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垃圾焚烧厂“能源效率”背后的真相与挑战
2025-03-18

芜湖生态

+ 关注 焚烧
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芜湖生态持续关注垃圾焚烧行业的“能源效率”,发现欧盟《废弃物框架指令》(2008)[1]中的R1能效公式可以用来衡量垃圾焚烧厂的“能源效率”。项目团队曾结合欧盟的相关政策和国内焚烧行业的披露信息对行业进行观察分析,并发布分析结果。

近期,项目团队再次对焚烧品牌的相关信息进行观察,品牌更注重“吨垃圾发电量”“厂用电率”等。期待垃圾焚烧品牌在履行垃圾处理职责的同时,更多关注“能源效率”相关指标,开展“入炉垃圾管理”。

能源效率公式运用“不当”

2022年3月,芜湖生态曾发布文章《垃圾焚烧“能源效率”,谁家高?谁家低?》,当中运用欧盟《废弃物框架指令》(2008)R1能效公式,搜集整理了多篇学术研究中对全国不同地区、不同年份的垃圾热值的估算结果,以及10个垃圾焚烧品牌的上网电量数据,对垃圾焚烧品牌“能源效率”进行估算比较。当中《废弃物框架指令》R1能效公式具体情况如下:

公式1:

注:Ep表示每年产生的热能或者电能,在计算时,电能乘以系数2.6,该系数为固定系数;Ef表示燃料输入到热力系统的能量;Ew表示废弃物输入到热力系统的净能量;Ei表示除Ef和Ew之外的年输入能量;0.97是一个无量纲系数,修正锅炉不完全燃烧的燃料损失。

根据实际能获取到的企业信息公开数据,项目团队将企业未公开的Ef及Ei假定为0,不纳入计算,同时由于不同区域垃圾热值存在不同,且品牌未公开平均垃圾热值,因此Ew选择以相关论文数据作为参考,并认为将品牌放在统一框架下,一定程度上可以衡量品牌的“能源效率”情况,最终将公式化简,得出公式2。

公式2:

注:2.68=2.6÷0.97,为修正后的固定参数;另外假设燃料输入到热力系统的能量为0,可能会导致“能源效率”高估。

随着研究的深入,以及和多位专家的沟通后发现,“吨垃圾上网电能”并不能直接体现企业的实际运行能力,从技术层面上来说,提高助燃剂的使用量,就可以提升“吨垃圾上网电能”。根据中国恩菲工程技术有限公司谷琳等人2022年发布的研究结果[2],我国每千克生活垃圾的热值大约在1500至1700大卡。而垃圾焚烧厂的助燃剂一般是0#轻柴油或天然气[3],以柴油为例,柴油的热值约在10100大卡。因此,专家认为用“吨垃圾上网电能”进行计算,不能特别准确衡量垃圾焚烧厂的“能源效率”。

而在与焚烧企业的沟通中,企业对助燃剂的使用进行了回应。企业虽然重视“吨垃圾上网电能”,但并不会选择通过添加助燃剂的方式提高“吨垃圾上网电能”,因为成本“太高了”,助燃剂发电的收益远低于采购助燃剂的成本。因此,在正常情况下,企业仅会在起停炉阶段,为了控制炉温才会添加助燃剂。但助燃剂对发电总量的影响持续存在,在公式的计算中不能随意忽略。

此外,《废弃物框架指令》R1能效公式是针对单个垃圾焚烧厂进行开发的,运用到品牌的维度进行计算,不符合该公式的使用场景。同时使用论文中的平均热值,更会导致计算结果的偏差,更加难以衡量品牌的“能源效率”。

垃圾热值影响“能源效率”

从“能源效率”公式可以看出,垃圾热值是数据计算的核心。根据南开大学环境科学与工程学院房德职等人2019年的研究[4],垃圾热值影响总体热能或电能。

在与企业沟通垃圾热值时,有焚烧企业表示,企业尚未重点关注垃圾热值,因为在企业看来,对单一焚烧厂来说垃圾热值是相对固定的,并不会因为企业关注或者开展热值监测就会发生变化。同时,垃圾热值的监测数据波动性强,更受当地季节变化影响,因此开展关注垃圾热值就成为一个“吃力不讨好”的事情。企业更愿意从自身管理水平出发,提高管理能力,从而提高“能源效率”。

但在垃圾分类的大背景下,垃圾热值并非如企业所言相对固定。

近年来,随着垃圾分类的持续推进,全国地级及以上城市居民小区垃圾分类覆盖率达到92.6%,46个重点城市已率先建立比较完备的垃圾分类投放、分类收集、分类运输、分类处理系统。根据上海环境卫生工程设计院有限公司徐振威等人2021年的研究[5],随着垃圾分类的推进,进入焚烧厂的生活垃圾渗滤液产率年度均值由原先的22.94%降低至15.7%,垃圾热值均值从原先的6634kJ/kg提升至7749kJ/kg,约提升265大卡。

有相关研究,也证明了垃圾分类的推进,可以影响垃圾热值。根据上海康恒环境股份有限公司彭小龙等人的研究[6],通过模拟计算,选取0%、14%、28%、43%、57%、71%的分类率为变量,可得入炉垃圾热值每阶段平均增长366kJ/kg,约为87大卡。

市政设施or发电企业

通常情况下,火力发电企业尤其关注其原料“煤炭”的热值,煤炭的热值不仅影响其燃烧效率,还直接关系到火力发电厂的发电效率。

但对于垃圾焚烧企业来说,发电其实是垃圾焚烧处理的“副产品”。

垃圾焚烧厂具有双重属性,一般全称为“生活垃圾焚烧发电厂”,包含“垃圾焚烧”“发电”两个功能,即垃圾焚烧发电厂既是垃圾处理单位,具有市政设施属性,又有发电效益,具有工业企业属性。

我国生活垃圾处理遵循“减量化、资源化、无害化”原则,在此背景下,垃圾焚烧被认为是“三化合一”的处理技术,在全国范围内得到推广,并在“十二五”“十三五”“十四五”的生活垃圾处理规划中均被重点强调。由此可见,在政府层面,垃圾焚烧是作为一项垃圾处理技术进行推广的,其首要目标是进行垃圾处理,重视其垃圾处理的能力。

但企业可能有不同认知,项目团队曾在2021年发布文章《垃圾焚烧企业的“自我环境认知”会影响“环境表现”吗?》,当中统计了10家大型垃圾焚烧企业的自我称谓,发现个别品牌在少数场景下的自称未出现含“发电”的自称外,绝大多数的品牌自我称谓中均包含“发电”,可见,垃圾焚烧品牌似乎更加认可自身是发电企业的身份。

项目团队和焚烧企业的沟通中发现,企业的首要目标是保证垃圾的处理,其次会追求在成本“最低”条件下的,更高“吨发电量”,而更高的“能源效率”并不一定符合企业诉求。

综上,可以发现垃圾焚烧企业对“能源效率”有不同的期待和举措,同样,从政府和公众的角度,应该如何看待垃圾焚烧厂的“能源效率”?是否应该追求“能源效率”不断提升,这个问题值得探讨。

总结与期待

垃圾焚烧厂的“能源效率”受多重因素影响,除企业关注的焚烧炉连续运行稳定性、厂用电率、吨垃圾上网电量等关键数据以外,垃圾焚烧企业或许应该更多履行“垃圾处理设施”的职责。

1)关注和公开生活垃圾焚烧过程信息。例如:垃圾组分、垃圾热值、助燃剂使用情况等,让公众看到垃圾焚烧企业在降碳减污方面做出的贡献。

2)进行“入炉垃圾”管理。通过布局垃圾收运和严格垃圾入厂管理,有效提升垃圾热值,提高生活垃圾的发电量。

END

[1]经检索,该能效公式仍为目前最新的计算公式。

[2]谷琳,何坤,刘海威等,《中国生活垃圾焚烧发电项目垃圾热值特性及其影响研究》,中国环境科学学会2022年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场论文集(三)

[3]朱悦,上海环境保护有限公司,《生活垃圾焚烧发电厂助燃燃料的选择与论证》,环境卫生工程.2015,23(04)

[4]房德职,李克勋,南开大学环境科学与工程学院,《国内外生活垃圾焚烧发电技术进展》,发电技术.2019,40(04)

[5]徐振威,吴晓晖,上海环境卫生工程设计院有限公司,《生活垃圾分类对垃圾主要参数的影响分析》,环境卫生工程.2021,29(01)

[6]彭小龙、白力、王友东等:《干湿垃圾协同处理对焚烧厂发电量影响的研究》,《四川环境》2023年第1期。

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好的内容,值得赞赏
我很不爽,因为
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