适应中国垃圾焚烧厂的碳减排实时监测方法来了

　　垃圾焚烧过程碳排放是国际固废处置领域重要议题，我国垃圾焚烧体量巨大，远超其他经济体，然而国内缺少核算方法相关研究，行业碳排放强度仍然未知。

　　在“2023(第十七届)固废战略论坛”上，上海康恒环境股份有限公司首席技术官焦学军进行了《基于能质平衡法的垃圾焚烧碳排放在线检测》的主题分享，他指出，现行垃圾焚烧碳排放核算方法误差大，高精度、实时的垃圾焚烧碳排放核算是发展趋势。

焦学军

　　在展开主题演讲之前，焦学军先向与会人员分享了几大行业热点态势。

　　一是，根据最新官方数据，到1月1日，国家联网的运营中的垃圾焚烧项目已经超过1000座了，处理总规模达到107万吨每天，提前两年完成了住建部规划。

　　二是，政府缺钱，行业深有体会。个别政府开始盯着垃圾发电厂寻求降价，还要降贴费，行业寒冬之际，企业要保持创新，不创新利润就要降低，这是每个企业首当其冲的问题。

　　三是，提标问题，继河北、江苏之后，还有一些省市在寻求提高排放标准，对于垃圾焚烧企业来讲，标准提高意味着处理成本、运营成本的增加，“提标”改造的资金压力也会无限放大。

　　四是，垃圾焚烧厂缺垃圾现象已经很普遍，行业面临的形势很严峻。

　　五是，因为雾霾，一些地方的垃圾焚烧厂被要求停产，动辄停产对于企业的冲击可想而知。

　　另外，也有一个好消息，就是供暖供汽，近期国家能源局、住建部在推动可再生能源在供热中规模化应用，向企业征集典型项目案例，这说明国家层面开始关注垃圾焚烧项目的余热利用、能效利用，一些企业也已经开始实践。

　　在减碳方面，国家双碳目标之下，要求各行各业都要有贡献，垃圾焚烧发电行业是固废领域减碳的主力部队，减碳压力也比较大。

　　通常来说，垃圾焚烧多发电，少用电，把热用起来，实现燃气化，就会得到更好的减碳效应。如果一吨垃圾碳减排量比较可观的话，对于企业来说，将是一笔不小的收入。但现在沿用的IPCC的CCER方法学，这个系统本身测算垃圾焚烧行业碳减排的误差很大。接下来，焦学军围绕垃圾焚烧碳排放在线监测技术研发进展进行了介绍。

　　一、垃圾焚烧碳排放核算存在挑战，我国缺少相关研究

　　垃圾焚烧发电是国际主流垃圾处理方式，也是国际上碳排放重点关注行业，但准确识别焚烧碳源和检测其排放量挑战大。

　　从国内来看，我国垃圾焚烧发展迅速，2022年底处理量达2.44亿吨，焚烧处理占比达72.5%，截至2023年6月，全国(大陆)联网垃圾焚烧厂已达1061座，总处理能力约105万吨/日。

　　2020年我国提出“双碳”目标后，我国生活垃圾焚烧碳排放日益引起重视。2021年1月，生态环境部提出“加强温室气体监测，逐步纳入生态环境监测统筹实施”，同年9月在《碳监测评估试点工作方案》将废弃物处理列为首批五类重点行业之一。2023年9月，开启第二批评估试点，加快突破流量监测等碳监测关键技术。

　　与化石燃料不同，生活垃圾包括化石和生物组分，仅化石碳计入碳排放;碳排放核算需识别化石组分/生物组分;但垃圾组分复杂且时空波动大、化石碳比例波动大，准确核算存在极大挑战。

　　二、直接采用IPCC方法误差大，无法实现在线监测

　　IPCC提供了两种垃圾焚烧CO2排放的计算方法，其中垃圾的物理组成及各组分总碳含量和化石碳比例是准确核算碳排放的关键。

　　根据欧洲焚烧厂碳排放核算经验，误差范围大约7-200%，直接采用IPCC方法误差大，依赖垃圾组分分析将带来更大的误差，费时、费力。

　　现行方法全部沿用IPCC的排放因子法，经验参数无法完全适用于我国垃圾组分特性，无法实现在线监测。2022年11月，九部门发布《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》，要求开展碳计量方法学、碳排放因子、碳排放量在线监测等技术研究。

　　高精度、实时的垃圾焚烧碳排放核算是发展趋势，根据焚烧厂运行数据，建立能量平衡和质量平衡，求解实时垃圾组分(生物/化石)，以实现实时排放量核算是未来趋势。

　　三、中奥项目最新突破，开发适应中国垃圾焚烧厂的能质平衡法

　　“行业需要一个快速的减少误差的方法，”焦学军指出，欧洲的维也纳工业大学的教授提出来的平衡法，可以很大程度上的弥补这个不足。

　　2007年，奥地利维也纳工业大学Johann Fellner等人首创平衡法，目前已在欧洲超过35座垃圾焚烧厂用于化石/生物组分确定，被证明是最为可靠、经济、简单、实用的垃圾组分确定及化石碳排放核算方法之一。

　　目前该方法仅在欧洲得到验证，且仅用于评估历史碳排放，而且欧盟与中国在垃圾特性、预处理方法、焚烧及烟气净化工艺等方面显著不同，适应中国垃圾焚烧厂的能质平衡法有待开发。

　　2022年，由康恒环境牵头，浙江大学、上海交通大学、奥地利维也纳工业大学和VIRWa公司共同参与的国家重点研发计划中国和奥地利政府间产学研合作项目《生活垃圾焚烧碳排放实时监测和低碳高效智慧焚烧技术研发与示范》(以下简称“中奥项目”)正式立项。

　　“中奥项目”意在结合中奥双方优势，共同解决全球垃圾焚烧行业的碳减排识别及监测难题，开发适合中国垃圾焚烧厂的碳源识别及碳排放监测方法，形成无需垃圾采样的生物碳/化石碳碳源识别及低延迟高精度碳排放监测系统，为能源高效利用、双碳目标实现提供坚实技术保障。

　　中奥项目以宁波项目为试点，通过大量、细致的采样工作谋求较准确的元素组分分析结果，取得400多个样品，获取中国垃圾特征参数。

　　经与欧洲项目对比发现，中欧垃圾特征参数差异巨大，需要建立适合我国焚烧厂的能质平衡模型及碳排放核算。之后中方团队自主开发碳排放在线检测系统，奥方团队开发入炉物料预混情况评估系统，形成碳排放实时监测和智慧焚烧系统工艺。

　　目前，中奥项目在宁波项目上已经获得了阶段性成果，完成了碳排放在线监测系统开发，同时碳捕集关键技术和核心装备研发工作也获得重大进展，接下来会在青岛的黄岛项目上开始使用。

　　中奥项目为行业碳减排监测提供了一个可靠的基础方法，对于动态掌握行业碳排放强度意义重大。焦学军表示，康恒环境在这些年发展中取得了一些成绩，但也和行业内的兄弟企业一样，面临着很多问题，也在想办法解决这些问题，但是无论如何，技术创新、模式创新、管理创新永远是热点话题。从2008年诞生到现在，康恒环境已逐步成为中国环保产业的领先者，愿与行业携手一起做点事。

编辑：赵利伟