隨著全球經濟發展和城市化推進，城市生活垃圾(下文稱“垃圾”)產生量日益增大，垃圾處理處置成為城市可持續發展面臨的重要挑戰。根據世界銀行《2050年全球固體廢物管理一覽》，當前全球城市生活垃圾產生量約為20億t/a，且到2050年將達到34億t/a。根據國家統計年鑒，中國2018年的垃圾清掃量為2.28億t，居世界第2位；美國生活垃圾產量約為2.68億t，居世界第1位。但中國垃圾人均產生量僅為0.75 kg/d，美國為2.01 kg/d。隨著社會經濟發展，我國垃圾處置壓力將日益增高。同時，由于美日歐等發達國家過去一直向發展中國家轉運垃圾，加之中國鄉鎮垃圾也將逐漸納入城市環衛處理體系，中國將很快成為全球第1大垃圾處理處置國，必須做好長期規劃。
衛生填埋和焚燒發電是全球***廣泛應用的垃圾處理處置末端技術。焚燒技術在發達國家應用較早，在20世紀90年代焚燒處置率基本維持穩定，當前則主要朝著大機組方向和自動化方向發展。新加坡(****)、日本(70%)、瑞士(65%)等國垃圾焚燒率較高；美國由于地緣遼闊，垃圾焚燒處置率基本維持在10%左右。根據《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》，到2020年底，具備條件的直轄市、計劃單列市和省會城市(建成區)要實現原生垃圾“零填埋”，全國城鎮生活垃圾焚燒處理設施能力占無害化處理總能力的50%以上，其中東部地區達到60%以上。在政策支持和實際需求雙輪驅動下，我國垃圾焚燒發電規模快速發展，垃圾焚燒處置量在“十三五”末期將超過填埋量。
填埋和焚燒均存在鄰避風險和資源回收低的不足，垃圾資源化利用和終端處置革命亟須開展。為提高垃圾的資源化利用，我國全面推進垃圾分類工作。按照《生活垃圾分類制度實施方案》要求，到2020年在實施生活垃圾強制分類的城市，生活垃圾回收利用率達到35%以上。2019年5月，我國“無廢城市”試點建設工作正式在16個城市和地區啟動。2020年1月，《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》要求加快編制生活垃圾焚燒發電中長期專項規劃。因此，本文回顧了我國垃圾焚燒發電行業發展歷程，梳理目前存在的挑戰以及展望未來發展趨勢，助力實現污染防治攻堅戰階段性目標。從市場規模、焚燒爐單廠規模、運行時數和發電量、污染控制以及投資模式等方面進行分析梳理，也對當前存在的挑戰和未來發展方向做了分析。
摘 要
垃圾焚燒技術在我國得到了快速應用。2018年我國垃圾焚燒量達到1.02億t，占總無害化量的45%，將很快形成“焚燒為主，填埋托底”的垃圾終端處理格局，也還將繼續由“能量回收型”向“資源回收型”發展。垃圾焚燒工程不僅在規模上得到了增長，同時在焚燒技術、煙氣凈化系統和市場競爭形勢上也發生了深刻變化。我國垃圾焚燒行業依然存在較多技術痛點和發展瓶頸，可持續發展面臨新的挑戰和機遇。未來，建議垃圾焚燒企業和行業應探索中小城市(
01
發展歷程
1)焚燒廠建設：中國垃圾焚燒發電應用始于1989年的深圳，全國垃圾焚燒廠從2003年的47家發展到2018年底已建成投入運行331座，處置規模達到36.36萬t/d(合1.33億t/a)，見圖1a。另根據蕪湖生態中心調研，2019年4月底有428家垃圾焚燒發電廠投入運行，并且216家正在建設。平均單廠處理規模也不斷上升，從2003年的319 t/d發展到2018年的1101 t/d，見圖1b；同時單廠******規模不斷提高，其中上海于2019年建成6000 t/d的老港再生能源利用中心。
圖1 中國垃圾焚燒廠建設規模
2)焚燒量的發展：隨著垃圾焚燒廠的建設，我國垃圾無害化處置能力和處置量不斷提高。2003年我國垃圾無害化量為0.75億t，無害化率為50.4%，到2018年垃圾無害化量達到2.26億t，處理率達到99%(圖2a)。垃圾年焚燒量從2003年的370萬t發展到2018年的1.02億t(圖2a)。垃圾焚燒量占無害化處理總量的比例從2003年的4.9%發展到2018年的45.1%。而且根據行業估計到2020年超過50%(圖2b)。據此，我國將很快進入“焚燒為主，填埋托底”的垃圾終端處理格局。
圖2 垃圾焚燒量和焚燒處置比例
3)焚燒廠實際運行：由于垃圾焚燒廠存在檢修維護以及部分區域超前建設等原因，建設安裝規模不等于實際處理能力。根據建設規模和實際焚燒量的統計數據，折算得到垃圾焚燒廠能力利用率。由圖3可看出：處理能力利用率存在波動，******出現在2007年(0.88)。將焚燒量折算到滿負荷運行的小時數，2007年為7708 h，2018年為6704 h，近10年來年運行平均時數均未達到7200 h。運行小時數也會直接影響發電量。根據中電聯網站信息，垃圾焚燒廠2011年聯網裝機量為209.7萬kW，上網電量為97.23億kW·h，到2018年聯網裝機量達到889萬kW，上網電量為481億kW·h，折合節約標煤1480萬t(圖4)。入廠垃圾發電量為300～400 kW·h/t，熱發電效率為25%～30%。同時由于各廠技術、運行水平及廠區建設差異，廠內用電占比為15%～20%，因此上網電量水平為255～340 kW·h/t。根據浙江省發改委公布數據統計，浙江省內垃圾焚燒廠平均上網發電量287 kW·h/t。國家發展改革委《關于完善垃圾焚燒發電******政策的通知》規定，生活垃圾焚燒廠生活垃圾折算上網電量暫定為280 kW·h/t，并按照該限值進行分類補貼。
圖3 垃圾焚燒廠利用率
圖4 垃圾焚燒發電裝機量和上網電量
4)主要焚燒技術應用：垃圾焚燒技術主要有流化床焚燒和爐排爐焚燒。垃圾焚燒行業發展初期，由于我國垃圾組分復雜、含水率高及熱值低等原因，國外引進的爐排爐焚燒技術適應性差和成本高昂，國內自主研發的流化床焚燒技術應運獲得高速發展，在相當長一段時期內，流化床焚燒和爐排爐焚燒市場份額相當，各占40%以上。隨著爐排爐焚燒技術應用在我國摸索出“暫存一周”的預處理模式和爐排爐技術國產化，以及流化床技術“飛灰多”不足的逐步凸顯，使得爐排爐焚燒技術在我國近10年獲得了超常規發展。根據蕪湖生態中心數據計算，2018年底爐排爐市場份額達到80.9%。但未來焚燒技術都將朝著“次高壓和高壓”“年運行8000 h”等目標發展。
5)煙氣污染控制：煙氣排放二次污染和健康風險的擔憂一直伴隨著垃圾焚燒技術的發展和應用推廣。GB 18485《生活垃圾焚燒污染控制標準》第1版在2000施行，并于2014年進行了第3次修訂，相較于第1版各項排放限值大幅降低，特別是二噁英排放限值從1.0 ng I-TEQ/Nm3降低到0.1 ng I-TEQ/Nm3。當然，我國現行排放指標仍與發達國家存在一定差距。根據前期研究，2010年底垃圾焚燒電廠煙氣排放凈化系統主要是“半干法+活性炭噴射+布袋”，而美國垃圾焚燒電廠煙氣凈化系統主要是“SNCR+半干法+活性炭噴射+布袋”。美國垃圾焚燒爐SNCR的應用率達到57.5%。隨著生活垃圾焚燒污染控制標準進一步嚴格，更多的煙氣凈化技術和設備被應用到我國垃圾焚燒發電市場。根據2018年全國313家垃圾焚燒電廠(處理量428365 t/d)煙氣凈化系統的調查結果,“半干法+活性炭噴射+布袋”是目前垃圾焚燒爐基本配置，占比達到98.1%；同時SNCR在我國應用率也達到69.4%；其中13家垃圾焚燒電廠安裝了SCR，而靜電除塵器依然極少在垃圾焚燒電廠應用。通過統計，目前***主流的煙氣凈化系統是“SNCR+半干法+干法+活性炭噴射+布袋”，受調查的電廠中有112家(35.8%，148985 t/d)安裝了此系統；其次是“SNCR+半干法+活性炭噴射 + 布袋”(88家，28.1%，119285 t/d)和“半干法+活性炭+布袋” (83家，26.5%，102615 t/d)。此外，雖然國家不再強制要求，但目前越來越多的新項目安裝了煙氣“消白”設備。
6)灰渣及滲濾液處理：垃圾焚燒發電行業在很長一段時期內，環保監管部門和行業自身都普遍對灰渣與滲濾液處置重視度不足，這給當前垃圾焚燒發電行業發展制造了短板。原生滲濾液處理主要采用原廠預處理再外送污水處理廠和原廠深度處理回用的模式。原廠處理技術主要采用“調節池+厭氧消化/好氧消化+超/納濾+反滲透”和“調節池+A/O膜生物反應器+納濾”等體系。但目前對滲濾液處理的技術難題是濃縮液的處置，以及工藝對垃圾分類、轉運等引起的滲濾液特性和產量波動的適應性問題。垃圾焚燒會產生底渣和飛灰，底渣通常用于初級建材，飛灰在較長時間內都是固化后進垃圾填埋場，但目前隨著城市填埋場庫容減少，其處置方法亟須改變。
7)市場投資與競爭：隨著市場競爭、廠區環境提升及去工業化要求，垃圾焚燒發電工程的單位投資額不斷提高。從10年前的單噸日處理能力平均30萬元提高到當前的50萬元以上，甚至出現了70萬標的。同時投資方式也變得更加多元，過去以BOT模式為主，現在出現越來越多的PPP項目以及代建項目。垃圾補貼費卻呈現降低趨勢，行業存在“搶占市場為先”的沖動。目前在經濟比較發達的大城市，由于用工成本高等因素，垃圾處理費仍可高達150元/t以上，但普遍在100元/t左右；在其他城市，垃圾處理費一般在50～100元/t；極個別城市由于不理性競爭，垃圾處理費低于30元/t。投資強度和投資模式的變化，市場競爭更充分與激烈，垃圾焚燒發電資本主體格局也發生了明顯變化。
中國垃圾焚燒發電行業在過去10年獲得了顯著發展，這得益于國家政策******和地方城市實際需求。同時，外部發展環境也不斷變化，諸多技術痛點仍未獲得突破，使得我國垃圾焚燒發電行業遇到了新的發展瓶頸和挑戰。
02
垃圾焚燒發電行業未來機遇與挑戰
為應對未來新的挑戰和抓住新的發展機會，我國焚燒行業應重視現有工程的高水平運營、國內外新市場的開拓和新技術儲備與應用。以下幾點應得到關注：
1.中小城市生活垃圾焚燒工程建設探索
根據市場調研，我國垃圾焚燒規模在500 t/d以下的垃圾焚燒發電工程很難實現有效盈利，或政府財政補貼將承受更大壓力。垃圾焚燒投資企業普遍不愿意進入中小城市，中小城市的垃圾焚燒項目甚至出現流標、悔標。但繼續采用填埋又不可持續，存在政策壓力，因此中小城市(
2.垃圾分類后全鏈適應性提升
我國垃圾分類工作正在有序地大力推進，將對垃圾資源化利用和終端處置產生深遠影響。垃圾源頭分類提高了源頭實現功能型和材料型回收，但也對終端利用和處置提出了新要求。我國各地垃圾分類主要分成可回收、可燃燒、濕垃圾及危險垃圾。可回收和危險垃圾的處理相對明確，但可燃燒和濕垃圾部分的資源化利用率不高。分類后進入垃圾焚燒廠的可燃燒垃圾成分及熱值將發生顯著變化，對現有垃圾焚燒廠的適應性挑戰已經顯現。垃圾熱值超過設計熱值，對焚燒爐膛溫度控制優化提出新要求，同時垃圾量下降對企業經濟效益也產生了影響。目前各地普遍對濕垃圾的處理能力不足，技術也存在短板。我國城市生活垃圾中50%左右為餐廚垃圾，根據報告，僅廚余垃圾年產生量***超過3000萬t。基于垃圾分類持續推進的預期，將倒逼垃圾終端利用與處置進行革命，提高終端資源化和能源化的深度和價值。
3.城市化驅動礦化垃圾開采
根據統計，1990年至今，我國垃圾填埋量達到30億t。全國城鄉一體化建設持續推進，使得土地區位功能將發生變化。老舊填埋場的地理位置相對城市中心距離和土地價值發生顯著變化后，老舊填埋場治理及綜合開發的需求將日益旺盛，這將驅動城市管理者對老舊填埋場進行封場修復或開挖移除。大城市的垃圾焚燒能力依然吃緊，但中小城市在土地開發需求和焚燒處理能力有富余的雙重因素下，推動礦化垃圾開采及焚燒處理的熱情將逐漸釋放。
4.焚燒灰渣利用與處置需補短板
中國垃圾焚燒工程一直存在“重煙氣、輕灰渣”現象，造成灰渣利用與處置技術研發和能力建設滯后。目前底渣在大型焚燒項目上存在市場利用價值，普遍采用金屬回收和分級建材應用模式。但仍需進一步高值化深度利用技術的研究和工程示范，如有研究報道可將底渣用于氫氣制備。相對底渣，飛灰含有更高濃度的重金屬、二噁英以及鹽等，是當前垃圾焚燒發電工程面臨的現實挑戰。飛灰處置市場******不斷升高，2000元/t已成為常態。爐排爐飛灰產生量占垃圾焚燒量的3%～5%，流化床飛灰產生量占比高達10%以上，這造成垃圾焚燒工程的市場盈利模式不斷承壓。現有的飛灰工程化處置技術主要是穩定化填埋和水洗后水泥窯協同，但是二者都存在明顯短板：穩定化填埋存在占用土地，城市填埋場庫容普遍不足，同時存在鹽、重金屬浸出等長期風險；水洗后水泥窯協同處置技術存在高含鹽廢水難以處置和水泥窯地域限制等不足。因此，飛灰已經成為垃圾焚燒工程可持續發展的******瓶頸之一，新型飛灰處置和利用技術研究和工程示范亟須開展。
5.工程盈利從規模效應向技術與管理效應轉換
過去相當長的一段時期，垃圾焚燒工程投資企業主要依托規模效應盈利，甚至為了擴大規模搶占市場，不斷壓低補貼投標價。但是隨著市場格局穩定，設備壽命也逐漸到期，工程運行和管理水平差異逐漸凸顯，將逐漸進入“運營為王”時期。通過高參數蒸汽以及多聯產等提高發電效率和熱效率，電泵改汽泵等節能改造降低廠用電率，開展多源固廢混燒及智能電廠等將是今后技術與管理發展的方向。地方政府將逐漸能進行全周期成本和效益分析進一步擇******擇運營商。同時，包括垃圾焚燒發電在內的生物質能發電補貼政策存在松動預期，對現有垃圾焚燒工程構成巨大挑戰。技術水平和管理能力將成為應對政策調整的***有效手段，應通過******技術實現高效發電、清潔燃燒，通過管理創新實現成本控制和增強競爭力。
6.“鄰利”需求牽引產業升級
“鄰避”現象一直伴隨著垃圾焚燒工程發展，但其一方面阻礙了焚燒發電工程快速發展，另一方面也在倒逼焚燒工程質量提升。在鄰避倒逼過程中，逐漸形成了“鄰利”潛力。政府在選擇規劃過程更注重科學和利益補償平衡，焚燒工程不斷去工業化，融入工業旅游等多功能元素，逐漸和周邊社區形成良性互動。未來，政府和企業必須更加重視焚燒工程的“鄰利”，在選址、設計、建設和運營等環節進行升級，將焚燒工程成為保障地方社會經濟發展和提升周邊居民福祉的有效設施。
7.焚燒發電技術國際化開拓
世界格局正在發生深刻變化，發展中國家正成為新興經濟體，但其生活垃圾的無害化率還非常低，特別是低收入國家垃圾無害化處置率不足10%，對垃圾焚燒技術和裝備需求強烈 。隨著國內焚燒市場的飽和,國內企業也集聚了“走出去” 的強大意愿。基于“************” 倡議的有力推進,我國垃圾焚燒發電企業、技術和裝備將有更多機會參與************沿線國家城鎮化建設。但發展中國家垃圾焚燒發電工程推廣也存在較多挑戰，在法律法規、技術標準、市場模式等方面都還不明確。因此垃圾焚燒發電工程國際化市場機遇與挑戰并存，建議積極布局。
8.加強創新與技術儲備
科技創新已成為現代經濟體和企業市場競爭的要素，包括垃圾焚燒企業在內的垃圾處理處置行業，應加強與科研院所的互動，共同推動技術創新和產業化應用，提升行業技術水平，應對與國際企業在海內外市場的競爭。對于二噁英在線檢測、等離子飛灰熔融以及鹽回收、礦化垃圾開采、熱解氣化、水熱處理、固體燃料制備、功能碳制備等技術研究，行業均應有所關注和參與。
03
總 結
我國垃圾焚燒發電行業始于1989年，當前在市場規模和垃圾焚燒量上已經得到了超常規發展。垃圾焚燒量在“十三五”末將超過填埋量，很快形成“焚燒為主，填埋托底”的垃圾終端處置格局。垃圾焚燒工程不僅在規模上得到了增長，同時在焚燒技術、煙氣凈化系統和市場經濟模式上也發生了深刻變化，以逐漸適應我國垃圾特點和社會需求。隨著垃圾分類的推進，我國垃圾處理格局也將逐步從能量回收型向資源回收型轉變。
我國垃圾焚燒行業依然存在較多技術痛點和發展瓶頸，未來行業可持續發展面臨新的挑戰和機遇。垃圾焚燒行業應主動探索中小城市垃圾焚燒工程實施和盈利模式，響應礦化垃圾開采及焚燒處置需求，補飛灰無害化處置和資源化利用的短板；轉變規模效益到技術和管理效益、加強“鄰利”理念******；積極布局國際市場，重視與高校科研院所的互動，以推動技術創新和轉移。
