“无废城市”建设推动生物质能发展的研究

2022-02-12刘丽

皮革制作与环保科技 2022年24期

刘丽

（山东省环科院环境工程有限公司，山东济南 250014）

环境保护一直是政府部门十分重视的问题，而生物质能产业不但具有环保属性，还具有能源属性，因此，生物质能行业特别重视国家出台的重大环保政策和相关法规。现阶段，我国提出了《“无废城市”建设试点工作方案的通知》，该政策的提出对生物质能行业具有较大的促进作用。

1 生物质能介绍

1.1 生物质概述

生物质一般是借助大气及水等，在光合作用后出现的一系列有机体，具体来看，生物质是有生命的，是能够生长的有机物质，我们称其为生物质。实际上，其为太阳能借助化学能形式，基于生物质中开展储存而成的，在这一过程中，把生物质看成了载体，主要来自植物的光合作用，能够将其变成普通的固、液及气态燃料，其总量非常巨大，还是可再生能源且唯一的可再生碳源。生物质涉及三部分内容，依次是植物、动物与微生物。从广义层面看，生物质包含全部的植物、微生物以及以二者为食物的动物和动物产生的废弃物，其中的典型代表包括农作物及动物粪便等。生物质属于太阳能的表现形式，现阶段大部分国家都致力于有关方面的研究。而生物质能是从有机物中提取、主要通过太阳能转化获得。除了矿物燃料外的一切动植物能源物质，我们都将其称为生物质能，如木材及有机废弃物等。地球上生物质能资源非常多，其属于无害资源，利用率并不高。从狭义层面看，生物质通常是实际生产中的木质纤维素以及畜牧生产的废弃物，是可再生的，且污染比较低，分布较为普遍[1]。

1.2 生物质的特点

第一，可再生性。生物质具有可再生的特性，能够借助植物的光合作用实现再生，其资源总量是非常多的，能够有效确保能源的科学使用。第二，低污染性。对于生物质来说，其中的硫及氮含量并不高，在实际进行燃烧时，产生的SOX及NOX数量也不多；若是把生物质作为燃料利用，由于其生长过程会消耗一定的二氧化碳，与其排放的数量差不多，因而使大气层中排放的二氧化碳数量几乎为零，全面降低了温室效应。第三，广泛分布性。煤炭资源较少的地域也能全面利用生物质能。第四，总量非常大。生物质能在能源排行中占据第四位，只在煤炭、石油及天然气之后。结合生物学家的研究，从地球发展看，不管是陆地还是海洋，每年都会形成大量的生物质，其数量依次能够达到1 000至1 250以及500亿吨。其年产量非常多，已经极大地超出了能源的需求量，甚至达到了10倍以上。基于农林业的发展，尤其是炭薪林，将极大地提高生物质资源的数量。第五，广泛应用性。生物质资源能够以沼气、气化生产燃气及发电等多种形式存在，在国民经济的许多领域都具有广泛的应用。

1.3 生物质能的研究

在世界发展中，有关生物质能的研究越来越多，逐渐发展成主要的研究课题，受到世界各国政府及学者的重视。大部分国家几乎都构建了有关的研究规划，如印度绿色能源等，其中有关生物质能源的研究占有很大的比例。根据国外的研究情况看，有关生物质能技术以及设备早已实现了商业化发展，达到了规模化经营，比如美国、瑞典及奥地利，这些国家在这方面的研究逐渐变成对高品位能源利用的研究，并促进了大规模发展，分别达到这些国家一次能源使用的4%、6%及10%。从美国发展来看，有关生物质能发电设备的装机容量早就在10吉兆瓦以上；在纽约建设的垃圾处理站，总计投入了2 000万美元，主要是借助湿法开展垃圾处理，实现沼气的全面回收，并利用其生物质能开展发电，还能生产废料。巴西对生物质能的研究体现在乙醇燃料的开发方面，构建了大规模开发计划，其燃料早已达到了本国汽车燃料使用量的一半还多。除此之外，美国还借助纤维素废料生产酒精，构建了稻壳发电试点，其年产量可以达到2 500吨，获得了较大的经济收益。

2 ﾠ“无废城市”的定义及建设意义

《通知》中“无废城市”的定义是利用创新、绿色及共享等理念，促进绿色可持续发展，对固体废物源头量进行有效控制，持续推动资源化利用，最大程度地降低填埋量，有效减小固体废物造成的环境影响，从而推动城市的健康发展。《通知》是围绕固废处理制定的相关政策，生物质能主要包括农林废弃物和生活垃圾，由此可知，《通知》对生物质能的发展具有非常重要的影响。2018年，我国环保行业获得了较快的发展，发布了首部《环境保护税法》，这也意味着环保费改税的实现；基于水污染防治政策的执行，逐渐落实新建的《水污染防治法》；进一步开启了打赢蓝天保卫战，构建了有关的三年计划，发布了对关键区域污染防治的执行方案；有助于促进水污染防治，促进重点城市及长江沿线黑臭水体的治理；强化土壤污染防治工作，实现了土壤污染的综合治理，还构建了先行区及土壤防治及修复试点；推动绿色发展，实现了长江经济带的健康发展，基于城市单位之上建立了“三线一单”[2]。这些都是典型的环保事件，其中覆盖了水、大气及土壤等污染的治理，然而却没有对固废方面实施专项治理。固废是导致水及大气等污染问题的关键因素，固废处理有助于推动生态文明的进一步发展，为群众创造美好生活提供了重要的保障。在《通知》中，对固废处理进行了明确的规定，并基于全国范围内构建“无废城市”试点，对此，还提出了一系列建设总体要求、执行步骤及措施等，因而具有非常重要的现实意义。

3 建设“无废城市”试点的总体要求

基于全国范围内构建“无废城市”试点，主要有两方面的含义，这也充分体现了“无废城市”发展的总要求。一方面，体现了国家对有关方面的重视。根据试点客体情况看，我国把固废处理载体应用于“无废城市”的发展中，是因为城市为人类居住的地方，所以城市环境的建设非常关键，属于民生问题，充分反映出国家以人为本的理念。由此，《通知》的发布也表示我国把固体废物处理上升至生态文明建设的高度，归为我国发展的战略内容，这对生物质能源行业来说，将有着较大的促进作用，会为其提供更多的发展机遇。另一方面，体现出生物质能行业的发展前景十分广阔。《通知》中提出我国固废产生的强度比较大，但利用不够完全，有很多非法倾倒事件，不但对环境造成了污染，还导致了资源的严重浪费，这与人们对美好生活的向往及环境发展的要求存在一定差距。这全面反映出我国固体废物处理质量及数量同生态环境发展要求间还有一定的差距，因此，固废处理行业肩负着重大责任。《通知》还指出在2020年将建立“无废城市”指标体系，这体现出我国对“无废城市”发展的迫切需求，体现出生物质能行业将会有更多的发展机遇，因而有助于促进生物质能行业的健康发展。

4 ﾠ“无废城市”建设推动生物质能发展的分析

《通知》中关于“无废城市”制定了六项具体任务，这不但体现出我国固废行业存在的显著问题，还对行业发展的不足提出了相应的解决方案，把任务分工明确到不同的部门，其中对生物质能行业产生的影响主要有三点。

4.1 项目规划选址

《通知》中明确顶层设计的引导作用，也能够充分利用政府的指导作用，构建完善的固体废物统计机制，统一固废数据统计方法及范围，健全有关固废的统计方法。生物质能项目是将农林废弃物作为原料及燃料，该《通知》对生物质能的规划选择具有较大影响。在长期发展中，农林废弃物总量对农林生物质发电及天然气及液化燃料等项目的规划及选址都有着较大的影响，是亟需解决的问题。因为农林废弃物的总量相对较大，类型也是多种多样的，分布十分广泛，没有专业的部门及人员进行综合统计，往往是利用全国粮食产量和有关系数等开展简单地计算，实际的省、市及县资源供给工作还不够完善，地方政府通常是按照地方利益进行人为填报，有关统计数据在行业规划发展以及项目决策过程中，并无重要的参考依据，而企业只有投入大量的人力、物力开展调研工作，才会获得相对合理的资源量。在《通知》中，对政府的顶层设计进行了要求，只有健全农业废弃物统计，第一时间找出行业发展过程中的问题，全面解决行业规划及项目执行等方面存在的问题，才能促进农林生物质能的不断进步，并为其提供可靠的保障[3]。

4.2 产业发展模式

《通知》对工农业等领域涉及的资源及能源发展体系进行了规定，指出应建立科学的循环利用体系。不管是农林生物质能的发展，还是垃圾焚烧发电，都应注重增强资源利用效率，因而对其有了一定的要求，在将来行业发展中，静脉产业园将逐渐发展成主导模式。静脉产业园通常情况下是把废弃物变成再生资源，属于生态工业园，可以利用园区产业的内循环，促进固废等的“零排放”，从而达到多重固废的科学处理，提高资源利用率。《通知》强调了对固废的收集及利用应贯彻因地制宜的原则，促进作物秸秆的有效利用。这体现出我国对生物质能的重视，并保持多元化发展的思路，在主要考虑经济因素的前提下，可以促进农林生物质发电及生物质天然气等模式的混合运用，要积极大胆地尝试，只有这样，才能推动生物质能在全国范围内的发展，并逐渐成为主要的发展模式。

在《通知》中还规定了第三方市场的建立应引入专业化机构，对固废资源进行科学利用，提供污染治理等一系列服务，并构建固废资源化的中坚企业，该环节通常是由垃圾焚烧企业进行，其中具有两层含义。首先，项目建设发展模式出现了变化，现阶段我国垃圾焚烧发电的运营模式基本都是BOT模式，主要是在政府及私人机构间建立协议，并在此基础上，由政府颁发相应的特许经营权，让他们在特定时间范围内帮助项目建设筹资所需资金，同时开展经营管理，当特许期完成后，有关的项目所有权将转移到政府手中。而PPP模式同BOT模式之间存在明显差距，该模式主要是基于政府和私人组织间建立适当的合作关系，可以将其看作伙伴关系，如此将形成利益及风险共同体，可以帮助私人组织全面减小投资风险，这表示PPP模式可能会发展成政府普及的垃圾焚烧发电方式。其次，垃圾的收、储、运及应用过程，通常是按照市场竞争情况由第三方机构完成，并由居民及政府对其服务质量进行监督，从而降低政府的财政负担，增强公共服务质量[4]。

现阶段，我国大多数地区的垃圾清运工作都是由市政环卫部门来完成的，垃圾焚烧企业主要是管理项目的投资及运营。然而由于行业竞争的加剧，部分固废处理企业使用资源锁定战略，构建了全产业链发展模式。除此之外，地方政府还围绕服务型政府建设的需要，也想要通过第三方来完成工作，并对其支付相应的委托费用。比如在一些发达地区，在开展垃圾收储利用的过程中，构建了一体化的发展模式，在这些城市还出现了很多优秀的垃圾焚烧企业。《通知》中指出，要多措并举促进生活垃圾的有效利用，促进有关收费机制的有效执行，从而实现垃圾的计量收费，这将促进全产业链治理模式的普及，为其奠定了夯实的制度基础，对于不发达地区，这也将为其垃圾收储利用带来了好处，提供了大量的资金支持。

4.3 企业生产运营

《通知》对政府及市场提出了要求，要求政府发挥应有的监督作用，充分调动市场主体活动，以促进企业的生产运营，强化相关的管理工作。政府监督涉及到氮氧化物与烟尘等普通污染物的排放及危险固废的监管内容。在调动市场活力方面，提出了把固废利用企业归为环境信用评价的内容，并结合评价结果开展跨部门联合惩戒，这体现出我国开始利用市场力量来规范市场秩序。现阶段垃圾焚烧发电存在一系列的市场乱象，具体包括：第一，项目单位参差不齐，对一些没按照排放标准进行排放的落后企业，还没有制定相应的惩戒措施；第二，部分企业为了争取项目中标，存在低价竞标的情况，并且在中标后，又为了实现利益最大化，缩减运营成本，导致工程服务质量下降，使项目建设、监管及排放等工作存在一定的安全隐患。开展跨部门联合惩戒是利用多渠道，对环境不友好型且失信企业开展惩处，比如，把他们的环境失信同资金补贴及优惠政策等联系在一起。《通知》中要求要构建资源循环利用的基地，完善生活垃圾的分类处理（图1为小区垃圾房垃圾处理站），促进可回收物的利用，并实施生物处理等方式。固废处理行业可以与互联网行业有机结合，在这一过程中，要求对分类的垃圾开展全面地收集及处理，以促进垃圾焚烧企业的持续发展，为其提供较大的发展机遇。我国大多数项目的余热锅炉，基本上都为中温中压，无论从发电效率还是经济性方面，同美国的发展都存在较大差距，美国主要为中温次高压[5]。

图1 垃圾分类处理站

我国未实施中温次高压，主要是因为我国还没有构建完善的垃圾分类及回收机制，导致城市垃圾的成分非常复杂，其中有很高盐分及塑料，燃烧时会产生很多氯化氢等气体，如果这些参数较高，将导致蒸气管道出现腐蚀问题，进一步缩短设备的使用寿命，因而最佳的解决措施是利用特殊钢材改造蒸气管道，但又提高了项目的成本。此外，也可以从垃圾源头着手，利用分类收集方式减少垃圾腐蚀性成分，在确保项目成本的基础上，提高项目的发电效率。对此，基于“无废城市”的发展普及，垃圾分类收集将显著提高城市垃圾成分的质量，促进垃圾焚烧发电，并为其提供高参数设备，进而为提高发电效率奠定了夯实的基础。