鐳射：世界垃圾危機，能否成為中國垃圾發電裝備製造業的機遇？
【文/ 觀察者網專欄作者 鐳射】
據觀察者網7月2日報道，6月28日，上海老港再生能源利用中心二期（以下簡稱"老港二期"）宣佈正式啓用。該項目配置8條750噸/日的機械爐排爐焚燒線和3台50兆瓦凝汽式汽輪發電機組。全部馬力開足後，日均處理垃圾量可達6000噸。屆時，老港一、二期工程總焚燒處理生活垃圾將達300萬噸/年，約佔上海市居民年產生垃圾總量的1/3，成為全球規模最大的垃圾焚燒廠。
看到這條新聞，讓我想起觀察者網前段時間的另一則報道——《這座韓國最大垃圾山，已經燒了3個月》：
韓國慶尚北道義成郡，2月的一個早晨，6名工人穿着髒兮兮的工作服，戴着防毒面具，爬上一座15米高的垃圾山，試圖澆滅火焰。但是，他們澆滅一處，另一處又燒了起來。
而這場垃圾山大火，已經燒了3個月，還看不到結束的跡象。
據美國有線電視新聞網（CNN）當地時間3月3日報道，義成郡的這座垃圾山是韓國最大的垃圾堆，從去年12月就開始燃燒，熊熊的火焰凸顯出人口稠密的韓國的垃圾危機。自從2018年1月1日中國禁止“洋垃圾”進入國內以來，韓國對中國的塑料垃圾出口下降了90%以上。
韓國政府表示，今年計劃從這座燃燒的山上清除2.1萬噸垃圾，但剩下的14.9萬噸將如何處理尚不清楚。垃圾發電廠老闆李元貞（Lee Won-jeong，音譯）説，他希望在這個地方建一個焚燒廠，但是他承認，要把所有的垃圾都燒掉需要5年的時間。
類似的情況並不只是出現在韓國。長期以來，中國一直是目前全球最大“固體廢物”進口國，據報道，僅2016年一年，中國就進口了730萬噸塑料垃圾，耗資37億美元，佔世界進口垃圾總量的56%。在這種情況下，很長時間以來，全球許多國家都將其垃圾和廢渣出口到中國，作為解決自身垃圾問題的主要方式。但隨着中國政府的一紙“禁廢令”——從2018年1月1日起，禁止從國外進口塑料垃圾以及其他20多種可回收材料，中國被許多國家當做“全球最大垃圾場”的時代徹底結束。
中國的禁廢令給世界廢料回收行業造成的衝擊，堪稱是“災難”級的。用北美第一大生活垃圾回收商休斯敦廢物處理公司總裁吉姆·菲什的話説：“這幾乎就像一夜之間關閉了閥門。”還在禁令生效之前，美國可回收廢品的價格就開始一路走低。2017年10月，美國廢紙的價格暴跌35%至40%。
日本的日子也不好過。據報道，2018年1到3月間，日本對華廢舊瓦楞紙出口量同比減少4成，廢紙批發商從回收業者等手中採購廢舊瓦楞紙的價格下降了17%。另外，因為中國不再接收進口廢物，運輸廢棄物的日本海運公司遭受的打擊也很大。日本海事中心的統計顯示，2018年2月，日本對華集裝箱運輸量同比減少36%，原因在於按品類來看最多的“木材紙漿、廢紙、紙類”運輸量減少一半。從美國對華運輸量來看，紙類等也大幅減少。
失去中國這一最大買家，美國、澳大利亞、日本等“洋垃圾”輸出國的垃圾回收公司開始努力尋找替代者，特別是轉向對馬來西亞和印度尼西亞等東南亞國家出口。可沒有哪個國家能夠像中國市場那樣吸納如此大量的可回收垃圾。這些國家的承受能力完全不夠。
在這種情況下，越來越多的國家開始像韓國那樣，受到在本國國內堆積成山的垃圾的困擾。據澳洲新聞網（news.com.au）2009年4月20日報道，由於之前有中國幫忙處理垃圾，因此澳大利亞只有幾十個（a few dozen）垃圾處理站。而當中國禁止進口“洋垃圾”以後，澳大利亞的垃圾處理設施卻難以處理現有的體量。澳大利亞最大的塑料製造公司Plastic Forests創始人大衞·霍奇（David Hodge）表示：“一直沒有人來建造任何（處理垃圾的）基礎設施，澳大利亞政府在這方面幾乎毫無作為，（因為中國開始禁止垃圾進口）垃圾處理問題已經迫在眉睫。”
（澳大利亞垃圾回收體系已經崩潰）
不過，正如人們所常説的：機遇往往是和問題並存的。中國停止進口洋垃圾帶來的“垃圾危機”，也可以成為垃圾處理行業的一次發展機遇。正如德國聯邦環境保護局的哈格納所説：“從環保的角度來看，對中國的出口條件惡化是件好事，因為可以因此促進德國的垃圾分揀和廢物再利用。”“如果垃圾焚燒的需求上升，價格就會被抬高，從而使廢品回收更具有競爭力。”而在這方面，中國已經積累了豐富的經驗，完全可以將“中國方案”推薦給世界。
傳統的垃圾處理方式有三種，即漚肥、填埋和焚燒。和漚肥相比，填埋和焚燒可以兼顧發電，經濟效益顯著，因此我國近年來在這兩個領域投入大量人力物力進行開發，獲得了豐碩的成果。在今天世界“垃圾成災”的情況下，世界垃圾發電相關行業，完全可能成為中國裝備製造業出口的一個新領域。
生活垃圾堆積或填埋後，經過微生物分解，會產生以甲烷和二氧化碳為主的混合氣體，二者最終各佔55%和45%。這種氣體是可燃的，其熱值大於相當於天然氣的一半。前面提到的韓國慶尚北道義成郡的垃圾山大火，就是因為這個原因而導致的。但如果能夠對垃圾填埋場進行合理規劃，就可以有效的利用垃圾填埋氣體進行發電，從而達到變廢為寶的目的。
2010年，“垃圾填埋場填埋氣綜合利用技術示範”項目由科技部、中國科學院和北京市科委聯合組織並資助，由中國科學院工程熱物理研究所承擔完成。項目通過研究，提出了填埋氣焚燒、發電的技術方案和設計依據，並實現了4000立方米/小時填埋氣焚燒火炬和500kW填埋氣發電機組這兩項重要設備的國產化。項目獲得了北京市科學技術進步獎。該項目的成功，為我國後來大規模開展垃圾填埋氣發電奠定了基礎。
（垃圾填埋氣發電系統示意圖）
（某國產品牌1200Kw沼氣發電機組。從產生過程和成分來看，垃圾填埋氣就是沼氣的一種）
（生活垃圾填埋氣體焚燒火炬，用於焚燒垃圾填埋場產生的可燃氣體佔比達不到發電標準的垃圾填埋氣）
2012年10月10日，由上海齊耀動力技術有限公司EPC工程總包的當時亞洲最大垃圾填埋氣發電項目——上海老港垃圾填埋氣發電項目正式併網。老港生活垃圾填埋場由四期工程組成，佔地面積達6.5平方千米，日處理生活垃圾接近1萬噸，占上海全市垃圾產出量的50%以上，是目前亞洲最大的生活垃圾填埋場之一。
上海老港四期位於上海市南匯區老港鎮東側的東海灘塗邊，佔地面積3.36平方公里，垃圾填埋氣發電項目基於四期填埋場，由7×1409kW垃圾填埋氣體內燃發電機組＋5100立方米/小時沼氣預處理裝置組成，項目設計生產能力為日處理城市生活垃圾4900噸，年利用填埋氣8100萬立方米，相當於3.78萬噸標準煤；年輸送電力1.1億千瓦時，年均二氧化碳減排量約66萬噸。該項目實現滿負荷生產後，能提供約10萬户居民的日常用電。由此可見，由中國“出口”垃圾填埋場+垃圾填埋氣發電的整體解決方案，完全可行。
（上海老港生活垃圾衞生填埋場四期工程外觀）
（上海老港垃圾填埋氣發電廠房外觀）
（上海老港垃圾填埋氣發電廠房內部）
（上海老港垃圾填埋氣發電項目沼氣預處理裝置）
垃圾發電的另一個方式是焚燒。與堆肥、填埋等方式相比，焚燒是最具減量化、無害化和資源化優勢的垃圾處理方式，因此它也成為了我國城市垃圾處理方式的首選。我國的生活垃圾焚燒廠建設從80年代開始起步，“十五”期間開始進入快速發展階段，根據發改委印發的《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》，垃圾焚燒在全國城鎮生活垃圾處理方式中所佔比例將由2015年的31%提高至2020年的54%。在這種情況下，一些國內裝備製造企業開始進入這一領域，實現了垃圾焚燒設備的國產化。
一般説來，目前主流的焚燒爐的型式可分為機械爐排焚燒爐、流化牀焚燒爐、迴轉窯焚燒爐這三類。其中，迴轉窯燃燒爐主要用於工業固體廢棄物的焚燒，用於焚燒生活垃圾的主要是機械爐排焚燒爐和流化牀焚燒爐。
機械爐排爐屬於垃圾層燃焚燒爐，以爐排塊構成爐牀，爐排分為乾燥區、燃燒區、燃盡區，靠爐排間的相對運動使垃圾不斷翻動、攪拌並推向前進，垃圾依次通過爐排上的各個區域，直至完全燃盡排出。正常運行時，爐温維持在850℃~950℃，一般情況下，燃燒發出的熱量可以維持爐温，垃圾熱值偏低的情況下，需要噴入燃料油作為輔助燃料。使用機械爐排爐，垃圾無需預先處理，且單台爐的處理量大，垃圾在焚燒爐內分佈均勻，燃燒充分，這是機械爐排爐的最大優點。
（機械爐排焚燒爐工作原理示意圖）
（由光大環保能源（常州）有限公司研製的850噸/日大型生活垃圾焚燒爐排於2018年10月在常州下線。這也是我國自行研製的最大的城市垃圾焚燒爐排）
與機械爐排爐不同，流化牀焚燒爐採用流態化技術進行垃圾焚燒。通常在爐內設置石英砂作為熱載體，亦稱之為牀料。在焚燒垃圾前，先將爐內的熱載體加熱至600℃以上，使之呈沸騰狀流動，垃圾經破碎後投入爐內，流態化的垃圾與熱載體充分混合，垃圾水分蒸發，温度升高後開始燃燒。流化牀焚燒爐由於有熱載體的存在，燃燒穩定、對垃圾變化適應性好、燃燒熱效率高，這是它的最大優點。但其缺點也很明顯：因為流化牀焚燒爐採用流態化燃燒方式，垃圾是經過破碎後與熱載體混合燃燒，因此它對進爐垃圾粒度有要求，對垃圾入爐之前的預處理要求比較高。
（流化牀焚燒爐原理示意圖）
這三種焚燒爐的特點對比如下：
由上表可以看出，機械爐排爐的綜合性能最好。該爐型進料口寬，無需對垃圾分選和破碎，垃圾焚燒充分，運行穩定，而且煙氣淨化系統進口粉塵濃度低，可以降低煙氣淨化系統和飛灰處理費用，非常適合我國和廣大發展中國家垃圾分類收集規範化程度低，入爐垃圾成分複雜、含水率較高且熱值不穩定的特點，是最適合我國和廣大發展中國家城市生活垃圾焚燒發電項目的焚燒爐型。
2018年9月3日，由中國電力工程有限公司（簡稱中國電工）承建的埃塞俄比亞萊比垃圾發電廠正式竣工投產。萊比垃圾發電廠是非洲第一座垃圾發電廠，也是中埃在環保領域合作的第一個項目。
（埃塞俄比亞萊比垃圾發電廠）
萊比垃圾發電廠位於埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴市西南郊的科舍垃圾填埋場。50多年來，亞的斯亞貝巴絕大多數的生活垃圾都傾倒在這裏，久而久之形成了足有30多米高的垃圾山。這不僅佔用大量土地，而且污染地下水及周圍環境，不利於生態環境的改善和資源的綜合利用。為解決這一問題，埃塞俄比亞政府決定投入1億美元，興建萊比垃圾發電廠。
項目於2014年9月開工，2018年9月3日正式投產。項目由2×600噸/日機械爐排焚燒爐+2×25MW汽輪發電機組成，整座電廠採用的都是中國標準和技術，全部設備均來自中國企業。特別是作為核心設備的兩台600噸/日機械爐排焚燒爐，是重慶三峯環境產業集團有限公司的產品。這一成功案例證明，中國相關清潔能源企業完全具備“走出去”的能力。希望中國企業能夠抓住機會，為“中國製造”闖出一片新的天地。
（三峯公司的工人們正在拆卸已調試好的垃圾焚燒爐，準備集中裝箱）
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