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垃圾焚燒過程碳排放是國際固廢處置領(lǐng)域重要議題，我國垃圾焚燒體量巨大，遠(yuǎn)超其他經(jīng)濟(jì)體，然而國內(nèi)缺少核算方法相關(guān)研究，行業(yè)碳排放強(qiáng)度仍然未知。
在“2023(第十七屆)固廢戰(zhàn)略論壇”上，上?？岛悱h(huán)境股份有限公司首席技術(shù)官焦學(xué)軍進(jìn)行了《基于能質(zhì)平衡法的垃圾焚燒碳排放在線檢測》的主題分享，他指出，現(xiàn)行垃圾焚燒碳排放核算方法誤差大，高精度、實(shí)時(shí)的垃圾焚燒碳排放核算是發(fā)展趨勢。
在展開主題演講之前，焦學(xué)軍先向與會(huì)人員分享了幾大行業(yè)熱點(diǎn)態(tài)勢。
一是，根據(jù)最新官方數(shù)據(jù)，到1月1日，國家聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營中的垃圾焚燒項(xiàng)目已經(jīng)超過1000座了，處理總規(guī)模達(dá)到107萬噸每天，提前兩年完成了住建部規(guī)劃。
二是，政府資金壓力大，行業(yè)深有體會(huì)。行業(yè)寒冬之際，企業(yè)要保持創(chuàng)新，不創(chuàng)新利潤就要降低，這是每個(gè)企業(yè)首當(dāng)其沖的問題。
三是，提標(biāo)問題，繼河北、江蘇之后，還有一些省市在尋求提高排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于垃圾焚燒企業(yè)來講，標(biāo)準(zhǔn)提高意味著處理成本、運(yùn)營成本的增加，“提標(biāo)”改造的資金壓力也會(huì)無限放大。
四是，垃圾焚燒廠缺垃圾現(xiàn)象已經(jīng)很普遍，行業(yè)面臨的形勢很嚴(yán)峻。
五是，因?yàn)殪F霾，一些地方的垃圾焚燒廠被要求停產(chǎn)，動(dòng)輒停產(chǎn)對(duì)于企業(yè)的沖擊可想而知。
另外，也有一個(gè)好消息，就是供暖供汽，近期國家能源局、住建部在推動(dòng)可再生能源在供熱中規(guī)?；瘧?yīng)用，向企業(yè)征集典型項(xiàng)目案例，這說明國家層面開始關(guān)注垃圾焚燒項(xiàng)目的余熱利用、能效利用，一些企業(yè)也已經(jīng)開始實(shí)踐。
在減碳方面，國家雙碳目標(biāo)之下，要求各行各業(yè)都要有貢獻(xiàn)，垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)是固廢領(lǐng)域減碳的主力部隊(duì)，減碳?jí)毫σ脖容^大。
通常來說，垃圾焚燒多發(fā)電，少用電，把熱用起來，實(shí)現(xiàn)燃?xì)饣蜁?huì)得到更好的減碳效應(yīng)。如果一噸垃圾碳減排量比較可觀的話，對(duì)于企業(yè)來說，將是一筆不小的收入。但現(xiàn)在沿用的IPCC的CCER方法學(xué)，這個(gè)系統(tǒng)本身測算垃圾焚燒行業(yè)碳減排的誤差很大。接下來，焦學(xué)軍圍繞垃圾焚燒碳排放在線監(jiān)測技術(shù)研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行了介紹。
01
垃圾焚燒碳排放核算存在挑戰(zhàn)，我國缺少相關(guān)研究
垃圾焚燒發(fā)電是國際主流垃圾處理方式，也是國際上碳排放重點(diǎn)關(guān)注行業(yè)，但準(zhǔn)確識(shí)別焚燒碳源和檢測其排放量挑戰(zhàn)大。
從國內(nèi)來看，我國垃圾焚燒發(fā)展迅速，2022年底處理量達(dá)2.44億噸，焚燒處理占比達(dá)72.5%，截至2023年6月，全國(大陸)聯(lián)網(wǎng)垃圾焚燒廠已達(dá)1061座，總處理能力約105萬噸/日。
2020年我國提出“雙碳”目標(biāo)后，我國生活垃圾焚燒碳排放日益引起重視。2021年1月，生態(tài)環(huán)境部提出“加強(qiáng)溫室氣體監(jiān)測，逐步納入生態(tài)環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)籌實(shí)施”，同年9月在《碳監(jiān)測評(píng)估試點(diǎn)工作方案》將廢棄物處理列為首批五類重點(diǎn)行業(yè)之一。2023年9月，開啟第二批評(píng)估試點(diǎn)，加快突破流量監(jiān)測等碳監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)。
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(jì)入碳排放；碳排放核算需識(shí)別化石組分/生物組分；但垃圾組分復(fù)雜且時(shí)空波動(dòng)大、化石碳比例波動(dòng)大，準(zhǔn)確核算存在極大挑戰(zhàn)。
02
直接采用IPCC方法誤差大，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測
IPCC提供了兩種垃圾焚燒CO2排放的計(jì)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(zhǔn)確核算碳排放的關(guān)鍵。
根據(jù)歐洲焚燒廠碳排放核算經(jīng)驗(yàn)，誤差范圍大約7-200%，直接采用IPCC方法誤差大，依賴?yán)M分分析將帶來更大的誤差，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。
現(xiàn)行方法全部沿用IPCC的排放因子法，經(jīng)驗(yàn)參數(shù)無法完全適用于我國垃圾組分特性，無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。2022年11月，九部門發(fā)布《建立健全碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量體系實(shí)施方案》，要求開展碳計(jì)量方法學(xué)、碳排放因子、碳排放量在線監(jiān)測等技術(shù)研究。
高精度、實(shí)時(shí)的垃圾焚燒碳排放核算是發(fā)展趨勢，根據(jù)焚燒廠運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立能量平衡和質(zhì)量平衡，求解實(shí)時(shí)垃圾組分(生物/化石)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)排放量核算是未來趨勢。
03
中奧項(xiàng)目最新突破，開發(fā)適應(yīng)中國垃圾焚燒廠的能質(zhì)平衡法
“行業(yè)需要一個(gè)快速的減少誤差的方法，”焦學(xué)軍指出，歐洲的維也納工業(yè)大學(xué)的教授提出來的平衡法，可以很大程度上的彌補(bǔ)這個(gè)不足。
2007年，奧地利維也納工業(yè)大學(xué)Johann Fellner等人首創(chuàng)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(jīng)濟(jì)、簡單、實(shí)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(yàn)證，且僅用于評(píng)估歷史碳排放，而且歐盟與中國在垃圾特性、預(yù)處理方法、焚燒及煙氣凈化工藝等方面顯著不同，適應(yīng)中國垃圾焚燒廠的能質(zhì)平衡法有待開發(fā)。
2022年，由康恒環(huán)境牽頭，浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、奧地利維也納工業(yè)大學(xué)和VIRWa公司共同參與的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中國和奧地利政府間產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目《生活垃圾焚燒碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測和低碳高效智慧焚燒技術(shù)研發(fā)與示范》(以下簡稱“中奧項(xiàng)目”)正式立項(xiàng)。
“中奧項(xiàng)目”意在結(jié)合中奧雙方優(yōu)勢，共同解決全球垃圾焚燒行業(yè)的碳減排識(shí)別及監(jiān)測難題，開發(fā)適合中國垃圾焚燒廠的碳源識(shí)別及碳排放監(jiān)測方法，形成無需垃圾采樣的生物碳/化石碳碳源識(shí)別及低延遲高精度碳排放監(jiān)測系統(tǒng)，為能源高效利用、雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)保障。
中奧項(xiàng)目以寧波項(xiàng)目為試點(diǎn)，通過大量、細(xì)致的采樣工作謀求較準(zhǔn)確的元素組分分析結(jié)果，取得400多個(gè)樣品，獲取中國垃圾特征參數(shù)。
經(jīng)與歐洲項(xiàng)目對(duì)比發(fā)現(xiàn)，中歐垃圾特征參數(shù)差異巨大，需要建立適合我國焚燒廠的能質(zhì)平衡模型及碳排放核算。之后中方團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)碳排放在線檢測系統(tǒng)，奧方團(tuán)隊(duì)開發(fā)入爐物料預(yù)混情況評(píng)估系統(tǒng)，形成碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測和智慧焚燒系統(tǒng)工藝。
目前，中奧項(xiàng)目在寧波項(xiàng)目上已經(jīng)獲得了階段性成果，完成了碳排放在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)，同時(shí)碳捕集關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備研發(fā)工作也獲得重大進(jìn)展，接下來會(huì)在青島的黃島項(xiàng)目上開始使用。
中奧項(xiàng)目為行業(yè)碳減排監(jiān)測提供了一個(gè)可靠的基礎(chǔ)方法，對(duì)于動(dòng)態(tài)掌握行業(yè)碳排放強(qiáng)度意義重大。焦學(xué)軍表示，康恒環(huán)境在這些年發(fā)展中取得了一些成績，但也和行業(yè)內(nèi)的兄弟企業(yè)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(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新、管理創(chuàng)新永遠(yuǎn)是熱點(diǎn)話題。從2008年誕生到現(xiàn)在，康恒環(huán)境已逐步成為中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先者，愿與行業(yè)攜手一起做點(diǎn)事。
原標(biāo)題：適應(yīng)中國垃圾焚燒廠的碳減排實(shí)時(shí)監(jiān)測方法來了
