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徐文龙:固废园区的零碳转型之道——科学降碳与降本增效并

2025-02-11 14:29
CE碳科技
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来源:《CE碳科技》

整理:中城环境零碳院

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岁末年初,“零碳园区”频频成为政府部门关注的聚焦。2024年12月11日中央经济工作会首次提出“零碳园区”一词,明确指出要协同推进降碳减污扩绿增长,建立一批零碳园区,推动全国碳市场建设,接着工信部、发改委等相关部门举行工作会,也将“零碳园区”建设纳入2025年工作规划中。

国家为何将“零碳园区”建设摆在如此高的位置?面对国补退坡、行业下行等困境,“零碳园区”创建为固废行业带来哪些新的发展契机?固废园区如何实现零碳转型,还需要解决哪些问题?

针对这些话题,《CE碳科技》采访了中国城市环境卫生协会(以下简称中环协)会长徐文龙先生。徐会长结合固废行业低碳(零碳)园区创建的实践案例分享了他的看法。

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徐文龙

中国城市环境卫生协会 会长

日本福冈大学资源环境专业博士、教授级高工,现任中国城市环境卫生协会会长、住建部科学技术委员会委员、住建部科技委环境卫生专业委员会主任委员;享受国务院政府特殊津贴专家。

我国固废/环卫行业著名专家和业务带头人。30多年来先后主持国家级科研课题30余项,主编国家及行业标准编制30余项,承接国内80余城市的垃圾处理厂规划、研究、咨询和设计项目。在国内开创性的进行了垃圾填埋场稳定化及填埋气体回收利用、垃圾厌氧发酵技术、电子废弃物处理的研究,较早开展了垃圾填埋场HDPE防渗工程和垃圾焚烧发电工程设计。在国内外刊物发表论文30余篇,获得省部级科技进步奖十余项。

“零碳园区”是我国实现“3060”战略目标、践行绿色发展理念、提升生态环境质量的必然要求。自从被中央经济工作会首次提出,相关政府、企业和社会团体热情高涨。

然而,当前各地对零碳园区的认识多局限于理论层面,对于如何建设“零碳园区”,普遍面临资金短缺、标准缺失、产业政策不健全、缺乏成熟经验等多重挑战特别是以工业园区为主体的零碳化转型,涵盖了能源结构转型、建筑能效提升、交通系统优化、产业结构升级、碳交易与补偿机制建立等多个复杂维度,协调推进难度较大,距离全面落地实施尚有距离。

“相较于中央提出的零碳工业园区愿景,当前我们环卫行业实践更多聚焦于环境产业园区,特别是以垃圾处理为核心的环境产业园区。”徐文龙在接受《CE碳科技》专访时强调。

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徐文龙会长接受《CE碳科技》专访

他指出,尽管两者在创建主体上有所区别,但实现路径和最终目标大体一致,即近期结合园区现状,通过智能微电网的应用、园区设施、物料等高效协同、能源的梯次利用、新能源技术的引入等措施,远期辅以碳交易机制的引入、碳捕集与利用等手段,实现园区内碳排放量与通过各类措施抵减的碳量之间的平衡,达到相对零碳排放的理想状态。

01 单个垃圾处理设施降碳空间有限

无论是传统的卫生填埋场、垃圾焚烧发电厂,还是有机垃圾厌氧发酵技术,单一垃圾处理设施均面临一定的局限性,降碳空间有限。特别是垃圾填埋,因填埋过程中释放的大量甲烷(其GWP远超二氧化碳)且难以有效收集,成为废弃物领域温室气体排放的最主要源头。

相较于垃圾填埋,垃圾焚烧发电能在较短时间内将垃圾转化为二氧化碳和热能,理论上具备控制甲烷排放和替代化石燃料发电的双重减排效果。然而随着入炉垃圾中塑料等化石燃料成分的增加,关于垃圾焚烧发电究竟是碳源还是碳汇、促进降碳还是增加排放仍有争议,距离实现净零碳目标仍有较大差距。

至于有机垃圾处理,徐文龙认为,虽然业内普遍认为其资源化利用具有显著的减排潜力,如生物碳的净零排放特性和资源化产品对传统化石燃料的替代效益,但实际操作中,沼渣、沼液的资源化利用水平不高、产沼率低以及收集处理环节仍有约5%左右甲烷逃逸等问题,严重制约了有机垃圾碳减排的实际效果。

因此考虑到单一垃圾处理设施自身存在的局限性,难以实现园区碳减排目标,三年前中环协就曾多次组织工艺、数字化、能源、建筑、交通、园林等多领域专家深入交流探讨,在借鉴相关行业“微电网”模式的基础上,提出了以现有环境产业园区为核心,通过园区设施协同、物料协同、多能互补、微电网建设、能源高效利用、新能源等手段,以推动园区低(零)碳化转型。

02 零碳园区探索路径

徐文龙补充说,之所以引入园区概念实现碳减目标,这是由于现有环境产业园区,尤其是集垃圾焚烧、餐厨垃圾处理厂、建筑垃圾、市政污泥等多种处理设施为一体的循环经济产业园区,能够做到设施协同、物料协同、管理协同,是开展智能微电网、多能互补、源网荷储的最佳场景之一。

通过微电网(如图二所示),可以将垃圾焚烧厂所发的电力优先园区内自用,园区其他项目无需向电网购电。条件允许下利用已封场垃圾填埋场及园区生产、办公建筑也可安装光伏发电板,结合储能装置在电价低谷时段或分布式电源大发时,为园区其他用电设施(如电动车、电梯等)充电,这一策略显著降低了园区的用电成本,提高园区收益。

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图二:园区微电网循环模式图

再以某环境经济产业园区为例(如图三所示),垃圾焚烧厂余热可供园内有机垃圾处理等项目用热,也可供居民供暖或者附近工厂供热;焚烧产生的炉渣送至园区建筑垃圾处理厂资源化利用,形成了闭环。此外,园区建筑垃圾处理厂分选的塑料、织物等高热值杂物、有机垃圾处理厂产生的残渣、沼渣均可与垃圾焚烧厂协同处置;园区餐厨厂、焚烧厂产生渗滤液也进入园区污水处理系统,经处理达标后的水作为中水回用至园区用于绿化、降尘。

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图三:某环境经济产业园区内部循环图

这一举措不仅促进了园区内电、热、气、水等多种能量循环,满足了不同客户的能源、资源需求,还可解决了园区内部子项目产能不足及负荷率低的问题。例如,通过掺烧有机垃圾沼渣、协同处置建筑垃圾高热值杂物等措施,有效缓解了垃圾焚烧厂原料短缺、项目运行不饱和的困境,进而提升园区因并网发电退坡后的经济效益。

为推动园区的低碳或零碳发展,还可引入绿证、绿电交易机制。该机制允许园区将多余的绿色电力出售给外部用能单位,尽管存在隔墙售电的政策限制,但未来有望通过虚拟电厂的模式解决这一问题。

“我们发现,当以垃圾焚烧为核心的环境产业园采取智能化园区管控模式,并结合微电网技术、多能互补利用、峰谷电价调节、隔墙供电等创新手段时,通过碳管家系统的精确测算,园区的能源利用空间可提升约30%-40%,废弃物的资源转化率超过60%,降碳提升效益作用显著”徐文龙总结说。

03 中环协零(近零)碳园区创建实践

顺着这个思路,结合每个固废园区自身特色和先决条件,中环协陆续开展了北京朝阳、盘锦、绵阳中科等10余个环境产业园区近零碳园区创建工作。

朝阳循环经济产业园区:园区处理的废弃物具有规模大、种类多、来源广的特点,包括餐厨垃圾、厨余垃圾、生活其他垃圾、建筑垃圾、废旧物资回收,日处理能力超过8000吨。多种固体废弃物都能够在园区内转化为城市发展需要的资源、能源和再生产品。如餐厨/厨余垃圾转化为沼气和再生油脂,其他垃圾转化为电力,建筑垃圾转化为再生砖和骨料,废旧物资经分选成为再生资源材料,俨然将“城市垃圾处理厂”变身为“城市资源站”,经测算后园区综合碳排放接近于零。

盘锦固废综合处理园区:多能互补、园区微电网、园区协同处置的典范。在微电网方面,利用垃圾焚烧产生的电能给园区内其他设施供电,减少了对外网的依赖,降低了成本。在协同处置方面,利用焚烧厂产生的蒸汽热能对污泥进行干化,将污泥含水率降至约45%以下,送至垃圾仓掺烧发电。餐厨垃圾产生的残渣运至焚烧车间处置,所提炼的粗油脂可回收再利用。

园区内所有设施产生的废水进入园区污水处理系统,达到辽宁地标后经纳管排放到盘锦市污水处理厂进一步处理,处理后的水作为中水回用至园区,在降低园区用电、用能、用水成本,确保园区处理设施即便在补贴有限的情况下也能持续运营。

慈溪中科循环经济产业园区:聚焦于热能的多元化、高效率及高附加值利用,创新采用热电联产模式,利用焚烧厂产生的蒸汽热能对工业用户提供绿色热源,不仅大幅提高整厂热能利用效率助推周边工业企业实现碳减排。以慈溪中科项目2022年数据为例,仅发电无供热时,全厂热效率仅为24.17%,而采用热电联产后,热效率可提升至59.14%。目前,慈溪项目年供热量超过100万吨,现有热用户80余家,供热管网长达55公里。

绵阳中科循环经济产业园:作为我国首批资源循环利用基地,该产业园涵盖了生活垃圾焚烧、市政污泥处理、餐厨废物处理、医疗废物处理等项目,通过各处理单元之间的能流、介质流的循环,在实现各类废弃物无害化处理的同时,所产生的电力、热力、沼气等绿色能源可实现梯级利用,提高能源利用效率,实现绿色循环与二氧化碳的减排目标。

青岛西海岸循环经济产业园区:与其他项目不同,该园区利用焚烧垃圾的余热,铺设供热管道为居民供暖。经测算,预计每个采暖季可以节省燃煤3.2万吨,减排二氧化碳9万吨,有效提升能源利用效率,减少污染排放。

04 结语--会长说

(1)相较于单一垃圾处理设施,环境综合产业园作为垃圾处理设施的空间承载,在环卫行业碳达峰、碳中和升级转型的过程中,必将成为重要抓手,具有实现“双碳”目标的先天优势。

(2)面对国补退坡、入炉垃圾不足、处理费下滑的困境,中环协提倡微电网概念、提倡多能互补理念、提倡园区物料或者能源协同,旨在通过低碳(零碳)园区创建,为行业开辟效益提升的新途径,探索园区未来发展的第二增长极。

(3)目前低碳(零)碳园区创建高度依赖园区子项目深度协同,然而考虑到不同子项目隶属不同主体,难免出现意见不统一无法达成共识,下一步中环协扎扎实实将标杆示范项目做好,以实际成果展示多能互补与协同处置带来的显著效益增强园区运营方协同信心与动力。

(4)依托园区现有的基础设施和既有条件,在尽量少投入的或者投入产出比合理的情况下,推动园区零碳化升级,我们不能为了降碳而不计成本,应想法设法从多能互补、能源高效利用、碳交易获取受益,在降本增效的前提下科学降碳才是园区可持续发展之道。

       原文标题 : 徐文龙:固废园区的零碳转型之道——科学降碳与降本增效并

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