更清洁、更高效、更智慧——垃圾焚烧技术的迭代与展望

高质量运营时代，垃圾焚烧行业迎来关键装备的质量分级进阶。8月31日，上海环境卫生工程设计院有限公司（以下简称“上海环境院”）副院长俞伟伟在“2023（第十届）固废热点论坛”上提到，垃圾焚烧市场仍有增长空间，但增速放缓，近5年每年新增垃圾焚烧项目数量和规模呈现“双降”趋势。

俞伟伟

俞伟伟现场介绍了垃圾焚烧行业的发展背景、发展趋势，以及国内垃圾焚烧技术的演变历程。

我国的垃圾焚烧行业经过二十多年的发展，经历了四个发展阶段：

2000 年-2005年：起步探索期，设备与工程技术标准建立

垃圾焚烧行业的起步探索期，生活垃圾焚烧处理设备列入国家鼓励发展的环保产业设备目录；随后，生活垃圾焚烧污染控制标准、工程项目建设标准、工程技术规范相继出台。

2006 年-2015年：初步成长期，相关政策体系逐步建立并完善

2006年开始，电价补贴政策开始出台，垃圾焚烧发电技术走向成熟，相关的财税政策逐步完善，产业发展奠定了基础。

2016 年-2020年：高速发展期，垃圾焚烧产业快速发展

国家“十三五”规划明确提出加快城镇垃圾处理设施建设，提高垃圾焚烧处理率，建设完善垃圾等发电上网政策。这一阶段，各部门政策密集出台，推动了垃圾焚烧设施建设快速推进。

2021 年起：稳定发展期，垃圾焚烧行业趋于成熟

进入“十四五”，行业步入新的发展阶段。行业集中度较高，增量市场空间减少，国家在积极推进县域小型焚烧模式；行业由市场驱动的“跑马圈地”转为运营管理驱动的“精耕细作”；技术、装备、运营等迈入产品化、品牌化的高质量发展阶段。

再来看垃圾焚烧项目的总体情况。总体来看，垃圾清运总体上升，而且焚烧比例也在逐步上升。根据《城乡建设统计年鉴》统计，2021年全国城市及县城垃圾清运量达3.17亿吨，其中3.15亿吨通过无害化方式进行了处理（焚烧66%、填埋29%、其他6%），其中城市垃圾焚烧率达到72%。

但是，垃圾焚烧区域发展不均衡，部分地区焚烧处理率偏低。仍有 13个省份处理率低于60%，主要位于中部、西南、西北、东北等区域，处置缺口相对较大。随着未来城镇化率提升，市场空间有望进一步释放。

近5年每年新增垃圾焚烧项目数量和规模

从近5年每年新增垃圾焚烧项目数量和规模上来看，呈现“双降”的趋势，大规模焚烧发电项目下降尤为明显，500吨及以下的项目数量呈现增长的趋势。

在上述时代发展背景下，俞伟伟介绍了垃圾焚烧市场的三大发展趋势。

趋势一：政策引导下的市场趋势

进入“十四五”新发展阶段后，一系列政策也带来了新的市场趋势。根据《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》， “十四五”期间年均新增产能约为 2018—2020 年的47%，增速放缓。

俞伟伟分析，不同类型的城市发展情况不同，总的来看，核心一、二线城市已建成较完备的垃圾处置设施，焚烧能力基本饱和。大部分经济基础较好的三、四线城市也已建成或在建垃圾焚烧发电设施，且部分地区为超前建设，未来新增产能将继续向中西部和四五线城市下沉，农村垃圾处置“短板”亟须弥补。

趋势二：垃圾分类下的发展趋势

垃圾分类背景下，垃圾特性发生了很大的变化。以上海市为例，垃圾分类之后，干垃圾以橡塑类、纸类为主，含水率和容重下降，可燃成分增加，垃圾热值明显提高。

俞伟伟指出，在这样的背景下，要求企业对运营项目的运行工况做出调整。比如，控制炉温和蒸发量稳定；燃烧空气系统优化调整；浓缩液回喷炉内降温；其他固废协同处置。必要时还要对现有设备进行技改，包括焚烧炉、余热锅炉、汽轮发电机组、烟气净化系统。

同时，对于新建项目来说，垃圾理化特性变化较大，工艺系统及设备也面临技术风险，焚烧线要从设计阶段优化全系统设计选型。以上这些情况都要引起垃圾焚烧企业在建设运营端的重视。

趋势三：双碳战略下的发展趋势

国家层面，双碳战略下，碳达峰和碳中和目标力度空前。行业层面，垃圾焚烧碳减排效应突出。这要求垃圾焚烧企业一方面积极地开展焚烧碳减排技术的积累和应用，比如能效提升技术、节能减排技术、循环利用技术、数字赋能技术。同时也要鼓励焚烧企业积极开展碳减排管理，包括碳交易市场（CCER）的启动、碳资产管理、参与标准制定、减排核算方法测算等。

上述市场发展趋势下，垃圾焚烧在技术层面 也 有着相应的演变，可以总结为更清洁、更高效、更智慧三个方面。

更清洁方面，典型代表是烟气超低排放技术。

随着行业的发展，烟气超净排放技术先后从“SNCR+半干法+干法+袋式除尘器”常规组合，到 “SNCR+半干法+干法+袋式除尘器+SCR”升级组合，再到 “SNCR+半干法+干法+袋式除尘器+SCR+湿法”高配组合。

俞伟伟指出，不同组合最主要的区别在酸性气体的脱除和氮氧化物的控制技术方面，对应的建设成本和运行成本也有大幅提高。需要指出的是，虽然高配组合是行业未来的发展趋势，但不同项目的烟气净化技术的选择还要因地制宜。

更高效方面，典型代表是高效焚烧技术。

过去的焚烧厂循环热效率低，吨垃圾发电量低。通过优化炉膛完全燃烧，优化布风结构，提高温度压力参数等方法，实现吨垃圾发电量达到600度，全厂热效率从20~25%提升到30%。以前高热值垃圾导致结焦加剧，年行运时间短，通过优化风冷炉墙或水冷炉拱，优化机械设计，提高安全可靠性，来达到清焦周期运行延长，年运行时间增加的目的。过去多元固废掺烧源头污染物生成量高，通过低氮燃烧控制技术和分级燃烧，来控制源头污染物生成量，提高排放的稳定性。

更智慧方面，典型代表是燃烧控制技术。

过去焚烧炉燃烧控制和工况调节主要依托手动控制为主，随着自动控制技术和系统的优化，新一代ACC控制系统，通过炉膛内设置温度检测单元和视频探头，利用图像识别技术进行燃烧工况的自动优化调整，提高智慧化程度。

俞伟伟介绍了上海环境院焚烧技术的发展历程。上海环境院立足上海环境集团焚烧主业发展支撑，在全固废领域覆盖、全产业链技术服务的双全发展战略的引领带动下，经过15年的快速发展，焚烧主营业务涵盖了工程咨询设计、工艺及设备集成及EPC、焚烧炉核心设备自主供货、焚烧线技改及备品备件四大板块。通过探索技术产业化，不断丰富了环境院中国固废专家的品牌内涵。

上海环境院经过十多年的技术积累，围绕高效、清洁、智慧焚烧技术的高质量发展，形成了以HPCC焚烧炉、强制风冷炉排片的高效焚烧技术迭代，以SCR+高效经济脱硝、飞灰资源化利用为代表的清洁技术迭代，以及以智能燃烧控制和固废碳管家为代表的智慧技术迭代等多重迭代路线。

高效焚烧技术路线之一是HPCC炉排技术。

上海环境院HPCC焚烧炉的迭代经过了几个过程，在引进消化吸收的基础上，全面实现了焚烧炉技术的设计、制造、国产化，并且进行了创新优化。通过单列设计开发、扩展设计开发等方式，实现了拥有自主知识产权的环境院HPCC全系列焚烧炉技术。

另外一个高效焚烧技术迭代代表是强制冷却炉排技术。

上海环境院研发了自主产权高性能炉排片，通过配方优化等，调整合金元素含量实现了耐热、耐腐蚀等优良性能；通过侧面和表面的加工精度的提升，有效避免了磨损；通过炉排形状的优化，保证其合理的温度分布，防止局部热应力过大等，使炉排片达到了优良的性能。并且应对高热值垃圾研发了强制风冷和水冷炉排技术，在项目上进行了应用。

在清洁方面，技术迭代的典型代表是SCR+烟气脱硝组合工艺 。该组合工艺可以实现SCR的平价替代，该组合工艺脱硝效果稳定可靠，更环保；投资少，运行成本低，更节能；系统紧凑，占地少，安装快捷，检维修量小；工艺可复制性强，易于推广应用。

第二个清洁路线技术迭代则是飞灰资源化。 过去的飞灰主要是通过螯合填埋的方式来处理，上海环境院也研发了自主知识产权的螯合药剂，服务于飞灰填埋的时代。随着无废城市的不断推进，公司也正在推进飞灰资源化工艺集成开发，目标是研发出一条可以不依附于“水泥窑”的、成本相对可接受的资源化工艺。

智慧化方面，上海环境院开展了无人值守智慧垃圾吊系统和基于火焰识别系统智能ACC系统的研发。

一方面提升入炉垃圾均质化水平，使热负荷波动趋缓，实现焚烧炉高效稳定燃烧，最终提高热效率。另一方面，通过火焰实时图像检测识别，从而实现炉膛燃烧的智能控制。最终达到将炉膛温度、蒸发量波动控制在3%以内，蒸发量提升2%的目标。

另一个智慧路线的技术迭代是固废碳管家平台。 它的创新之处在于实现了实时碳足迹展示和分析，采集修正了超过30年垃圾组分数据；构建了超过1000项不同工艺环节、物料消耗本地化碳排放因子数据库；将碳核算模型模拟结果与CO 2 实测值偏差控制在了10%以内。此外，平台还集成了CCER国家核证自愿方法，可以为碳交易提供前期数据支撑。

据介绍，固废碳管家平台也在天马无废低碳环保产业园实现落地示范应用。从技术、个人和社会等维度提供了8大路径，旨在进一步减少固废园区直接碳排放、鼓励员工开展低碳行为，从而共同助力无废低碳城市建设。

最后，俞伟伟从设计院的技术服务角度，分享了对于产品化和品牌化的思考。

传统的设计院技术服务模式是基于专业知识为客户提供特定范围内的产品——图纸。近年来，设计院也在不断尝试产业链的延伸，努力开展面向客户的全过程、集成式服务。这些变化的背后体现出技术服务的需求不断提高，也体现出市场供需逻辑、竞争逻辑发生改变。这就要求设计企业要努力成为需求整合的关键环节，以规划、设计为前端引领，对客户进行精确画像，进行业务创新探索，提供系统性的产品化的解决方案。

要做好技术服务产品化和品牌化的转型，要做好商业逻辑的创新，要按产品思维优化策划、经营和运营团队；要做好资源整合强化，从单一的咨询设计技术服务，向前后延伸、向上下拓展，深化多专业集成并强化集成管理；要有产品化包装思维，对技术服务进行产品化包装，从虚化的软性的服务提升为看得见摸得着的产品；要进行数字化能力建设，优化成果表达和客户体验。