摘要：本文通過政策推動和市場導向的視角，分析了垃圾焚燒市場狀況，結合四種常見焚燒爐的工作原理、特點及市場需求，探索環保技術應用方向，旨在為國家的污染防治工作提供切實可行的技術方案。在以后的垃圾焚燒的過程中，機械爐排爐將繼續作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，回轉窯焚燒爐在危險廢物處理的過程發揮重要重要。
關鍵詞：垃圾焚燒爐；生活垃圾；危險廢棄物
隨著國民經濟及城市建設的發展、環保標準的提高，新建垃圾填埋場受到越來越多的限制，已經很難找到合適的場址。自20世紀80年代后期，國內城市生活垃圾處理行業開始關注現代垃圾焚燒技術。1985年開工、1988年投產的深圳市市政環衛綜合處理廠是我國第一座垃圾焚燒處理電站。在2000年之前垃圾焚燒廠數量僅僅為2；2009年，全國在運行的垃圾焚燒廠數量只有74座，截至2019年2月底,我國已建成生活垃圾焚燒發電項目超過400座。垃圾焚燒工程在國內迅速擴展，在中國已成燎原之勢，已被確定為我國生活垃圾處理的主流工藝。垃圾焚燒發電的核心設備是焚燒爐，選定垃圾焚燒爐后再與之配套相應的輔助工藝。因此，本文通過分析垃圾焚燒市場狀況，結合常見焚燒爐的工作原理及特點，探討未來的垃圾焚燒技術走向，為環境保護提供一些參考思路。
1垃圾焚燒市場分析
1.1環保領域市場格局
2015年以來，國家對環保重視力度空前，頻繁出臺環保政策，大力推行PPP模式，環保產業迅猛發展，釋放出巨大的環保需求。借著這股東風，以中國天櫻、東方園林等為代表的環保企業 “飛了起來”。然而，2018年以來，整個金融行業去杠桿，國家嚴格管控PPP項目風險，多數公司出現融資難度普遍加大導致經營困難等問題，環保類企業也不例外。最近兩年來，曾經身陷PPP危機的民營環保企業為求生存，紛紛斷臂求生，或暫停、轉讓部分項目，或引進央企、國企戰略投資，因此環保行業中呈現了國企進場的新格局。全國工商聯環境商會發布的《2019中國環境企業50強榜單》顯示，排名前10的環保企業，民企僅1家，占比10%，8家為國企控股企業，1家有國資入股企業。國企、央企、民企之間優勢各不相同，民營環保企業憑借自身獨特的技術優勢，行業兼并重組后，民營環保企業的生存空間并不會變小，小而美、小而精的企業活得仍然會比較好。環保領域未來市場或形成央企、國企主導投資，進行資源配置，民營環保企業轉向細分市場領域或以核心技術、產品和服務能力參與產業分工的格局。
1.2利好政策出臺
固廢處理行業作為保護生態平衡、實現可循環經濟的重要推動力量，與之相關的國家政策頻頻發布。2020年3月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于構建現代環境治理體系的指導意見》，《意見》中提出：要健全環境治理市場體系，其中包括構建規范開放的市場、強化環保產業支撐、創新環境治理模式和健全價格收費機制。這在市場開放、技術裝備和管理運營方面都將有利地推動固廢處理行業的發展，固廢處理行業發展又迎來一波政策利好。即將于2020年9月1日起施行《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》第九十七條：國家發展綠色金融，鼓勵金融機構加大對固體廢物污染環境防治項目的信貸投放。利好政策的施行，加上國企、央企的入場，上一輪周期中因融資難度大導致經營困難的環保企業的資金周轉能力將顯著改善，具備更強的環保項目上馬能力。
1.3生活垃圾焚燒現狀
目前固體廢物的處理方法有許多種，其中最常見的有三種，分別是衛生填埋、焚燒和堆肥[1]。衛生填埋的應用最廣，所占收運量的比例也最高，可達60.32%。焚燒則通常限定在沿海地區，占收運量比例的37.5%。堆肥的效果很好，但只有個別地區選擇性地使用，局限性較大，在收運量的比例中也只占2.18%。
2016年發布的《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》明確提出到2020年底，設市城市生活垃圾焚燒處理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。近幾年的垃圾焚燒占比顯著提升，在焚燒率不斷提升的同時，垃圾焚燒處置產能也維持較高增速，2014-2018年產能復合增速達20%。到2020年，我國生活垃圾處理方式中，焚燒處理將成為大頭。
圖12010-2020生活垃圾焚燒占比及預測（單位：%）
（數據來源：公開資料整理）
圖22014-2018年全國焚燒垃圾處理能力（單位：噸/日）
（數據來源：公開資料整理）
2常見焚燒爐的工作原理、特點及市場需求
2.1機械爐排焚燒爐
2.1.1機械爐排焚燒爐的工作原理
垃圾通過進料斗進入傾斜向下的爐排(爐排分為干燥區、燃燒區、燃盡區)，由于爐排之間的交錯運動，將垃圾向下方推動，使垃圾依次通過爐排上的各個區域(垃圾由一個區進入到另一區時，起到一個大翻身的作用)，直至燃盡排出爐膛。燃燒空氣從爐排下部進入并與垃圾混合;高溫煙氣通過鍋爐的受熱面產生熱蒸汽，同時煙氣也得到冷卻，最后煙氣經煙氣處理裝置處理后排出。
2.1.2機械爐排焚燒爐的特點
機械爐排焚燒爐按爐排運動的方式主要分為：脈沖拋動式爐排爐、滾筒式爐排爐和往復逆推式爐排爐。機械爐排爐的爐排面積較大，爐膛體積較大，單爐最大處理量可達1200t/d，垃圾不需要預處理，灰渣熱灼減率易達標，煙氣爐內停留時間較長，運行費用低，維修工作量較少，運行業績最多，對垃圾的適應性強[2]。
2.1.3機械爐排焚燒爐的市場需求
國家建設部、國家環�？偩职l布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》要求：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術，審慎采用其它爐型的焚燒爐”。光大國際中標的多個項目如永州南部生活垃圾焚燒發電項目、河南固始縣生活垃圾焚燒發電項目等多個項目也是采用機械爐排爐工藝。中國天櫻中標的多個垃圾焚燒項目，如重慶市銅梁區生活垃圾焚燒發電BOT項目、安徽省太和縣垃圾焚燒發電廠項目等，主要工藝為“機械爐排式垃圾焚燒爐+余熱鍋爐+汽輪發電機組+半干法煙氣處理裝置”。康恒環境、盛運環保、三峰環境等多家固廢龍頭企業均采用機械爐排式垃圾焚燒爐來處理生活垃圾。根據中國招投標網信息大致統計可知，國內十三五期間的生活垃圾焚燒發電廠采用的焚燒爐以機械爐排式垃圾焚燒爐為主，在相對應配套相關設施。綜上所知，機械爐排爐作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，在未來幾年的生活垃圾焚燒發電廠項目的建造中將依然以機械爐排焚燒爐為主。
2.2流化床焚燒爐
2.2.1流化床焚燒爐的工作原理
爐體是由多孔分布板組成，在爐膛內加入大量的石英砂，將石英砂加熱到600℃以上，并在爐底鼓入200℃以上的熱風，使熱砂沸騰起來，再投入垃圾。垃圾同熱砂一起沸騰，垃圾很快被干燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經過水冷后，用分選設備將粗渣、細渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用[3]。
2.2.2流化床焚燒爐的特點
流化床燃燒充分，爐內燃燒控制較好，但煙氣中灰塵量大，操作復雜，對燃料粒度均勻性要求較高，需大功率的破碎裝置，石英砂對設備磨損嚴重，設備維護量大。流化床焚燒爐適用于低位熱值低的垃圾焚燒，但運行成本相對較高。
2.2.3流化床焚燒爐的市場需求
中國是一個垃圾生產大國，2019年中國各省市全面開啟垃圾分類處罰條例。從上海開始，到全國46個城市試點，推行垃圾分類已成為新時尚。按照國家發展改革委、住房城鄉建設部生活垃圾分類制度實施方案的要求，到2020年底，基本建立垃圾分類相關法律法規和標準體系。隨著垃圾分類的推廣普及，中國垃圾低位熱值低的國情將會改變[4]。目前，國內的垃圾焚燒發電廠項目主要以特許經營權方式進行，運行成本相對較高將會限制循環流化床鍋爐的規模使用。
2.3回轉式焚燒爐
2.3.1回轉式焚燒爐的工作原理
回轉式焚燒爐是用冷卻水管或耐火材料沿爐體排列，爐體水平放置并略為傾斜。通過爐身的不停運轉，使爐體內的垃圾充分燃燒，同時向爐體傾斜的方向移動，直至燃盡并排出爐體[5]。
2.3.2回轉式焚燒爐的特點
回轉窯焚燒爐，具有停留時間長、隔熱好、設備利用率高、灰渣中含碳量低、有害氣體排放量低等優點，適應性強，可以用于處理除放射性和爆炸性廢物之外的固態、液態、氣態可燃危險廢物，還可以回收熱能和重金屬等，并且因為回轉作用使廢物料層得到充分翻動，這使得回轉窯焚燒爐成為所有廢物的理想焚燒系統。但回轉窯焚燒爐燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。
2.3.3回轉式焚燒爐的市場需求
當前，危險廢物處理的過程中存在較多安全問題，而應用回轉窯焚燒爐能夠提高焚燒安全性，降低處理難度，并且這種處理方法具有適用性強、低成本、高可靠性等優勢。隨著相應經驗教訓的積累，回轉窯焚燒爐逐漸得到推廣和應用，它是目前最為成熟的危險廢棄物處理方式。目前，國內處理規模最大的危險廢棄物、醫療廢棄物綜合處理設施項目是南通開發區固體廢棄物綜合處理EPC工程，該項目占地6.6萬平方米，設計規模為33300t/a，其中危險廢物焚燒處理30000t/a;醫療廢物蒸汽滅菌處理3300t/a，采用“全封閉預處理進料+回轉窯焚燒爐+二燃室+余熱鍋爐+急冷脫酸塔+循環流化床脫酸塔(含活性炭噴射)+布袋除塵器+洗滌塔+濕式脫酸塔”工藝。
新冠肺炎疫情加劇了全國醫療廢物處置的壓力，用生活垃圾焚燒爐處置醫療廢物 只能是應急之舉。國家發改委、國家衛健委、生態環境部印發的《醫療廢物集中處置設施能力建設實施方案》（下稱《實施方案》）要求，5月底前，各地全面摸查本地區醫療廢物集中處置設施建設情況，處置不同類別醫療廢物的能力短板。2020年底前每個地級以上城市至少建成1個符合運行要求的醫療廢物集中處置設施。爭取1―2年內，每個縣都建成醫療廢物收集轉運處置體系。據前瞻產業研究院估算，2023年中國醫廢處理市場規模或將達到107.37億元，同時醫廢產生量將達到249.56萬噸�；谡咭约靶袠I分析，未來回轉窯焚燒爐將有進一步的更大需求。
2.4CAO焚燒爐
2.4.1CAO焚燒爐的工作原理
垃圾運至儲存坑，進入生化處理罐，在微生物作用下脫水，使天然有機物(廚余、葉、草等)分解成粉狀物，其他固體包括塑料橡膠一類的合成有機物和垃圾中的無機物則不能分解粉化。經篩選，未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室(溫度為600℃)，產生的可燃氣體再進入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。第二室溫度控制在860℃進行燃燒，高溫煙氣加熱鍋爐產生蒸汽。煙氣經處理后由煙囪排至大氣，金屬玻璃在第一燃燒室內不會氧化或融化，可在灰渣中分選回收[6]。
2.4.2CAO焚燒爐的特點
可回收垃圾中的有用物質;但單臺焚燒爐的處理量小，處理時間長，目前單臺爐的日處理量最大達到150噸，由于煙氣在850℃以上停留時間難于超過1秒鐘短，煙氣中二惡英的含量高，環保難以達標。
2.4.3CAO焚燒爐的市場需求
1999年，深圳龍崗采用的CAO熱解焚燒發電技術建成投產了300t/d垃圾焚燒發電廠。此外，惠州市采用CAO熱解焚燒技建造了500t/d垃圾焚燒發電廠。以上兩家發電廠的技術均來自于加拿大瑞威環保公司。目前，減少生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英濃度的主要方法是控制爐膛及二次燃燒室內，或在進入余熱鍋爐前煙道內的的煙氣溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內的停留時間不小于2S，CAO焚燒爐難以達到要求。因此，近幾年投產的垃圾焚燒廠基本不會使用CAO焚燒爐。
3結論
2020年新一輪周期開啟之后，國內的垃圾焚燒項目將會陸續推出，機械爐排爐將繼續作為生活垃圾焚燒爐首選爐型，回轉窯焚燒爐在危險廢物處理的過程發揮重要重要，流化床焚燒爐不會規模使用，CAO焚燒爐基本不被使用。根據當前形勢研判，預計“十四五”期間，垃圾焚燒將由工程時代進入運營時代，企業應當根據工藝需要提前引導做好運營人才的培養工作。
參考文獻
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[2]黃蔚雯,蔡培,俞坤崳.機械式爐排垃圾焚燒爐的應用[J].熱力發電,2009,38(06):49-52.
[3]方朝軍,任超峰,王武忠,王汝佩,王玉生,覃軍建.淺析大容量生活垃圾循環流化床焚燒爐的技術特點與調試運行[J].工業鍋爐,2019(03):37-40.
[4]吳浩,王艷宜,吳燕琦,李倬舸.深圳市生活垃圾分類對垃圾焚燒影響的研究[J].環境衛生工程,2016,24(01):40-43.
[5]裴照堂,吳偉祥.回轉窯焚燒爐在醫療廢物處理中的應用[J].環境工程,2007(02):55-57+4.
[6]趙緒新,王恩堂,馬曉茜.CAO垃圾焚燒系統熱力模型研究[J].工業加熱,2001(01):14-16.
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