適應中國垃圾焚燒廠的碳減排實時監測方法來了

　　垃圾焚燒過程碳排放是國際固廢處置領域重要議題，我國垃圾焚燒體量巨大，遠超其他經濟體，然而國內缺少核算方法相關研究，行業碳排放強度仍然未知。

　　在“2023(第十七屆)固廢戰略論壇”上，上海康恒環境股份有限公司首席技術官焦學軍進行了《基于能質平衡法的垃圾焚燒碳排放在線檢測》的主題分享，他指出，現行垃圾焚燒碳排放核算方法誤差大，高精度、實時的垃圾焚燒碳排放核算是發展趨勢。

焦學軍

　　在展開主題演講之前，焦學軍先向與會人員分享了幾大行業熱點態勢。

　　一是，根據最新官方數據，到1月1日，國家聯網的運營中的垃圾焚燒項目已經超過1000座了，處理總規模達到107萬噸每天，提前兩年完成了住建部規劃。

　　二是，政府缺錢，行業深有體會。個別政府開始盯著垃圾發電廠尋求降價，還要降貼費，行業寒冬之際，企業要保持創新，不創新利潤就要降低，這是每個企業首當其沖的問題。

　　三是，提標問題，繼河北、江蘇之后，還有一些省市在尋求提高排放標準，對于垃圾焚燒企業來講，標準提高意味著處理成本、運營成本的增加，“提標”改造的資金壓力也會無限放大。

　　四是，垃圾焚燒廠缺垃圾現象已經很普遍，行業面臨的形勢很嚴峻。

　　五是，因為霧霾，一些地方的垃圾焚燒廠被要求停產，動輒停產對于企業的沖擊可想而知。

　　另外，也有一個好消息，就是供暖供汽，近期國家能源局、住建部在推動可再生能源在供熱中規模化應用，向企業征集典型項目案例，這說明國家層面開始關注垃圾焚燒項目的余熱利用、能效利用，一些企業也已經開始實踐。

　　在減碳方面，國家雙碳目標之下，要求各行各業都要有貢獻，垃圾焚燒發電行業是固廢領域減碳的主力部隊，減碳壓力也比較大。

　　通常來說，垃圾焚燒多發電，少用電，把熱用起來，實現燃氣化，就會得到更好的減碳效應。如果一噸垃圾碳減排量比較可觀的話，對于企業來說，將是一筆不小的收入。但現在沿用的IPCC的CCER方法學，這個系統本身測算垃圾焚燒行業碳減排的誤差很大。接下來，焦學軍圍繞垃圾焚燒碳排放在線監測技術研發進展進行了介紹。

　　一、垃圾焚燒碳排放核算存在挑戰，我國缺少相關研究

　　垃圾焚燒發電是國際主流垃圾處理方式，也是國際上碳排放重點關注行業，但準確識別焚燒碳源和檢測其排放量挑戰大。

　　從國內來看，我國垃圾焚燒發展迅速，2022年底處理量達2.44億噸，焚燒處理占比達72.5%，截至2023年6月，全國(大陸)聯網垃圾焚燒廠已達1061座，總處理能力約105萬噸/日。

　　2020年我國提出“雙碳”目標后，我國生活垃圾焚燒碳排放日益引起重視。2021年1月，生態環境部提出“加強溫室氣體監測，逐步納入生態環境監測統籌實施”，同年9月在《碳監測評估試點工作方案》將廢棄物處理列為首批五類重點行業之一。2023年9月，開啟第二批評估試點，加快突破流量監測等碳監測關鍵技術。

　　與化石燃料不同，生活垃圾包括化石和生物組分，僅化石碳計入碳排放;碳排放核算需識別化石組分/生物組分;但垃圾組分復雜且時空波動大、化石碳比例波動大，準確核算存在極大挑戰。

　　二、直接采用IPCC方法誤差大，無法實現在線監測

　　IPCC提供了兩種垃圾焚燒CO2排放的計算方法，其中垃圾的物理組成及各組分總碳含量和化石碳比例是準確核算碳排放的關鍵。

　　根據歐洲焚燒廠碳排放核算經驗，誤差范圍大約7-200%，直接采用IPCC方法誤差大，依賴垃圾組分分析將帶來更大的誤差，費時、費力。

　　現行方法全部沿用IPCC的排放因子法，經驗參數無法完全適用于我國垃圾組分特性，無法實現在線監測。2022年11月，九部門發布《建立健全碳達峰碳中和標準計量體系實施方案》，要求開展碳計量方法學、碳排放因子、碳排放量在線監測等技術研究。

　　高精度、實時的垃圾焚燒碳排放核算是發展趨勢，根據焚燒廠運行數據，建立能量平衡和質量平衡，求解實時垃圾組分(生物/化石)，以實現實時排放量核算是未來趨勢。

　　三、中奧項目最新突破，開發適應中國垃圾焚燒廠的能質平衡法

　　“行業需要一個快速的減少誤差的方法，”焦學軍指出，歐洲的維也納工業大學的教授提出來的平衡法，可以很大程度上的彌補這個不足。

　　2007年，奧地利維也納工業大學Johann Fellner等人首創平衡法，目前已在歐洲超過35座垃圾焚燒廠用于化石/生物組分確定，被證明是最為可靠、經濟、簡單、實用的垃圾組分確定及化石碳排放核算方法之一。

　　目前該方法僅在歐洲得到驗證，且僅用于評估歷史碳排放，而且歐盟與中國在垃圾特性、預處理方法、焚燒及煙氣凈化工藝等方面顯著不同，適應中國垃圾焚燒廠的能質平衡法有待開發。

　　2022年，由康恒環境牽頭，浙江大學、上海交通大學、奧地利維也納工業大學和VIRWa公司共同參與的國家重點研發計劃中國和奧地利政府間產學研合作項目《生活垃圾焚燒碳排放實時監測和低碳高效智慧焚燒技術研發與示范》(以下簡稱“中奧項目”)正式立項。

　　“中奧項目”意在結合中奧雙方優勢，共同解決全球垃圾焚燒行業的碳減排識別及監測難題，開發適合中國垃圾焚燒廠的碳源識別及碳排放監測方法，形成無需垃圾采樣的生物碳/化石碳碳源識別及低延遲高精度碳排放監測系統，為能源高效利用、雙碳目標實現提供堅實技術保障。

　　中奧項目以寧波項目為試點，通過大量、細致的采樣工作謀求較準確的元素組分分析結果，取得400多個樣品，獲取中國垃圾特征參數。

　　經與歐洲項目對比發現，中歐垃圾特征參數差異巨大，需要建立適合我國焚燒廠的能質平衡模型及碳排放核算。之后中方團隊自主開發碳排放在線檢測系統，奧方團隊開發入爐物料預混情況評估系統，形成碳排放實時監測和智慧焚燒系統工藝。

　　目前，中奧項目在寧波項目上已經獲得了階段性成果，完成了碳排放在線監測系統開發，同時碳捕集關鍵技術和核心裝備研發工作也獲得重大進展，接下來會在青島的黃島項目上開始使用。

　　中奧項目為行業碳減排監測提供了一個可靠的基礎方法，對于動態掌握行業碳排放強度意義重大。焦學軍表示，康恒環境在這些年發展中取得了一些成績，但也和行業內的兄弟企業一樣，面臨著很多問題，也在想辦法解決這些問題，但是無論如何，技術創新、模式創新、管理創新永遠是熱點話題。從2008年誕生到現在，康恒環境已逐步成為中國環保產業的領先者，愿與行業攜手一起做點事。

編輯：趙利偉