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想吃饱又吃不好,“大胃王”垃圾焚烧炉“乱”吃污泥几时休?

时间:2024-06-19 09:42

来源:两山系统解决方案中心

作者:郭永伟

如果要评选最具中国特色的环保创新,“垃圾焚烧发电厂掺烧污泥”一定入选。和很多其他工艺产品一样,垃圾焚烧发电和炉排炉不是中国人的创造,却因我们巨大的应用市场而产生了创新维度的规模效应。

以系统的创新逻辑观察,这个领域到了一个破坏式创新的窗口期,一系列创新影响因子互相扰动着创新的发生发展:市场、政策、模式、技术。

如果要评选最具中国特色的环保创新,“垃圾焚烧发电厂掺烧污泥”一定入选。

和很多其他工艺产品一样,垃圾焚烧发电和炉排炉不是中国人的创造,却因我们巨大的应用市场而产生了创新维度的规模效应,诸如——

1、炉排炉引进、吸收和再创造;

2、配套环保和智能系统的创新;

3、协同掺烧、多元开源的开拓。

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以系统的创新逻辑观察,这个领域到了一个破坏式创新的窗口期,一系列创新影响因子互相扰动着创新的发生发展:市场、政策、模式、技术。

市场:迈向运营时代

生活垃圾焚烧发电行业结束了它的规模扩张期,各地建设的大量设施系统业已大步踏入“运营时代”。据生态环境部数据,截至2023年8月,全国垃圾焚烧厂的数量已达到925家,日处置能力达103.5万吨,提前两年超额完成“十四五”目标。13年间,中国的垃圾焚烧厂数量增长了近9倍,处理能力更是增长了16倍,已远超垃圾的产生量,“吃不饱”是普遍现象,尤其北方地区,问题更加凸显。

据统计,2023年,全国垃圾焚烧发电厂“计划内停炉”83467天次,甚至有部分焚烧炉超过半年没有开机。除去设备老化等停运因素,意味着有相当多的垃圾焚烧炉存在闲置现象。(数据来源于:央视财经《经济半小时》)

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垃圾焚烧发电厂的运营时代,要首先解决这“温饱”问题,掺烧污泥是一条现成的好路,但即便考察对象是运营极好的标杆厂,拉到一起后也突出一个“乱”字了得,一千个厂长心里能有八百位哈姆雷特。到底要不要掺?什么情况下必须掺?有哪些动力?又有哪些阻力?掺了到底有什么实质收益?又要面对什么风险?

政策:强市场化的定性

很难接受但已被行业普遍接受,国补退坡、115号文、高耗能定性等未来已来早晚会来的系列政策余波迭起,影响渐深,既带来了巨大的不确定性,也将催生前所未有的创新涌现,技术产品的,亦或商业模式的。

所谓不确定性,在于突然少了拐杖,总是要因为不习惯而发生一些失控状况,比如吨垃圾的经济利润似乎正在被蚕食,而要负担的公管属性之社会责任仍在,这生意要怎么调整?未来要走向何方?

所谓创新涌现,此后的垃圾焚烧发电厂们,都必须回首向内掂掂自己腹中的斤两,事务的阴阳相依表现在,虽然超前设计了,却意外创造了一片创新的空白空间,还真有不小的潜力可发掘,各大标杆厂开始探索向前后两端的延伸拓展,一端去接收更多种类的污染物,一端可生产更多的能源资源或服务,创新不止,充满智慧。

模式:区域神经中枢

运营时代,要向运营要效益。这“大胃王”咕噜乱叫的肚皮,这以往的静脉产业末端产业,如今却呈现了构建城市服务中枢系统的潜能。帮助吃掉另一端陷入“没去路”困局的污泥,亦或就近解决一般工业固废的麻烦,便是如百年好合之好事,但即便用上最好的干化机,也没人敢让他吃个光盘,个中的“乱”又体现在吃饱和吃好之间的兼得不得。

上海环境东石塘再生能源有限公司是国内第一家建设并运行生活垃圾焚烧炉协同处置市政污泥的企业,设计规模为生活垃圾1000吨/日,年处理33万吨;掺烧市政污泥100吨/日,年处理3.3万吨。

在工程化实践中,上海环境通过不断的探索研发,已实现掺烧比远超这个设计值。对于上海环境这样的企业来说,社会服务的价值是最优先的效益,经济收入甚至不在前二重要,但它们并不矛盾,吃饱吃好既要又要,才能实现“整体大于部分之和”。

上海金山环境再生能源有限公司副总经理乐俊超曾任东石塘项目总工程师,他给笔者介绍了他的实践探索和蓝图规划。该厂其实一直吃的蛮饱,但出于公共服务企业社会责任,他们必须要把自己的胃口撑大,以具备接收前端更多更复杂的废弃物的能力,为区域解决系统难题做出贡献。所以他们现在对污泥的掺烧比例很高,主要是社会性的需求,我理解即是要构建城市或区域多源固废中心的模式。根据乐总团队的探索:以一个20万人口区域为例的小型城镇,配上一台500吨/天焚烧炉,可以同时高效覆盖掉该城镇的生活垃圾和市政污水处理厂产生的污泥。

那回过头就要解决怎么吃好的问题。污泥拥有环保行业最复杂的身份,有人把它看成水,有人把它看成固废,与乐总的访谈让我坚定了“以去处定来处”的思维,即垃圾焚烧厂掺污泥,要着重到炉子上,污泥的来源、干化机的选择、入炉的性状和位置、烟气的处理等都要围绕“炉子”做深究,现在大家所认为的掺烧比上限也许并不科学,有待更多元更精细的探索。

创新发生在心无旁骛达成使命的途中。在创新者眼中,问题总是存在的,也总是即将解决的。乐总团队以运营技术支撑模式创新,上海环境东石塘再生能源有限公司实现了“运营效益”的系统寻优:

社会效益-公共事业的属性目标

深度融合环境服务与公共服务,解决问题的同时建设城市服务网络社会支点,如区域固废中心、城市绿能工厂、环境科普中心等。

科技效益-中间环节的系统作用

以小的运营创新做支点,撬动上下游流程和系统更大的创新涌现,带来减污降碳、协同增效综合效益升级,算系统生态总账。

商业效益-作为企业的盈利诉求

在满足基本社会责任和公共事业微利润的基础上,以减降成本或增加收益等财务支点,获得更好的利润,催动更良性创新循环。

技术:吃饱如何吃好?

看过熟悉吃播博主的人都知道,“大胃王”之所以成为“大胃王”,最过人之处并不是惊人的食量,而在吃完了竟然还不胖。垃圾焚烧炉本不是“大胃王”,现在却要一顿饭吃掉垃圾、污泥、一般工业固废、甚至渗滤液浓液,还要保证发电效率保证环保达标,他如何做到?

结合历史看创新,垃圾焚烧技术的创新之源一直就在“热效率和发电效率”的持续精进中。

一是在于干化机和炉排炉的设备。从干化方式到出泥性状,从投料点到炉排结构,从材料到制造工艺,系统性提高设备的耐用性、可靠性和效率,以更好适应不同类型的固废和焚烧工况。

二是焚烧过程中的智能控制。更加智能的垃圾仓管理、炉温控制、火焰识别、风量调节、烟气预测、根据垃圾的成分和特性的实时监测并调整焚烧参数等技术,确保焚烧过程的稳定性,提高综合效率。

在环保方面的创新也至关重要。除尘设备、脱硫脱硝装置、废渣处理等的不断升级,使对环境的影响降到最低限度,拓展掺烧比和掺烧量的限制边界。

以及创新资源能源的再生循环,不同等级的能量回收技术将进一步提升效率并降低总的成本和碳排放。

把污泥掺进垃圾,热值、炉温、烟气到底发生了怎样的变化?行业仍然“乱”着,存在许多问题和质疑,远未达成共识,更没有形成标准。

在国际国内参与建设运营了150余座污泥焚烧项目的法国苏伊士公司构建的“精益干化-精益焚烧”技术方案定位于要为运营带来效益。

苏伊士环境科技(北京)有限公司污泥事业部总经理俞雁眀给笔者描绘了他们“水-泥-气”系统循环通路似“可持续型城市”构想。他已在中国深耕污泥处理处置20多年,感慨于这市场到现在都还缺乏共识,上下游十分割裂,导致本来应该共赢互利的两端人马,竟然都很难受,甚至成了相互的负担。

因此关于“污泥如何烧的好”,俞总强调:因地制宜、因泥制宜。我理解这里的地和泥代表了前后两端,只有做到这两个“宜”,系统才能“通”,所以技术研究者首先必须弄懂炉子,才能真正懂泥,继而要想懂泥,又必须要懂水。苏伊士把这全流程贯通的服务能力封装进技术产品中,在国内多个项目中——单独焚烧、半干掺烧、全干掺烧——在上下游之间打造着这样的“绿洲”效应。

创新需要这样上下游的紧密配合,“含水率”一定是使者,恰恰那“乱”就在这里被放大了。以“含水率”为视角,我们将标杆厂的调研结果总结为三大掺烧路线:

80%路线——代表性标杆厂:北控高安屯;康恒西安高陵。

60%路线——常见路线,但未调研到标杆厂。

30-40%路线——代表性标杆厂:上海环境天马、瀚蓝绿电、顺控顺德。

20%路线——代表性标杆厂上海环境东石塘。

还有没有其他的好路线?这些既有路线分别适合哪些场景?哪些具有普遍普适性?是否可形成标准?应该如何系统规划自己的协同掺烧?在这些路线中分别的运营的锚点和支点在哪里?

2024年6月19日,上海固废热点论坛前夕,“双百跨越标杆行动”秘书处组织19位垃圾焚烧发电标杆厂厂长走进上海环境天马园区,就这个细分主题组织运营沙龙,我们将持续开展研究,以期以标杆力量推动行业达成共识、形成标准,绿谷工作室将以专栏研究陆续呈现研究成果,敬请关注。


编辑:李丹

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