垃圾是指失去使用价值、无法利用的废弃物品，是物质循环的重要环节。引进技术、设备对垃圾进行吸纳处理和能源利用是垃圾焚烧发电的工作。垃圾焚烧发电行业是与垃圾焚烧发电相关的经营单位或者个体的组织结构体系。垃圾焚烧发电是指将生活垃圾收集起来进行焚烧，利用能量转化，将热能最终转化为电能，实现生活垃圾的减量化、无害化和资源化的一种垃圾处理方式，具有减小生活垃圾的体积和质量、节省占地面积的优点，能实现垃圾无害化处理和热能循环利用双重目标，具有一定的能源环保意义。

我国垃圾焚烧发电始于上世纪80年代，相对于欧美国家起步稍晚，但自2002年以来，国家政策大力支持，垃圾焚烧发电行业得到蓬勃发展。政策改革层面，国家和有关部门在对外开放、特许经营、投资体制等方面陆续出台和实施了一系列行业改革政策；市场层面，大规模的投资涌入城市生活垃圾焚烧发电行业，垃圾焚烧发电建设项目逐年增长，多方投资主体积极活跃于该行业。

垃圾焚烧发电具有三方面基本特征：

(1) 国家和有关部门政策支持。垃圾焚烧发电是一种新兴能源产业，国家推出《关于推进城市污水和垃圾处理产业化发展的意见》、《中华人民共和国可再生能源法》等政策和法律文件，积极推进垃圾焚烧发电行业健康发展，规范行业投资运营的基本要求。

(2) 建设标准和附加条件较高。目前，欧盟标准是很多城市对垃圾焚烧发电厂污染物排放的标准要求。《生活垃圾焚烧污染控制标准》对垃圾焚烧发电厂的选址、操作人员、处理技术等方面提出明确要求，其中包括：选址要符合城乡总体建设和环境保护计划，制定局部空气污染预防方案，保证水、土壤等自然资源不受污染侵害；运行过程中要对垃圾进行详细分类，配备先进的处理技术和设施，聘用合格专业的工作人员，建立在线和现场的监控网络体系。

(3)炉排炉工艺应用最广泛。垃圾焚烧发电行业最常用的三种处理工艺是炉排炉、水泥窑和流化床。相较于其他两种处理技术，炉排炉工艺具有污染物排放对环境影响较低、技术成熟、运营稳定等多方面优点，在行业的应用最为广泛，市场份额占比也最大。

2016年，我国生活垃圾焚烧发电项目总装机容量543万千瓦，总处理能力28万吨/日。目前，国内外应用较多、技术成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉等。我国生活垃圾焚烧处理的主要炉型为机械炉排炉和流化床焚烧炉。

(1)机械炉排炉机械炉排炉是采用层状燃烧技术，一般不需要对垃圾进行预处理，对垃圾的热值要求不高，运营及维护简便。机械炉排炉是目前世界上最常用、处理量最大的生活垃圾焚烧炉，单台炉可以到达1200吨/日的处理规模，技术成熟运行稳定。

(2)流化床焚烧炉流化床技术在上世纪四十年代已开发，在20世纪60年代用于工业污泥燃烧，在70年代用于生活垃圾焚烧，80年代在日本得到推广，当时在日本占有率超过10%，不过到了九十年代末，随着人们对生活品质的提高，国家对环境排放要求越来越严苛，流化床技术在生活垃圾焚烧领域里应用越来越有限。由于我国生活垃圾焚烧技术起步较晚，近十几年来，流化床焚烧炉在我国生活垃圾焚烧发电领域得到一定范围的应用，但该炉型主要处理500吨/日以下的生活垃圾焚烧发电项目，且存在颇多争议，有关技术有待提高。采用流化床技术，一般对垃圾需要破碎预处理，另外，大部分流化床技术需要掺部分燃煤才能焚烧生活垃圾。

(3)回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在生活垃圾焚烧中应用较少。

(4)热解焚烧炉

热解焚烧炉是指在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度(500℃—600°C)分解有机物，有机物将发生热裂解过程，使之变成热分解气体(可燃混合气体)，再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。热解技术使用范围广，可用来处理多种垃圾。此技术应用要求垃圾热值较高，后续热解气的特性(热值，成分等)受垃圾特性影响较大，所以燃烧控制难。

(5)等离子气化技术

等离子气化技术是利用等离子体的高温高能，在气化剂的辅助作用下，将垃圾废物进行高温气化和熔融。等离子气化温度一般为1500℃左右，无二恶英产生，排气符合最严格排放标准限值；发电效率高达39%，远高于焚烧法(小于22%)；处理后的固废量仅为处理前的10%，无飞灰、无残渣、无需二次填埋处理，无害玻璃体炉渣可作建筑材料；可以处理生活垃圾、化工废物、医疗废物等多源有机固废，有望将成为未来垃圾处理领域新的发展趋势。等离子体工艺稳定性和等离子体电耗是阻碍等离子体气化技术发展的两大问题。目前工业化应用还处于前期阶段，技术可靠性和经济性有待进一步提高。国内等离子体气化技术起步较晚，但发展很快。中科院力学研究所和中国科技大学等都已经进行项目示范。

将运至垃圾焚烧发电厂的垃圾经地磅称重后进入卸料大厅，由于我国垃圾热值较低，原生垃圾一般不能立刻进行焚烧，因此需要在垃圾池内先进行2～3天的干燥处理。达到燃烧条件的垃圾将被送入焚烧炉中进行焚烧，采用流化床焚烧炉进行垃圾焚烧时还需要添加适量的煤和石英砂等作为辅助燃料。

从焚烧炉中出来的高温烟气进入余热锅炉经转化之后变成蒸汽，进入汽轮发电机发电。汽轮机所发电量一部分供焚烧发电，剩余部分的电量则通过变压站送往电网公司进行配售电获得售电利润。以上过程中所产生的废气、飞灰经过相应的无害化处理之后，再根据其利用价值做相应处理。

垃圾焚烧发电整个工艺流程涉及垃圾焚烧、余热发电、废物(包括废水、废气)处理等多个环节，其中垃圾焚烧是所有流程的基础，基于垃圾焚烧的目的需要添加适量的辅助燃料，以及在燃烧过程中对废气、废渣等进行相应的处理。但总的来说，垃圾焚烧发电厂的主要目的在于对垃圾的无害化处理，因此从原料的重要性来说，垃圾就是电厂的主要发电原料，且不同的垃圾其处理方式不同，并不是所有垃圾都可以进行焚烧处理，例如医疗垃圾、有害垃圾等都需要进行特殊的处理^[1]。

垃圾焚烧发电主要包括以下六个系统

(1)  垃圾接收系统：垃圾被收集后，经过称重，被运往储存垃圾的仓库。给料系统：为保持垃圾的热值与燃烧的稳定性，垃圾会在垃圾池内存放5天。由于我国的生活垃圾含水率较高，需要经过充分发酵后，才能降低其湿度并增加其热值。之后，将其运往垃圾给料斗。

(2) 焚烧系统：垃圾通过给料斗下方的推料器进入焚烧炉内进行燃烧，期间主要经过干燥炉排，燃烧段炉排和燃烬炉排。干燥炉排和燃烧段炉排会存在一定的落差，保证垃圾与氧气充分接触，能够充分燃烧并完全变成炉渣。

(3) 余热锅炉系统和汽轮发电及势力系统：完全燃烧后的气体进入后部的余热锅炉进行热回收，余热锅炉内的水加热成蒸汽，蒸汽驱动汽轮发电机做功产生电力。

(4) 烟气净化系统：城市生活垃圾焚烧过程中产生的烟气和固体残渣应作相应处理，以避免二次环境污染，特别是含有大量二恶英、颗粒物、重金属、二氧化硫和盐酸的烟气。首先，烟气经余热锅炉回收后进入尾部的烟气处理装置，烟气净化系统采用炉内脱硝，向炉内喷入尿素溶液，以达到降低排放烟气中的氮氧化物(NOX)的含量。再通过脱酸、布袋除尘器，最后通过烟囱排出，同时对排出的烟气进行实时监测，达到相关排放标准。

(5) 灰渣处理与处置系统：燃烧后剩余的炉渣，在水槽中冷却后，通过输送带进入渣坑；炉渣中经除铁器吸出的金属通过金属输送带将其排入金属坑内^[2]。

生活垃圾的无害化处理方式主要为生化、焚烧、堆肥。这三种方式的优缺点如下：

(1)卫生填埋：通过在城市周边选择合适的场地进行开挖，并对其进行一定防渗防漏处理，保证安全性；其优点是造价低:工艺要求低，不需要复杂的处理工艺；处理量相对较大。但依靠垃圾自身降解所需时间长，对有限的地资源浪费严重，且容易造成二次污染

(2)焚烧发电：利用高温焚烧炉焚烧垃圾，对其产生的热值可以进行二次利用，产生的废气通过净化装置进行处理后排放，降低环境污染优势是极大地提高了垃圾处理效率，实现的资源的二次利用；占地面积小；环境污染小；但成本高，造价达，风险大；需考虑“邻避效应”：对废气废水的排放要水高，需要进行净化处理，以防环境污染

(3)堆肥处理：对垃圾进行分拣，挑选出适合堆肥处理的有机物，利用细菌对垃圾进行降解，释放其中的有机物，作为肥料利用；优势是成本低:降解后的有机物可作为有机肥料二次利用，实现资源可持续发展；但细菌可降解的垃圾成分固定；分拣成本高；分解过程中可能会产生异味造成一定的污染环境

(1)在发达国家的主要运作模式

目前发达国家最常使用的垃圾处理方法便是焚烧发电，主要有下列三种运作模式：

1)政府主导模式：该模式是指政府部门全权负责并独立完成垃圾焚烧发电项目的投资、建设和运营。日本垃圾焚烧发电厂大部分应用的该模式。日本垃圾焚烧发电项目注重环境保护，政府在投资建设垃圾焚烧发电厂时，会投入大量资金购置先进的技术和设备，给垃圾焚烧发电厂安装各种有害物质的过滤清洗装置，并在工厂运营阶段执行较高的环保标准

2)政府建设，企业全权负责运营模式：该模式是指政府只投资建设垃圾焚烧发电厂，运营阶段委托给社会企业负责，政府部门只负责监督管理。德国垃圾焚烧发电厂的运作模式多是该模式，该国政府只负责垃圾焚烧发电厂的投资建设，不负责运营管理，而是将其委托给有能力的民营公司负责运营。

3)特许经营模式：该模式是指政府根据有关规定，通过招标形式选择一个或多个(联合体)投资者或经营者，委托中标单位投资建设垃圾焚烧发电厂，并授予中标单位相应的权利在一定期限和范围内负责垃圾焚烧发电厂的运营。中标单位可以在特许协议或许可条件下，使用本单位名义负责项目从设计到运营的全过程。在特许期内，项目的经营收入归中标单位所有，同时运营期设备维护、修理和保养也由中标单位负责；政府部门负责对其进行监督。在特许期满后，项目移交给政府部门进行经营管理

该模式在法国很好的应用于垃圾焚烧发电项目中。在法国，垃圾焚烧产生的电被强行卖给电力公司，而不是由工厂进行处理，电力公司以高于一般收购的价格支付给垃圾焚烧发电厂，其中包括垃圾处理费

(2)我国垃圾焚烧发电运作基本模式

《市政公用事业特许经营管理办法》指出，“垃圾处理等行业，依法实施特许经营”后，我国垃圾发电市场模式单纯依赖政府投资的局面开始变化。近年来，对于垃圾焚烧发电行业，政府主推的运营模式便是公共私营合作制(PPP模式)。该模式的基础是政府和社会资本方签订的特许权协议，双方之间形成合伙制，并在签订的合同中明确双方在垃圾焚烧电厂项目投资、建设及运营各阶段中所属的权利和义务。该模式的特点是将政府的一部分责任用特许经营的方式转移到社会资本方身上，政府与社会资本方之间维持着“同享利益、共担风险、全程合作”的关系，该模式的优点是减轻政府方财政压力，降低社会资本方投资风险^[4]。

随着我国垃圾焚烧发电技术的不断成熟，垃圾焚烧处理量也在稳步上升，垃圾填埋和堆肥量逐渐减少。《2019年统计年鉴》数据显示，2018年生活垃圾清运量达22801.75万吨，无害化处理22565.36万吨，无害化处理率99%，其中焚烧量占51.9%，即焚烧处理量达到10184.92万吨，占比，对比2017年的8463.3万吨焚烧量而言，增长了11.7%；2018年我国已投入运营的垃圾无害化处理厂1091座，其中垃圾焚烧发电厂有331座，日无害化处理能力达36.5万吨以上。

(1)法律法规以及各种相关政策日益健全。首先，近年来国家主管部门以及下属部门围绕垃圾焚烧发电行业制定或修正了一系列政策法规、政策文件以及各项我国垃圾焚烧发电行业发展标准和规范，不仅包括垃圾焚烧发电项目的融资、建设、运营全过程，而且涉及焚烧设备的设计、生产、安装和焚烧技术的发展，以及随技术和设备发展不断更新的污染物排放指标、排放标准等各个与行业发展有关的内容。

(2)技术发展迅速。1987年，我国在深圳建立了第一个垃圾焚烧发电厂，该厂的第三台焚烧炉通过引进国外技术实现国产自主研发，是我国第一个国产化了垃圾焚烧发电设备，而经过三十多年的发展，我国垃圾焚烧发电技术已经与欧美、日本等行业发展较相熟的国家相当，达到了国际领先水平，成功的实现了从能烧、烧得好到烧的干净的巨大突破。

(3)已投产项目收益整体稳定。垃圾焚烧发电项目的利润主要包括两个方面，入网电价补贴为主要部分，占比60%-70%，政府提供的垃圾处理费占次要部分，占比30%-40%。随着我国垃圾焚烧发电行业技术不断发展，每吨垃圾折算上网电量有了极大地提高，2011年我国吨发电量平均为240-260千瓦时，而近几年这一数据提高到平均280千瓦时，部分新建高标准标杆项目可以达到350-400千瓦时。此外，国家为推动可再生能源行业的继续发展，对于垃圾焚烧发电项目，给予了许多政策支持，在保证发电量全部收购的基础上，还出台了免征增值税和所得税减免等政策。因此，目前我国垃圾焚烧发电行业呈现良性向好发展势头，整体收益良好、稳定，保证了该行业的良性发展，并且有良好的发展趋势。

(4)垃圾焚烧发电行业发展空间日益增大。按照“十三五”规划，在“十三五”期间全国城镇生活垃圾无害化处理投资估算约为2，518亿元，其中垃圾处理设施建设投资约为1，699亿元，占比67.47%，这其中大部分为垃圾焚烧项目投资预算，在“十三五”期末也就是2020年底，全国城镇生活垃圾焚烧处理规模要求达到59.4万吨/日，而2018年，我国生活垃圾焚烧处理规模仅为30.94万吨/日，远低于59.4万吨/日，并且随着垃圾焚烧处理逐步超越填埋处理的发展趋势，未来我国家里焚烧发电行业存在巨大的发展空间^[4]。

参考资料：

[1]林晓珊.城市生活垃圾焚烧发电原料供给路径及优化研究

[2]冯玮.垃圾焚烧发电的温室气体减排潜力研究

[3]夏红云.基于PPP模式下的垃圾焚烧发电项目定价机制研究

[4]韩雪.基于shapley值法城市生活垃圾焚烧发电PPP项目的风险利益均衡研究

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