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随着我国碳达峰、碳中和目标的提出,摸清温室气体排放现状是当前各行业开展“双碳”工作最紧迫最根本的任务,也是制定行业碳达峰、碳中和有关行动方案的基础。废弃物处理作为联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)温室气体排放清单中温室气体排放5个主要来源之一,其排放量不容忽视[1-2]。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告2018》显示,2014年中国废弃物处理温室气体排放约1.95亿吨 CO2当量,其中固体废弃物处理排放1.04亿吨 CO2当量,占53.2%;废水处理排放0.91亿吨CO2当量,占46.8%;固体废弃物处置在废弃物处理温室气体排放中占比最大。
生活垃圾作为典型的城乡固体废弃物,随着我国经济社会快速发展,特别是垃圾分类、无废城市等政策的推广,产生量不断增大。2020年全国生活垃圾无害化处理23 452万吨,其中卫生填埋处理7 771万吨,占比约33%;焚烧处理14 607万吨,占比约62%;其他处理方式1 073万吨,占比约4.6%。截至目前,全国共有垃圾焚烧厂510座,焚烧炉1 126个,焚烧处理能力每天达56.78万吨[3]。从处理量和处理能力来看,垃圾焚烧处理已成为当前占比最高的处置方式。
因此,核算清楚生活垃圾焚烧发电过程产生的温室气体排放和减排量成为一个亟待解决的问题。然而,由于国内外学者关于生活垃圾焚烧碳排放采用的核算方法不统一,核算的边界不一致,基础数据来源不清晰,计算过程不规范,导致垃圾焚烧项目的碳排放计算结果相差较大,行业内关于垃圾焚烧减排说法不一的现状[4-8]。为规范核算我国垃圾焚烧发电项目碳排放的数据,本研究以合肥市某生活垃圾焚烧发电厂为研究对象,确定项目碳排放核算边界,识别焚烧过程碳排放源,采用IPCC国家温室气体清单指南法准确核算焚烧过程的碳排放,并提出垃圾焚烧的减排路径,最后给出垃圾焚烧发电项目基于替代简易填埋和替代燃煤发电排放的碳减排效应,从而为垃圾焚烧发电行业参与碳交易、支撑“双碳”战略实现提供参考。特别指出,文章所指的碳排放泛指温室气体排放,温室气体类型包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等。
垃圾焚烧发电项目碳排放核算与减排效应研究
Carbon emission calculation and reduction effects of municipal solid waste incineration power generation project
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摘要: 采用IPCC国家温室气体清单指南法计算了合肥市某生活垃圾焚烧发电项目的碳排放,分析了项目碳减排效应,并给出了垃圾焚烧的减排路径。结果表明,该生活垃圾焚烧发电项目碳排放强度为398.89 kgCO2e/t,其中焚烧过程碳排放为384.7 kgCO2e/t,占比96.44%。塑料等含化石碳组分垃圾的碳排放占整个焚烧项目碳排放的92%以上,是主要排放源。项目通过替代垃圾填埋基准线排放为557.75 kgCO2e/t,替代燃煤发电的基准线排放为385.73 kgCO2e/t,综合净减排量为544.59 kgCO2e/t,表明生活垃圾焚烧发电项目具有很好的减排效益。通过系统规范核算了焚烧发电项目温室气体排放的基础数据,为垃圾焚烧发电行业摸清碳排放底数、参与碳排放交易等提供支撑。
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关键词:
- 垃圾焚烧 /
- 国家温室气体清单指南法 /
- 碳排放 /
- 减排效应
Abstract: The carbon emission of the municipal solid waste(MSW)incineration power generation project in Hefei is calculated by using the IPCC national greenhouse gas inventory guidance method, and the carbon emission reduction effect is also analyzed. Moreover the emission reduction path for MSW incineration is also clarified. The results show that the carbon emission intensity of the MSW incineration power generation project is 398.89 kgCO2e/t in total, and the carbon emission during incineration is 384.7 kgCO2e/t, accounting for 96.44%. Plastics and other wastes containing fossil carbon components account for more than 92% of the carbon emissions of the whole incineration project, which is the main emission source. The baseline emission of the project through the alternative landfill is 557.75 kgCO2e/t. And the baseline emission of the alternative coal-fired power generation is 385.73 kgCO2e/t. The comprehensive net emission reduction is 544.59 kgCO2e/t, indicating that MSW incineration has great benefits for carbon emission reduction. Through the standardized calculation of the basic data of carbon emission of MSW incineration projects, it provides support for the industry to find out the base data of carbon emission and participate the carbon emission trading. -
表 1 生活垃圾热值及组成(设计取值)
Table 1. Calorific value and composition of domestic waste (Design Value)
垃圾类型 低位发热量/ kJ·kg−1 水分/% 可燃分/% 灰分/% 低热值垃圾 4 606 57 17 26 设计点垃圾 7 116 48 15 37 高热值垃圾 8 374 45 14 41 表 2 生活垃圾元素组成(可燃基)
Table 2. Element composition of domestic waste (Combustible Basis)
% 垃圾类型 C H O N S Cl 低热值垃圾 13.00 2.18 10.14 0.52 0.03 0.13 设计点垃圾 19.24 3.14 13.69 0.67 0.11 0.15 高热值垃圾 21.32 3.77 14.89 0.74 0.12 0.16 表 3 垃圾组分有关数据取值
Table 3. Relevant data values of domestic waste components
% 垃圾组分 组分比例
(湿基)干物质含量
占湿重总碳含量
占干重化石碳
占总碳厨余垃圾 58.27 30 48 0 纸张类 5.86 85 46 1 塑料 14.39 99 75 100 纺织物 4.15 80 48 20 竹木 6.48 85 49.6 0 渣石 5.26 85 24.3 0 玻璃 1.69 98 0.5 0 金属 0.92 99 4.5 0 其他垃圾 3.01 99 1.2 50 总计 100 / / / 表 4 生活垃圾焚烧项目单日碳排放计算结果
Table 4. Calculation results of daily carbon emission of domestic waste incineration power generation project
垃圾组分 日处理量/t 碳排放量/t 碳排放占比/% 厨余垃圾 1 111.44 0.00 0.00 纸张类 111.77 1.52 0.21 塑料 274.47 709.90 96.74 纺织物 79.16 21.18 2.89 竹木 123.60 0.00 0.00 渣石 100.33 0.00 0.00 玻璃 32.24 0.00 0.00 金属 17.55 0.00 0.00 其他 57.41 1.19 0.16 总计 1 907.47 733.78 100 表 5 垃圾焚烧发电项目碳排放合计
Table 5. Total carbon emissions of waste incineration power generation project
排放类型 气体类型 排放量/kg 变暖潜势值 CO2当量值/kg·t−1 排放占比/% 焚烧过程排放 CO2 384.70 1 384.70 96.44 点火系统排放 CO2 1.96 1 1.96 0.49 渗滤液处理排放 CH4 0.53 21 11.19 2.81 N2O 3.14E-03 310 0.97 0.24 飞灰处理排放 CO2 1.84E-03 1 1.84E-03 0.00 炉渣处理排放 CO2 6.44E-02 1 6.44E-02 0.02 合计 / / / 398.89 100 -
[1] 胡艳麟, 朱齐艳. 《IPCC 2006年国家温室气体清单指南》(2019年修订版)废弃物卷修订浅析[J]. 低碳世界, 2021, 11(9): 49 − 50. doi: 10.3969/j.issn.2095-2066.2021.09.024 [2] WANG L A, HU G, GONG X, et al. Emission reductions potential for energy from municipal solid waste incineration in Chongqing[J]. Renewable Energy, 2009, 34(9): 2074 − 2079. doi: 10.1016/j.renene.2009.02.004 [3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 2020年城乡建设统计年鉴[M]. 北京: 中国统计出版社, 2021. [4] 仲璐, 胡洋, 王璐. 城市生活垃圾的温室气体排放计算及减排思考[J]. 环境卫生工程, 2019, 27(5): 45 − 48. [5] 卢鹏, 彭莉, 丁社光, 等. 城市生活垃圾处理处置过程的碳排放核算模型[J]. 广东化工, 2019, 46(20): 72 − 74. [6] 何品晶, 陈淼, 杨娜, 等. 我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例[J]. 中国环境科学, 2011, 31(3): 402 − 407. [7] GUO Y, GLAD T, ZHONG Z, et al. , Environmental life-cycle assessment of municipal solid waste incineration stocks in Chinese industrial parks[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2018, 139: 387 − 395. doi: 10.1016/j.resconrec.2018.05.018 [8] 王思亓. 碳排放约束下的城市固废处理系统研究[D]. 青岛: 青岛科技大学, 2019. [9] HUA T, HE P, YI Z, et al. Performance evaluation of circulating fluidized bed incineration of municipal solid waste by multivariate outlier detection in China[J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2017, 11(6): 4 − 15. [10] BOONNORAT J, HONDA R, PANICHNUMSIN P, et al. Treatment efficiency and greenhouse gas emissions of non-floating and floating bed activated sludge system with acclimatized sludge treating landfill leachate[J]. Bioresource Technology, 2021, 330(12): 124952. [11] 蔡博峰, 朱松丽, 于胜民, 等. 《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》解读[J]. 环境工程, 2019, 37(8): 1 − 11. [12] 崔纪翠, 施娅俊, 陈冠益, 等. 中国垃圾焚烧时空变化及温室气体排放核算[C]//2021年全国有机固废处理与资源化利用高峰论坛论文集, 2021: 297-303. [13] 华佳, 柏双友, 瞿立新, 等. 城市生活垃圾处理中的碳排放及其评价模型研究[J]. 环境科学与管理, 2014, 39(11): 23 − 26. [14] 黄静颖, 张浩, 谭钦怀, 等. 小型垃圾热解气化焚烧厂碳排放计算[J]. 环境卫生工程, 2021, 29(4): 1 − 6. [15] 杨国栋, 颜枫, 王鹏举, 等. 生活垃圾处理的低碳化研究进展[J]. 环境工程学报, 2022, 16(3): 714 − 722. doi: 10.12030/j.cjee.202110016 [16] 周莉莉, 车越, 邰俊, 等. 国外垃圾填埋场全生命周期管理经验及其启示[J]. 环境卫生工程, 2013(3): 9 − 14.