“变废为宝”的前行路
2018-10-22
随着国家城市化进程的不断加快,城市群变得越来越多,规模越来越大,垃圾的产生量越来越多。城市生活垃圾的处理问题也日益凸显。每当谈到垃圾发电,争议多、选址难,一直以来都是垃圾焚烧行业一道难过的坎。
2014年6月,湖北仙桃市城建重点项目“生活垃圾焚烧发电厂”正式奠基并开工建设。两年后的6月,在“反建”声中,该垃圾焚烧发电项目被叫停。
每年类似的“抗议”叫停事件都会上演。一边是垃圾数量逐年递增,一边是处理能力相形见绌;一边是“垃圾场该建”,一边是“别建在我家旁边”,由此产生“邻避效应”。光是叫停,就能解决一直以来垃圾的处理问题么?当然不能!
国家电投中电新能源芜湖环保垃圾焚烧发电项目。 资料图
应该说,垃圾焚烧发电这种处理方式是解决城市垃圾顽疾的一种良好方案。垃圾焚烧过程是将固体废物减量化、无害化和能源利用的过程,但不可避免会产生和排放二次污染物。烟气污染物包括酸性气体、颗粒物、氮氧化物等。垃圾焚烧二次污染物及其控制技术现在已经非常成熟。目前,垃圾焚烧的烟气排放完全可以达到国家标准要求。
不光技术上,日前,国家能源局发布了《国家能源局综合司关于做好城镇生活垃圾焚烧发电项目运行监测评价工作有关要求的通知》(简称《通知》)。《通知》提到,主要检测评价工作包括:一是项目发电情况。包括装机容量、发电量、上网电量、供热量、发电设备平均利用小时数、焚烧线累计运行小时数等。二是项目垃圾处理情况。项目进厂垃圾量和化石燃料消耗折合标煤量等。三是项目获取的(或应获取的)国家可再生能源电价附加补贴资金和累计实际获得国家可再生能源电价附加补贴资金,以及地方政府支付(或应支付)垃圾处理费等。四是行业总体运行情况。在以上项目监测内容的基础上,对行业运行情况进行分析评价,分析行业发展质量和效益,研究存在的问题和困难,提出对策措施。《通知》的发布,从政策上对垃圾焚烧发电项目进行了约束。当然,从企业本身利益方面考量,也会把环保指标往上提一提。
未知才会带来恐惧
“垃圾焚烧会产生二公式英,二公式英则会致癌”,这是居民抵触垃圾焚烧发电厂建设的主要缘由。网络上,关于垃圾焚烧厂周边15千米内的癌症发病率远高于周边的言论传播甚广。“百度百科”也如此介绍,“二公式英毒性相当于氰化钾的1000倍,砒霜的900倍,一盎司可杀死100万人”。
郑明辉,中国科学院环境化学与生态毒理学国家重点实验室副主任,同时也是联合国环境规划署组织制定《全球二公式英类污染源调查技术导则》的10名专家之一。“很多信息都是以讹传讹,目前网上关于二公式英类的内容80%以上都有错误。”据他介绍,在二公式英类总计210种化合物中,只有17种有较高的毒性。由于其对豚鼠的半致死剂量为已知化合物中最低,因此获得了“世纪之毒”的称号。但“最毒”只是针对豚鼠,对于仓鼠、小鼠或者兔子等其他实验动物的毒性则会大大减弱。目前我国年排放二公式英类约10千克毒性当量,其中大气排放占5千克,生活垃圾焚烧发电厂的排放量不到大气排放的1%。而人体中存在的90%以上二公式英类是通过肉类、奶类、鱼类等食物摄取。“对于人,至今世界上尚未有因二公式英类中毒致死报告,也没有确定因二公式英类暴露而致癌的报告。可以说,未知才会带来恐惧。”
在科学界,二公式英类是公认的持久性污染物,具有一定毒性、难以降解,可在生物体内蓄积,并通过空气、水和迁徙物种进行迁移。对人类来讲,过量摄入或者暴露的确会对健康造成危害。“轻视或者恐惧都不可取。经过100多年的技术发展,垃圾焚烧产生的二公式英类是可防可控的。如同老虎有可能吃人,但如果我们知道它的习性,就可以掌握防止老虎伤人的办法,比如把它关到笼子里。”专家表示。如何把“老虎”关到“笼子”里?采用措施将垃圾在焚烧炉内充分燃烧和彻底分解,从而避免二公式英类的生成应该是最有效的途径。
尽管有了最严的控制标准,仍然没有人会“喜欢”焚烧厂建在自家后院,同时,周边居民还担心垃圾焚烧发电企业会对数据造假。目前,二公式英类尚不能实现技术上的实时监测,根据生活垃圾污染控制标准,企业对烟气中二公式英类的监测每年至少开展1次,并且公开数据。“尽管不能实时监测,但是可以通过炉温、一氧化碳、残渣热灼减率等间接指标来判断二公式英类的排放。”郑明辉说。
此次《通知》的下发,恰好可以从另一个角度来监测垃圾焚烧发电项目的运行水平,让人们对建在自家后院的垃圾电站更加信任,规避“邻避效应”。
国内外发展现状
国外的发展大体分为两个阶段:第一阶段是1896年~1970年,这一阶段是垃圾焚烧初始发展阶段。1896年,德国汉堡建立了人类历史上的第一座垃圾焚烧厂。自此开始,人类对垃圾进行科学处理、资源化利用进入了新的阶段。但由于技术原始和垃圾中可燃物的比例低,在焚烧过程中产生的浓烟和臭味对环境的二次污染相当严重,直到20世纪60年代垃圾焚烧并没有成为主要的垃圾处理方法。一直到上世纪70年代,在世界范围内,垃圾处理一直处于填埋、焚烧、堆肥三足鼎立的格局。人类在1957年发现了二噁英,1976年出现二噁英事故,1977年首次报告垃圾焚烧飞灰中发现二噁英。当垃圾焚烧跟二噁英有了关联以后,发达国家相继开始提高标准。
第二阶段是1970年以后,这一阶段人们更加关注环保,更加关注气候变化。垃圾焚烧的烟处理技术在这一阶段得到较快发展。到了70年代以后,各国对垃圾处理提出更高要求:即任何一种垃圾处理方式都要担负起防治大气污染、水污染和土地污染的功能,垃圾处理厂逐步上升为一种环境保护设施。20世纪90年代,人们面对全球性的日益严重的环境污染和资源枯竭,重新审视人类经济方式,举起“可持续发展”的大旗。自此,以德国(从1994年10月开始实施《循环经济的促进和废物处理法》)为代表的发达国家把垃圾定位为资源,并用法律形式确定了循环经济的优先顺序。即减少废物的产生、资源回收利用及焚烧以及最终处置。垃圾焚烧方式解决了传统的垃圾“收集—运输—填埋”方式无法解决的问题,并把其工艺流程变成垃圾“收集—运输—焚烧(中间处理)—填埋”方式。可见,焚烧方式是实现资源化、无害化、减量化最彻底的处理方式。
有人曾将垃圾焚烧发电过程中产生的二噁英和生产生活中可能产生的二噁英做了比较,发现垃圾焚烧虽然有二噁英的排放,但远远低于生产生活中其他潜在的排放源。德国的研究表明:垃圾焚烧以后虽然确实有二噁英排放,但是对于环境的影响可忽略不计,住在现行达标的生活焚烧厂附近癌症风险可以忽略。2007年,里斯本预防医学研究所研究表明:垃圾焚烧发电厂对居住在附近居民的血液中二噁英含量并没有影响。
今天在发达国家,大家很自信地认为建造垃圾焚烧厂是一件高尚的事情,因为它有效地减排二氧化碳。比如,日本东京垃圾焚烧厂就与居民区很近;美国明尼苏达州的垃圾焚烧厂也是在体育场旁边;巴黎塞纳河垃圾焚烧厂,离埃菲尔铁塔只有两千米。在欧洲,生活垃圾焚烧厂往往还是城市居民的供热热源,这是欧盟垃圾焚烧的发展趋势。例如,巴黎地下垃圾焚烧厂的供热量是整个城市供热量的50%以上。
120年来,焚烧作为一种处理垃圾的专用技术,已经成为许多发达国家和地区处理城市生活垃圾的主要方式。根据前瞻产业研究院发布的调研结果显示,目前全球共有2000多座垃圾焚烧厂。假定每座垃圾发电厂至少需要配置3台垃圾焚烧炉,则目前全球垃圾焚烧炉保有量约为6600多台。预计到2022年,全球垃圾发电厂数量将增加到3000座左右,垃圾焚烧炉的保有量约为9000余台,年均增加400余台。
我国于1988年在深圳建设了第一座垃圾发电厂,直到2010年以后,我国才开始大规模地建设垃圾焚烧厂。据不完全统计,“十一五”期间,焚烧占我国处理总量的比重约15%;“十二五”时期跃升至40%。据此前由中国生物质能源产业联盟牵头组织,水电水利规划设计总院负责主编,中国城市建设研究院、中节能咨询有限公司等单位共同参与编写的国内第一部关于垃圾焚烧发电产业最系统、最详实、最权威、最专业的产业发展报告——《中国城镇生活垃圾焚烧发电产业发展报告(2017)》显示,到2017年底,我国垃圾发电装机容量达到680万千瓦,年发电量超过350亿千瓦时,年垃圾处理量超过1.05亿吨,占全国城镇垃圾清运量的比重超过35%。经过多年发展,我国垃圾发电装机容量、发电量和垃圾处理量均居世界第一。根据我国各省人口数量、城市化进程及生态文明建设目标,预计到2035年,全国垃圾年清运量约5.5亿吨,垃圾焚烧发电占垃圾清运总量比例将达到75%,垃圾焚烧发电年处理垃圾约4.1亿吨,垃圾焚烧发电装机容量将达到2200万千瓦,年发电量将达到1300亿千瓦时,形成6000亿规模的现代化产业,年收入约1000亿元,垃圾问题有望得到很大缓解。
以国外“百岁高龄”的阿姆斯特丹垃圾焚烧厂为例
该焚烧厂承担着该市及27个邻近市的所有生活垃圾、工业垃圾和商业垃圾处理业务。
1917年,第1代阿姆斯特丹垃圾焚烧厂投入运行年处理垃圾量约15万吨
烟气未经任何处理直接排放
1969年,较现代的第2代垃圾焚烧发电厂替代了老厂年垃圾处理量扩大到约50万吨
对烟气粉尘进行了捕集回收
1993年,第3代垃圾焚烧厂投入运行年处理垃圾84万吨
增加了烟气净化系统,保证排放达到当时严格的污染物排放指标
2004年,投入4亿欧元,在第3代垃圾焚烧厂基础上新增两条第4代焚烧线
2007年投入运行,新增53万吨/年的垃圾处理量,发电效率达30%以上
污染物排放值比标准限值低20%
炉渣中有用物的回收利用率达99%,年减排二氧化碳47万吨
随后,开发多项技术,回收各种有用物质,每年回收的银相当于荷兰市场上销售量的10%。
阿姆斯特丹垃圾焚烧厂之所以得到认可,因为其发展将地方当局、监管部门、非政府机构和社会公众联系在一起。垃圾分类宣传力度大,居民自觉进行分类;入炉热值较高,垃圾发电量850千瓦时/吨。以透明的方式与公众沟通,不仅满足居民3/4的用电需求,还供交通、地铁、路灯、标志性建筑以及大剧院、市政厅和公园使用,发电余热接入区域供热系统,并保持了蓝天碧水。
存在的问题及原因
当然,垃圾发电虽然很大程度地解决了垃圾的处理问题,但也同时存在着自身问题,大体可以归为超标现象普遍、人力资源及管理能力不足、监管不到位等问题,亟待解决。
某些地区的垃圾焚烧发电行业,居民投诉频繁,环境违法率高,主要因为企业技术工艺先天不足。如个别循环流化床焚烧发电厂,由于生活垃圾的尺寸以及热值特性不均匀,特别是在添加煤量减少的情况下,很难在流化床的炉膛中实现稳定燃烧,具体表现为流化床焚烧发电厂焚烧烟气不达标现象较多。另外,个别在用企业存在一氧化碳、二氧化硫、颗粒物、氮氧化物和二噁英等大气污染物超标排放的行为,多家企业还存在非法处置飞灰、未按规定进行飞灰处理处置等固废(危废)管理不规范的环境违法行为,不按标准规定运行维护烟气处理系统。据了解,是由于部分电厂认为部分地区垃圾处理费补贴和上网电价补贴不到位,从而降低石灰、活性炭等物料的投加量。
此外,我国目前生活垃圾焚烧发电项目处于快速发展阶段,各类企业、各路资金蜂拥而入。一些企业资金、实力不足,为追求利益,注重拿项目、盲目圈地,建设、运行中偷工减料,运营管理、技术人员、管理能力缺失,导致生活垃圾焚烧发电厂往往运行水平不高,超标排放时有发生。
生活垃圾焚烧发电厂主管部门一般为住建部门(地方城市多为环卫部门),生活垃圾主管部门有驻厂监管代表,主要监管进厂生活垃圾量,受专业技术人员、资金以及设备等因素限制,很难对生活垃圾焚烧厂的环保排放实行有效监管。目前,大多数生活垃圾焚烧发电厂实际运行主要靠“自律”,一些缺乏社会责任的企业往往会不严格遵守国家有关标准与要求。
只要出现诸如此类的问题,势必会进一步刺激公众对于整个行业的信心,放大“邻避效应”,可谓“一颗苍蝇屎坏了一锅汤”,受此影响造成多地多个生活垃圾焚烧发电项目已停建或缓建。
终将上下而求索
任何事物的出现都会有它自身的问题,针对性解决就好,切忌一棒子打死。可以从以下几点入手:
国家电投中电新能源海口环保垃圾焚烧发电项目。 资料图
加强对垃圾焚烧发电企业污染物排放的监管。建议各地加强监管执法,倒逼企业强化环保主体责任,提高精细化管理水平,严格控制污染物的排放。同时加大数据监测和监管频次和力度,对违法超标行为进行曝光,并给予严厉处罚。
加大对规模较小、未达额定规模的生活垃圾焚烧发电厂的环保监管。这类焚烧厂单位成本较高、收益较低,建议给予重点关注。同时加大监管频次,对于违约情况加大处罚力度。对于中标企业恶意违约或不能履约的情况,依照特许经营合同或相关法律法规,给予严厉的经济惩罚或行政处罚,必要时终止特许经营合同。
严格执行国家垃圾焚烧发电厂工程建设和污染物控制的标准要求。重点支持大中型炉排炉焚烧发电厂的建设,对现有不能实现连续稳定达标排放、早期建设的中小型焚烧发电厂和循环流化床焚烧发电厂进行限期整改,对改造后仍无望达标的建议关停。
加快完善垃圾焚烧发电企业在线监控体系。尽早实现对垃圾焚烧发电企业的全覆盖,监控数据直接与国家污染源监控平台联网。将炉膛温度、一氧化碳浓度等要素纳入重点监控范围,当炉膛温度低于850摄氏度和一氧化碳浓度超标时,要求企业对二噁英指标开展自行监测,自证守法。
加强垃圾焚烧发电企业污染排放信息公开。建议各级环保部门形成联动机制,建立垃圾焚烧发电企业信息公开的工作程序和工作机制,搭建统一的垃圾焚烧发电企业污染排放信息发布平台,规范信息发布内容,确保发布信息准确、及时。
积极探索开展第三方绩效评价。给予专项资金支持,制定垃圾焚烧企业运行和环保绩效评价标准,定期组织第三方绩效评价,并将评价结果向社会公开,以此督促企业诚信守法。
“邻避运动”是发展阶段的产物,有效的化解之道,需要垃圾焚烧厂科学规划、精心设计、规范运行、严格监管,由政府、企业和公众合力打造一个“信息公开、环境优美、以人为本、真正达标”的“垃圾焚烧厂”。只有这样,才能消除公众疑虑,逐步变“邻避”为“邻利”。
我国新时代城镇生活垃圾焚烧发电发展阶段
第一个阶段,从2017年到2025年,垃圾焚烧发电快速发展时期
在此期间,垃圾焚烧发电重大制约因素得到有效治理,垃圾处理过程中不平衡不充分的问题得到基本解决,基本形成有利于垃圾焚烧发电的社会环境和条件。垃圾焚烧发电清洁化发展达到国际先进水平。垃圾焚烧发电行业进入可持续现代化发展轨道。垃圾焚烧发电行业启动走出去,到国外开发建设项目。
在省会城市基本布局垃圾焚烧发电项目的基础上,地级市加快普及布局,具备条件的县级市或县开始项目建设。在优化东部地区9省(市)垃圾焚烧发电布局、稳步扩大建设规模的同时,加快启动人口较多、城镇化率快速提升的中部地区10省垃圾焚烧发电布局,加快发展进程。在西部地区省(区、市)的人口密集区,特别是四川、重庆等人口较多的西南省份,启动项目建设。
初步预测,到2025年垃圾焚烧发电装机容量将超过1500万千瓦,年发电量超过880亿千瓦时,年处理垃圾约2.6亿吨,占年垃圾清运量的比重超过60%。
2017~2025年均新增装机容量超过100万千瓦,年均新增垃圾处理量约2000万吨。
到2025年,东部地区装机容量预计达到750万千瓦,中部地区约450万千瓦,西部地区约300万千瓦。
第二个阶段,从2025年到2035年,垃圾焚烧发电稳定发展时期
国内垃圾焚烧发电逐渐趋于饱和,形成比较稳定的产业规模。垃圾焚烧发电产业具备国际竞争能力,走出国门、走向世界,为周边国家及世界其他国家建设运营垃圾焚烧发电项目,取得明显进展。
到2035年,具备条件的县城以上行政区基本建成垃圾焚烧发电项目,实现稳定运行。
初步预测:到2035年垃圾焚烧发电装机容量约2200万千瓦,年发电量约1350亿千瓦时,年处理垃圾约4.1亿吨,占年垃圾清运量的比重超过75%。
2025~2035年均新增装机容量约70万千瓦,年均新增垃圾处理量约1500万吨。
到2035年,预计东部地区装机容量预计达到950万千瓦,中部地区约810万千瓦,西部地区约440万千瓦。