垃圾焚烧发电技术及市场发展前景分析

垃圾焚烧发电技术及市场发展前景分析

一、概述

垃圾焚烧发电始于20世纪60年代,在欧美、日本等发达国家发展建设.中国第一座现代化垃圾焚烧发电厂于1986年在深圳建设的深圳清水河垃圾焚烧发电厂.随着国务院印发的“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划,先后有多家知名公司投身于垃圾焚烧发电的建设中.其中包括:光大集团、天津泰达集团、深证能源等上市公司,覆盖全国省、市、县,建成运营300座以上垃圾焚烧发电厂.

二、垃圾焚烧发电的技术

1、垃圾焚烧

常用的垃圾焚烧方式有固定床焚烧、移动床焚烧、流化床焚烧、气化焚烧和旋转窑焚烧等.目前最常用的是移动床焚烧炉,即炉排式焚烧炉.炉排炉属于层状燃烧方式,这种炉型适合垃圾组分稳定,发热量高,水分低的垃圾,一般要求入炉垃圾平均低位发热量不小于5000kJ/kg.所以新入厂的垃圾要在垃圾仓中发酵大约7天左右.垃圾在路牌上燃烧是一个复合过程.在炉排上要求完成垃圾干燥—热分解—着火—气化—燃烧—燃烬这积分相互影响和关联的过程.

主要代表的炉排技术是天津泰达、无锡光华和上海康恒的日本日立造船炉排炉技术.主要分为三段炉排,分别是干燥炉排、燃烧炉排、燃烬炉排.前后两段风量小,中间风量大,从而使热灼减率打到5%以下.设计初衷是实行燃烧全自动,即仅仅设定好蒸汽流量即可,其他的一二次风量、推料器、炉排速度、料层厚度、含氧控制全部自动调节.但是由于中国目前垃圾组分不稳定,垃圾分类还达不到全民化,实际运行中需要人工手动干预.

2、烟气净化技术

垃圾焚烧技术控制要点即所谓的“3T”,Temperature、Time、Turbulence.做好这三点才能控制好烟气指标.垃圾焚烧的主要污染物有:二噁英、HCL、SO2、NOx、DUST.针对这些大气污染物,垃圾焚烧厂实行的控制技术是“SNCＲ+半干法(干法)+活性炭喷射+布袋除尘器”.除二噁英:二噁英是一种毒性很大被引起普遍关注的有害成分.是多氯代二苯并二噁英PCDD和多氯代二苯并呋喃PCDF的统称.是炉膛烟气温度高于850℃,烟气停留时间不小于2S,并在尾部烟道喷入活性炭吸附,可以有效的控制二噁英.除HCL、SO2:半干法,配置17%左右的Ca(OH)2溶液,通过尾部烟道的旋转雾化器,与烟气充分混合,控制酸性气体.除NOX:在850℃～1050℃条件下,将还原剂氨水喷入高温烟气中,把NOX还原成水和氮气.在一定温度范围内、有氧的情况下,还原剂氨水的还原性在所有其他的化学反应中占主导,表现出选择性.

3、废物废水处理技术

烟气中飞灰含有汞、镉、铅等重金属,故被认定为危险废弃物.因此飞灰进行固化处理并经过浸出毒性试验合格的,才能送往填埋处理.在飞灰固化过程中,用水泥、螯合剂、水和飞灰按照一定比例混合搅拌后,挤压成型.渗沥液是垃圾焚烧厂中产生的主要废液,它是垃圾在垃圾仓中发酵腐烂后产生的,通常喷入垃圾焚烧炉中,用焚烧方法除去.

三、垃圾发电行业发展现状及市场发展前景

当前：垃圾发电行业受益于“十三五规划”迎订单大爆发,2019年创历史新高.2017年-2019年（截至2019.11）市场释放的订单数分别为64个、87个和116个.2019年截至11月释放产能13万吨/日,总投资额670亿元.按2年投产进度,预计2019-2021年全国新增产能约36万吨/日,CAGR24%,总体实现十三五要求.中国历年垃圾焚烧产能及增速（万吨/日）

近期：中西部城市产能缺口仍巨大,2020年为考核年订单力度不减.尽管2020年底有望在全国水平实现十三五,但从最新统计局口径看,到2018年底仍有70%以上的省份未达到城市焚烧率50%以上的目标,西部如青海、陕西、新疆、山西,东北如辽宁、黑龙江,中部如江西、河南等省份的考核压力巨大.“十三五”全国城镇生活垃圾处理设施建设规划总目标各省2018年城市垃圾焚烧率与“十三五”目标

中长期：垃圾焚烧为最适合中国的处置方式已成共识,各省均出台中长期规划力争“零填埋”.

日本从1963年开始（填埋率60%以上）大力发展垃圾发电,经15年焚烧率达72%,1975年推行垃圾分类,填埋方式基本淘汰.虽曾因邻避效应受到阻碍,但技术、公众认知的成熟和政府财政支持使得垃圾焚烧发电始终作为最主流方式,目前焚烧率保持80%.

中国在人口密度、土地、城市空间架构、生活习惯、饮食结构等方面均与日本相似,在垃圾分类推行的当下正从第二阶段往第三阶段过渡.随着城镇化进程加速和填埋资源限制,垃圾焚烧刚需属性将不断增强,焚烧率上升空间巨大.各省均要求2020年3月底出台中长期规划,多省力争在2030年实现原生垃圾“零填埋”.我们判断,垃圾发电在未来10年仍将快速发展,在2030年进入成熟阶段.各省发布的垃圾焚烧发电中长期规划各省发布的垃圾焚烧发电中长期规划地区省份文件目标中西部河南河南省生活垃圾焚烧发电中长期专项规划（2018-2030年）新建生活垃圾焚烧发电项目75个。2020年前开工53个，合计5.1万吨/日；2021-2030年前开工22个，合计2.4万吨/日贵州关于全面推进我省生活垃圾分类工作的通知（黔生态办发〔2019〕1号）新建、扩建生活垃圾焚烧发电设施17座，规模1.29万吨/日。到2020年，生活垃圾焚烧发电设施规模达到1.92万吨/日，处理能力占全省城镇生活垃圾处理能力的60%以上江西江西省城市功能与品质提升三年行动方案到2021年城镇垃圾焚烧比例达到70%以上湖北湖北省"十三五"城市市政基础设施规划到2020年，城市生活垃圾焚烧发电处理能力占无害化处理总能力的50%以上安徽安徽省生物质发电"十三五"规划（修订本）核准在建项目数量近20个，将陆续于2020、2021年建成投运，届时全省将有超过1200万吨焚烧产能，占全省生活垃圾清运量的80%左右云南云南垃圾焚烧中长期专项规划（2019-2030年）2020年前，建设生活垃圾焚烧发电厂15座，新增生活垃圾焚烧处理能力9650吨/日；2030年前，拟建生活垃圾焚烧发电厂30座，新增生活垃圾焚烧处理能力13500吨/日四川四川省生活垃圾焚烧发电中长期专项规划2018-2020年新建生活垃圾焚烧发电项目22个、扩建8个，新增3.205万吨/日；2021-2030年新建生活垃圾焚烧发电项目20个、扩建12个，新增2.06万吨/日青海青海省生活垃圾焚烧发电规划（2019-2025年）2个地级市和6个自治州规划新建生活垃圾焚烧发电项目4个，设计规模共5200吨/日山西生活垃圾焚烧发电中长期专项规划（2018-2030年）在编东北地区黑龙江黑龙江省城乡固体废物分类治理布局规划（2019-2035年）2020年前，新建、扩建14座生活垃圾焚烧厂，新增1.345万吨/日；2020-2025年，新建31座生活垃圾焚烧厂，新增1.31万吨/日东部江苏江苏省生活垃圾焚烧发电中长期专项规划（征求意见稿）拟建39个近期生活垃圾焚烧发电项目，处理能力总计37690吨/日；拟建27个远期生活垃圾焚烧发电项目，处理能力总计34500吨/日河北河北省生活垃圾焚烧发电中长期专项规划（2018-2030年）2020年前，建成65座生活垃圾焚烧厂，新增59500吨/日；2020-2025年，建成13座生活垃圾焚烧厂，新增11700吨/日福建福建省生活垃圾焚烧发电中长期专项规划编制（2018-2030年）在编已出台16省2020-2035年垃圾全省焚烧率目标

县城焚烧率仅16%,垃圾处置城乡一体化为重要趋势,巨大市场已经打开.

中国县城垃圾无害化处理率已达70%以上,但仍以填埋为主,人居生活的改善与环境质量需求之间的矛盾逐渐凸显,催化了垃圾焚烧市场的加速释放.2017年之前,县级项目还较少,近三年已占市场化项目的40%以上,仅2019年总