/d（占81.1%），流化床炉为2.9万t/d(占 14.8%），其它炉为0.8万t/d（占4.1%）。其中流化床炉中相当一部分为改造后的流化床气化熔融炉。
近年来，由于煤价上涨及政策调整等原因，飞灰量大，需要预处理的流化床垃圾焚烧炉在我国的应用和发展受到了一定的制约。但是，流化床技术在污泥处置领域有广阔的应用前景，流化床炉焚烧污泥在国外发达国家已有广泛应用的实例。
3.3 其它技术
我国目前有一部分国产小型焚烧炉，主要为综合处理的配套部分，即在厂区内建设分选中心、堆肥设施、焚烧设施及填埋场，对垃圾进行综合处理，通常焚烧处理规模仅为100～200t/d，不具备发电规模。国内的小规模焚烧炉的生产厂商及业绩主要有：（1）常州市三信环保设备有限公司，开发了SLC—100生活垃圾焚烧炉，典型业绩为北京顺义垃圾综合处理厂。（2）常州三立环保设备工程有限公司，开发了FDLLF—50系列生活垃圾焚烧炉，典型业绩为常州市环境卫生综合厂、广西玉林市垃圾无害化处理厂。（3）上海多灵环保工程设备有限公司，典型业绩为江苏溧阳市垃圾焚烧处理中心、海南琼海市垃圾处理厂。
此外，我国也有热解炉的应用实例，主要设备供应厂商有：（1）加拿大瑞威环境技术有限公司，采用CAO热解技术，应用于惠州市垃圾焚烧发电厂、深圳龙港中心城垃圾焚烧发电厂。（2）深圳汉氏固体废物处理设备有限公司，开发了LXRF热解气体焚烧技术，应用于太原医疗垃圾焚烧厂和温岭市垃圾焚烧发电厂。
4 我国垃圾焚烧技术应用发展预测
（1）可再生能源政策将促进垃圾焚烧技术的应用
根据《可再生能源法》，可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价（政府指导价即通过招标确定的中标价格）两种形式。可再生能源发电价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分，在全国省级及以上电网销售电量中分摊。生物质发电项目上网电价实行政府定价的，由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价，电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。
浙江省2000年及以后投产的垃圾发电厂上网电价为每千瓦时0.5463元，而广东省垃圾发电厂上网电价均为每千瓦时0.55元。按照国家发改委颁布的《可再生能源发电价格及费用分摊管理暂行办法》规定，浙、粤两地2006年起新核准建设的垃圾发电厂，上网电价应分别为每千瓦时0.666元和0.689 元。由此可见，优惠的上网电价将进一步促进我国垃圾焚烧处理技术的应用发展。
根据《“十一五”全国城市生活垃圾无害化处理设施建设规划》,我国"十一五"期间将建设生活垃圾焚烧厂82座。其地域分布及处理能力见表3。
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（2）新建垃圾焚烧厂将以大、中规模焚烧厂为主
垃圾焚烧技术较复杂、投资大，技术应用的门槛较高。不仅需要以经济基础为支撑，还必须满足垃圾中可燃成分比重大、热值较高的属性，而且必须有一定的规模，使垃圾焚烧的余热具有较好的发电效益才能保障垃圾焚烧厂的顺利运营。因而，我国大中城市新建的垃圾焚烧厂的处理规模常在800～1000t/d，焚烧厂多为配置2～3台焚烧炉，单台焚烧炉的规模常在200～350t/d，受政策影响，焚烧炉的发展有大型化趋势。
（3）炉排炉与流化床炉平分秋色，小型焚烧炉市场逐渐减小
发达国家的生活垃圾焚烧炉主要采用机械炉排炉，其技术成熟，运营稳定。我国经济实力较强的大城市如上海、北京、青岛、天津、南京、成都等，其垃圾产生量巨大，对环境要求高，将主要考虑采用进口炉排炉焚烧技术。目前国产炉排炉技术的大型化发展趋势已经体现，可以预见在“十一五”期间，国内单炉为：300～500t/d规模的炉排炉成套设备的研发是科研的重点，其研制成功将大大降低焚烧厂的建设成本，促进我国炉排炉技术的应用和普及。
对于内陆城市和经济较发达地区，流化床的国产化技术、价格优势以及掺煤获得的经济效益，仍将具有较大的吸引力。
因而，在未来几年内，我国的垃圾焚烧市场上，炉排炉与流化床仍将为共占市场的局面。小型焚烧炉的烟气处理工艺相对简单，难以达到严格的环保标准，目前这些小型焚烧炉的运转状况或多或少存在一定问题。从发展的角度看，这种小规模焚烧炉的市场份额将逐步减少。
（4）近期垃圾焚烧的余热利用将仍以发电为主
垃圾焚烧的余热利用主要有三种方式：发电、供热和热电联产。受我国可再生能源的影响，优惠的电价使发电成为我国垃圾焚烧厂热能利用的单一方式。而在国外发达国家，利用垃圾焚烧热能的方式多种多样，如供应工业用蒸汽、服务于温水浴室、游泳馆、热带植物园等。日本的北海道还利用焚烧余热清除道路积雪。
在蒸汽参数方面，通常垃圾焚烧厂的余热锅炉的蒸汽参数为中温中压（4MPa/400℃）。若提高蒸汽参数将有助于提高余热利用效率，提升发电量，增加垃圾焚烧厂的收益，但同时也会加剧余热锅炉材料的腐蚀，缩短设备使用寿命，增加折旧成本。目前，广州李坑垃圾焚烧厂和中山垃圾焚烧厂采用三菱重工焚烧炉，尝试使用次高温高压余热锅炉蒸汽参数（6MPa/450℃）。采用次高温高压参数的经济性和对我国国情的适应性目前还在探索中。
在流化床技术中，已有厂商开始采用“外置过热器”技术，其优点在于：杜绝金属酸性腐蚀，延长设备使用寿命与设备运行时间；提高蒸汽温度，增加发电效率；提高换热效率，降低金属耗量。
（5）烟气处理工艺中干法的比例会有所增加
垃圾焚烧的烟气中含有大量的酸性气体，通常的处理方法有三种，即干法、湿法和半干法。干法工艺简单，投资省，运营费用低，但污染物去除率相对较低；湿法工艺复杂，投资高，运营费用高，污染物去除率高，但有废水需要处理；半干法则介于干法和湿法之间，工艺处理效果较干法好，投资较湿法低。因而，2000年发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中明确指出：“烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺”。
随着技术的进步与发展，干法工艺也在提升和进步（如石灰粒度更细化、石灰喷射装置更优化等）。目前，干法工艺的处理效果有显著提高，在国外的应用有所增加。如日本东京都焚烧厂的烟气处理均采用湿法处理工艺；东京都以外的焚烧厂烟气处理主要采用干法处理工艺。
（6）对二恶英的控制逐渐加强
垃圾焚烧会产生二恶英已众所周知，其危害也备受关注。然而，通过合理的工程技术手段能够显著控制垃圾焚烧炉的二恶英排放量。2005年德国环境部一份研究报告表明，1990年德国二恶英排放总量约为1200g，其中由垃圾焚烧产生的约400g，占1/3；通过对二恶英的控制，到2000年，德国二恶英排放总量已减至低于70g，其中由垃圾焚烧产生的不足0.5g，占不到1/100，这表明垃圾焚烧已经不是二恶英排放的主要产生源。根据美国环保局的统计，美国生活垃圾焚烧厂的二恶英排放量从1987年的1000g下降到2002年的12g，而2004年美国庭院垃圾露天焚烧产生的二恶英排放量达600g。 1997年全日本的二恶英排放量约8000g，其中垃圾焚烧占了98%，经过努力，2004年全日本的二恶英排放量仅为350g，这说明二恶英的产生是可以控制的。
二恶英的控制主要是通过完善垃圾焚烧系统来实现，达到促进垃圾完全、稳定燃烧，减少燃烧区的烟尘沉积。此外，据国外研究，二恶英的生成需要铜化合物一类的催化剂，通过添加氨水、尿素等抑制剂也能减少二恶英的生成。在烟气处理系统中增加活性炭吸附工序，能有效地减少二恶英的排放，该方式成本低、易操作，已开始广泛应用于我国的垃圾焚烧厂建设中。
（7）垃圾焚烧厂建设融资模式多元化
我国传统的垃圾处理设施是“政府投资建设，事业单位运营”。这种模式对于卫生填埋等技术水平相对较低的方式较为适用。对于垃圾焚烧项目，地方政府通常受技术水平和人才资源的限制，难以自建自管。因此，部分城市采用了“政府投资建设，招标或委托企业运营”的地区，取得了较好的效果。
近年来，随着产业化政策的推广和国家投融资体制的改革，大量民营资本进入到垃圾焚烧处理领域，“企业实行特许经营（BOT模式）”的方式广为应用。采用 BOT模式有助于推动垃圾焚烧项目的建设进程，提高运作效率，引进技术、人才及现代化管理水平，有诸多有利方面，只是这一切需要政府买单。考虑到企业投资是以利益最大化为基本目的，企业投资不仅要考虑收回投资，还需要考虑利润和缴纳税费，因而从经济角度看，政府采用BOT方式需要支付更多的成本。
我国垃圾焚烧厂采用BOT模式也存在一些问题，如：1）夸大处理规模和装机容量，以充分利用国家允许的20%加煤量政策，争取更多的发电量和发电收益；2）运营商在实际运营中也会增加辅助燃料的用量；3）在财务评价分析中，通过加大上网电量收入，名义上降低政府处理费补贴；4）模糊边界条件，如飞灰处理、渗滤液处理等；5）通过加大单位处理投资规模，资本金分批到位，减少实际资本金投入等。
可以预见，我国垃圾焚烧项目的建设模式还将进一步多元化，会有更多的民营资本，通过更灵活的融资形式进入该领域，其中特许经营模式将逐渐增多，甚至成为主导。在这一趋势下，政府加强对BOT项目的监管显得尤为重要，政府应督促垃圾焚烧厂按要求实实在在地处理垃圾，严格控制烟气、污水及灰渣的处理。
（8）垃圾焚烧相关标准法规进一步完善
随着垃圾焚烧技术应用的发展，我国相关的标准法规建设也在逐步完善，国家已经颁布的标准有《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GBl8485—2001）、《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》（CJJ90—2002)、《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》，其中后两项标准已在修编。目前，《城市生活垃圾焚烧厂评价标准》也已经开始编制。
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