苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响_孙雨清.pdf

苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响孙雨清1，钱寅飞1，储思琴2（1.苏州市环境卫生管理处，江苏苏州215007；2.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海200232）【摘要】基于 20172021 年苏州市某生活垃圾焚烧厂的进厂垃圾调查采样资料，对垃圾物理组成、含水率等指标进行了分析，并探讨了理化特性变化对焚烧过程碳排放的影响。结果表明：进厂垃圾以厨余类、橡塑类、纸类为主。垃圾分类政策实施后，厨余类含量均值（39.2%）相较分类前（54.8%）显著下降，橡塑类含量（37.4%）相对提高 11.6 个百分点。垃圾含水率随组分变化逐年下降，而低位发热量则相反。采用清洁发展机制方法学结合改进的上游-操作-下游表格法进行碳排放核算分析，发现由于橡塑类含量提高及含水率下降等因素，垃圾焚烧过程产生的直接排放量逐年提高，而碳减排潜力有所下降。建议苏州市今后在做好垃圾分类管理的基础上，对垃圾中较高利用价值的橡塑类进行有效分选和利用，同时采取一定的技术手段控制垃圾焚烧过程中产生的碳排放，以进一步提升垃圾焚烧发电项目碳减排潜力。【关键词】垃圾分类；进厂垃圾；理化特性；焚烧；碳排放中图分类号：X733；X799.3文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）01-0104-09DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2023.01.017The Impact of Waste Classification on Carbon Emissions in the Incineration Process in SuzhouSUN Yuqing1，QIAN Yinfei1，CHU Siqin2（1.Suzhou Environmental Sanitation Administration Agency，SuzhouJiangsu215007；2.Shanghai EnvironmentalSanitation Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai200232）【Abstract】Based on the investigation and sampling data of the incoming waste of a domestic waste incineration plantin Suzhou from 2017 to 2021，various indicators such as the physical composition and moisture content of the waste wereanalyzed.And the impact of changes in physical and chemical characteristics on the carbon emissions of the incinerationprocess was discussed.The results showed that the incoming waste in Suzhou was mainly composed of kitchen waste，rubberand plastic，and paper.After the implementation of the waste classification policy，the average content of kitchen waste（39.2%）decreased significantly compared with that before classification（54.8%）.While the content of rubber and plastic（37.4%）increased by 11.6 percents.The moisture content of waste have decreased year by year with the change ofcomponents，while the low calorific value was the opposite.Carbon emission accounting analysis was carried out using theclean development mechanism methodology combined with the improved upstream operation downstream table method.With the increase in rubber and plastic content and the decline in moisture content and other factors，the direct emissionsgenerated by the waste incineration process increased year by year，while the carbon emission reduction potential declined.Itwas suggested that Suzhou should effectively sort and utilize rubber and plastic products with high utilization value in waste inthe future on the basis of waste classification management.At the same time，some technical measures should be taken tocontrol the carbon emissions generated in the process of waste incineration，so as to further enhance the carbon emissionreduction potential of waste to energy projects.【Key words】garbage classification，incoming waste，physical and chemical properties，incineration，carbon emission1引言随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量逐年增加。自 2020 年6 月实施生活垃圾强制分类以来，苏州市生活垃圾理化特性，如厨余类、橡塑类等组分含量和含水率、低位发热量等理化指标发生了一系列变化，这些变化对生活垃圾焚烧过程产生一定的影响1。20 世纪以来，温室气体排放带来的气候变化问题对人类产生的影响愈加显著，联合国各国先第 31 卷第 1 期2023年2月环境卫生工程Environmental Sanitation EngineeringVol.31 No.1Feb.2023收稿日期：2022-07-29；录用日期：2022-10-11固体废物处理生命周期评价与碳足迹后签署了联合国气候变化框架公约 京都协议书 巴黎协定等一系列公约，呼吁全世界有效控制温室气体排放，积极应对气候变化2。中国作为一个负责任的发展中大国，一直积极采取措施致力于碳减排行动，于 2020 年提出力争在 2030年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的“双碳”目标。生活垃圾因含有大量的化石源碳（橡塑、纺织类等）和可降解有机碳（厨余、木竹类等），在进行物理转运、化学转化、生物降解等处理处置过程中都会直接或间接地造成大量的碳排放3-4。根据国家温室气体清单总量公布数据，我国废弃物产生的碳排放总量表现出逐年上升趋势，可见垃圾处理过程碳减排研究的必要性5。垃圾焚烧发电作为一种将生活垃圾转化为可再生利用能源的无害化处理技术，可替代化石燃料燃烧产生电能，并且可避免填埋带来的 CH4泄漏问题，因此不少学者认为其具有较强的碳减排潜力4，6-7。大量的研究集中于采用不同的核算方法对垃圾焚烧过程碳排放、碳减排问题进行研究。赵磊等7采用生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）和“IPCC2006 指南”两种方法对城市生活垃圾焚烧相较填埋处理的碳减排量进行核算，每吨垃圾减排量分别为 597660 kgCO2e 和 648747 kgCO2e。初金凤8系统地研究了 LCA 和清洁发展机制（Clean Development Mechanism，CDM）方 法 学ACM0022 对于我国垃圾焚烧发电项目的碳排放计算中的适用性，并得出 CDM 方法学更适用于“可报告、可监测、可核查”的碳市场交易体系的结论。何品晶等9通过上游-操作-下游（UpstreamOperation Downstream，UOD）表格法以上海市某生活垃圾焚烧厂为例进行碳排放研究计算，结果表明垃圾焚烧发电过程中碳排放量为 166212kgCO2e/t，而垃圾中化石碳对碳排放贡献为 257kgCO2e/t。近年来随着各城市生活垃圾分类政策的逐步实施，垃圾分类对处理过程的碳排放影响受到了广泛关注10-12，然而较少研究从实际的垃圾特性角度分析垃圾焚烧过程的碳排放变化。本研究基于苏州市某生活垃圾焚烧厂 20172021 年进厂垃圾基础调查资料，研究进厂垃圾理化特性变化规律，并采用 CDM 方法学结合改进的UOD 表格法对该厂垃圾焚烧项目进行碳排放核算，探讨评价生活垃圾焚烧发电项目的碳减排潜力，进而提出促进碳减排潜力提升的对策建议。2研究对象和方法2.1研究对象以苏州市某生活垃圾焚烧厂的垃圾焚烧项目为研究对象，该项目采用机械炉排式垃圾焚烧炉对苏州市区生活垃圾进行焚烧处理（分期建设，项目规模持续增加）。该厂锅炉产生的蒸汽约有5%供系统自身使用，其余的进入汽轮发电机发电。20172021 年该项目垃圾处理量、发电情况及辅助燃料使用情况如表 1 所示。孙雨清，等.苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响年份20172018201920202021垃圾处理量/t1 186 6371 220 0081 370 4861 823 0981 951 765发电量/MWh522 551.00520 886.20583 399.90919 743.101 018 822.05上网电量/MWh440 963.00427 842.38474 611.11744 701.36833 064.51吨发电量/（kWh/t）440.36426.95425.69504.49522.00吨上网电量/（kWh/t）372.58358.20353.19413.00431.98柴油/t426.16807.501 795.231 441.521 846.41天然气/（104m3）92.1084.17173.22炉渣/t282 529.80253 092.10281 235.78355 757.88397 761.52飞灰/t29 252.6530 029.6931 564.5741 597.5748 503.39污水处理量/t310 494354 320355 113509 620509 904进水 TN/（mg/L）1 2911 4821 3941 1801 237出水 TN/（mg/L）131492992表 120172021 年垃圾焚烧项目处理情况Table 1Treatment of waste incineration projects from 2017 to 2021注：表中数据由该垃圾焚烧厂提供，TN 浓度为各年度 12 月处理数据。2.2研究方法2.2.1生活垃圾采样以每月 1 次的频率在垃圾焚烧厂的进厂垃圾中现场采集样本并进行理化特性分析。采样过程：从垃圾焚烧厂的进厂垃圾车辆中随机抽取 23 辆，各取约 50 kg 生活垃圾进行充分混合。依据 CJ/T3132009 生活垃圾采样和分析方法13要求，采取圆锥四分法，将垃圾堆搅拌均匀后堆成圆形或方形，将其十字四等分，再随机舍弃其中对角的两份，余下部分重复进行前述铺平并分为四等分，舍弃一半，直至达到规定的采样量。2.2.2监测指标监测指标主要包括物理组成、密度、含水率、低位发热量等。垃圾物理组成是以湿基中各组分质量占比表示，按行业标准划分为 11 类，划分方式见表 2。采用电子台秤、氧弹量热仪等实验仪器对生活垃圾密度、含水率以及低位发热量进行测定分析。105环境卫生工程2023 年 2 月第 31 卷第 1 期项目基准情景（BECH4，t）间接排放（IEt）直接排放（DEt）替代排放（BEACE，t）来源垃圾填埋产生的排放项目额外用电产生的排放辅助化石燃料产生的排放污水处理产生的排放炉渣、飞灰处理产生的排放垃圾焚烧同等发电量对应的燃煤发电产生的排放气体CO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2O是否包含否是否否否否是否否否否是是否否是是是是否否理由生物质焚烧或降解产生的 CO2无温室效应主要排放源产生量很少，简化计算项目自身发电项目自身发电项目自身发电机械启动所需的辅助燃料产生量很少，简化计算产生量很少，简化计算生物质焚烧或降解产生的 CO2无温室效应污水处理产生的沼气用于发电，处理后废水进入循环水池回用污水生化处理过程产生飞灰螯合剂等辅助材料使用及填埋过程产生产生量很少，简化计算产生量很少，简化计算主要排放源可能产生可能产生主要排放源产生量很少，简化计算产生量很少，简化计算表 3项目边界内包含的温室气体Table 3Greenhouse gases contained within project boundaries表 2生活垃圾物理组成分类Table 2Classification of the physical composition ofdomestic waste类别厨余类纸类橡塑类纺织类木竹类灰土类砖瓦陶瓷类玻璃类金属类其他混合类说明动、植物类食品（包括各种水果）的残余物各种废弃的纸类及纸制品各种废弃的橡塑类、橡胶、皮革制品各种废弃的纺织类（包括化纤布）、棉花等纺织品各种废弃的木竹制品及花木炉灰、灰渣、尘土等各种废弃的砖、瓦、瓷、石块、水泥块等块状制品各种废弃的玻璃、玻璃制品各种废弃的金属、金属制品（不包括各种钮扣电池）各种废弃的电池、油漆、杀虫剂等粒径小于 10 mm 的按上述分类比较困难的混合物2.2.3碳排放计算碳排放计算是评价生活垃圾焚烧项目碳减排效能的基础和重要依据。目前，碳排放计算方法主要有 LCA 法14、CDM 方法学15和 UOD 表格法9，16等。由于当前我国尚未建立完善的数据库，LCA 法在评估垃圾焚烧发电碳减排潜力方面存在一定的局限性8。与 LCA 法相比，CDM 方法学更适用于中国温室气体减排量的计算。Yao 等17通过改进的 UOD 表格法，结合 CDM 方法学来衡量垃圾焚烧发电项目碳减排量，既克服了 CDM 方法学在选择对象上的局限性，又避免了 UOD 表格法因计算复杂导致的各阶段无法清晰计算的问题。首先采用 CDM 方法学设置基准线情景，计算基准线情景下碳排放；再将 UOD 表格法分为直接排放、间接排放和替代排放 3 部分；由基准线排放与焚烧发电产生的 3 部分排放进行比较，进而得出焚烧发电碳减排量。项目边界内包含的温室气体见表 3。碳减排计算公式：Et=BECH4，t-()IEt+DEt-BEACE，t（1）1）基准线情景下的碳排放计算。BECH4，t=t()1-ft GWPCH4()1-OX 1612 F DOCf，t MCFti=1tjDWj，i DOCje-Kj（t-i）(1-e-Kj）（2）式中：BECH4，t为 t 年垃圾填埋处理情况下产生的碳排放，即基准线情景下的主要排放；t为模型不确定性校正因子；ft为填埋气体收集后用于焚烧或其他用途的甲烷占甲烷总产量的百分比；GWPCH4为 CH4全球温室效应潜力值；OX为氧化因 106孙雨清，等.苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响子；1612为甲烷/碳分子量比率；F为垃圾填埋气体中的甲烷比例；DOCf，t为可降解有机碳百分比；MCFt为垃圾中各组分的甲烷修正因子；Wj，i为第 i年末填埋垃圾中 j 成分有机质的量；DOCj为 j 成分中可降解有机碳的比例；Kj为 j 成分的降解速率。2）间接排放。IEt=PEEC，t+PEFC，t+PEww，t+PEFA，t+PEFS，t（3）式中：IEt为 t 年间接排放量；PEEC，t为 t 年垃圾焚烧过程中额外用电产生的排放，由于本项目可通过自身发电供自身使用，故PEEC，t=0；PEFC，t为 t 年垃圾焚烧过程中辅助化石燃料产生的排放；PEww，t为 t 年垃圾焚烧过程中污水处理产生的排放，主要为生化处理过程产生的 CH4和 N2O；PEFA，t为 t年垃圾焚烧过程中飞灰处置产生的排放；PEFS，t为t 年垃圾焚烧过程中炉渣处理产生的排放。PEFC，t=mFCm，t NCVm，t EFCO2，m，t（4）式中：FCm，t为 t 年垃圾焚烧过程消耗 m 类化石燃料的质量；NCVm，t为 t 年 m 类燃料的加权平均净热值；EFCO2，m，t为 t 年 m 类燃料的加权平均CO2排放因子。PEww，t=EN2O=Qin(Nin-Nout)EFN2O，w106GWPN2O（5）式中：EN2O为污水处理过程产生的 N2O 带来的温室效应；Qin为污水进水量；Nin为进水 TN 浓度；Nout为出水 TN 浓度；EFN2O，w为脱氮过程产生的N2O排放因子；GWPN2O为N2O全球温室效应潜力值。PEFA，t=FCFA，t EFCO2，FA，t（6）式中：FCFA，t为 t 年焚烧过程产生的飞灰质量；EFCO2，FA，t为 t 年飞灰处置过程的 CO2排放因子。PEFS，t=FCFS，t EFCO2，FS，t（7）式中：FCFS，t为 t 年焚烧过程产生的炉渣质量；EFCO2，FS，t为 t 年炉渣处置过程的 CO2排放因子。3）直接排放。DEt=PECOM-CO2，t+PECOM-CH4，N2O，t（8）式中：DEt为 t 年直接排放量；PECOM-CO2，t为 t年垃圾焚烧过程产生的 CO2排放量；PECOM-CH4，N2O，t为 t 年垃圾焚烧过程产生 CH4和 N2O 排放量。PECOM-CO2，t=EFFCOM，t4412jQj，t FCCj，tFFCj，t（9）式中：EFFCOM，t为焚烧效率，这里假设完全焚烧，取 1；4412为 C 到 CO2的转换因子；Qj，t为 t 年垃圾中成分 j 的新鲜质量；FCCj，t为成分 j 的含碳量；FFCj，t为 j 成分的总碳中矿物碳比例。PECOM-CH4，N2O，t=MSWt(EFCH4，t GWPCH4+EFN2O，t GWPN2O)（10）式中：MSWt为 t 年进入焚烧炉的垃圾质量；EFCH4，t为垃圾焚烧过程 CH4排放因子；GWPCH4为CH4全球温室效应潜力值；EFN2O，t为垃圾焚烧过程N2O 排放因子；GWPN2O为N2O全球温室效应潜力值。4）替代排放。BEACE，t=EGi，t EFcoal，t（11）式中：BEACE，t为 t 年垃圾焚烧发电量对应的燃煤发电产生的排放量；EGi，t为 t 年垃圾焚烧上网电量；EFcoal，t为 t 年燃煤发电的 CO2排放因子。以上计算所需参数选定及来源如表 4 所示。生活垃圾各组分相关参数如表 5 所示。表 4计算所需参数选定及来源Table 4Selection and source of parametersrequired for calculation变量tftGWPCH4OXFDOCf，tMCFtEFN2O，wGWPN2ONCV柴油，tNCV天然气，tEFCO2，柴油，tEFCO2，天然气，tEFCH4，tEFN2O，tEFCO2，FA，tEFCO2，FS，tEFcoal，t参数0.90.4%28 tCO2e/t0.150%50%10.035265 tCO2e/t42.65210-6kJ/m338.93110-6TJ/m374.1 tCO2e/TJ56.1 tCO2e/TJ1.210.2 g/t（CH4/湿垃圾）1.2150 g/t（N2O/湿垃圾）0.042 8 tCO2e/t0.042 8 tCO2e/t0.928 tCO2e/MWh来源IPCC2006IPCC2006IPCC 第六次评估报告（2021）IPCC2006IPCC2006IPCC2006IPCC200618IPCC 第六次评估报告（2021）IPCC2006IPCC2006IPCC2006IPCC2006IPCC2006IPCC2006中国产品全生命周期温室气体排放系数库中国产品全生命周期温室气体排放系数库中国产品全生命周期温室气体排放系数库 107环境卫生工程2023 年 2 月第 31 卷第 1 期3.1.2密度、含水率、低位发热量密度是指单位体积生活垃圾在自然条件下的质量，对垃圾收运和处置结算具有重要的意义，而含水率则直接影响垃圾的焚烧效率。20172021 年苏州市某垃圾焚烧厂进厂垃圾密度、含水率及低位发热量如图 2 所示。2019 年前进厂垃圾的密度变化（195.1240.3 kg/m3）相对平缓，从 2019 年起，各季度的进厂垃圾密度存在较大差异。与此同时，垃圾含水率整体上呈现出缓慢下降的趋势，由 2017 年第 1 季度的65%降至 54%左右，总体范围与全国大多数城市生活垃圾的含水率相近20。低位发热量是指单位质量（或体积）的垃圾完全燃烧，燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时的发热量，是衡量生活垃圾燃烧性能的重要参考，其值高低一般取决于垃圾中各组分性质及其占比21。一般要求进行焚烧处理的生活垃圾低位发热量不低于 5 000 kJ/kg1，22。除 2017 年第 3 季度（4 853表 5生活垃圾各组分相关参数8Table 5Parameters related to each component ofdomestic garbage8类别厨余类纸类橡塑类纺织类木竹类灰土类砖瓦陶瓷类玻璃类金属类混合类其他含水率/%78.136.340.138.231.510.52.20000DOCj/%1540392443000000Kj/%18.56.006.03.0000000FCCj，t/%3846755050300000FFCj，t/%0110020010000001003结果与讨论3.1理化特性3.1.1物理组成苏州市某垃圾焚烧厂的进厂垃圾物理组成如图 1 所示。20172021 年进厂垃圾的主要成分包括厨余类、橡塑类和纸类，这 3 类垃圾总占比超过垃圾总量的 90%。其中，厨余类含量（33.3%65.8%）最高，但总体上呈现出逐年缓慢下降的趋势，这与苏州市近年来积极推进垃圾分类政策有关。特别是自 2020 年 6 月苏州市强制实行苏州市生活垃圾分类管理条例后，厨余类含量保持在较低水平波动式变化，其均值（39.2%）相较分类前（54.8%）显著下降。物理组成占比第 2 位的橡塑类含量表现出逐年缓慢增长的趋势，由 2017年第 1 季度的 21.4%增至 2021 年第 4 季度的42.9%，这可能与近年来外卖、快递等行业的迅猛发 展 有 关19。垃 圾 分 类 以 来，橡 塑 类 含 量（37.4%）相较分类前（25.8%）提高 11.6 个百分点。此外，纸类占比（3.9%14.0%）在一定的范围内上下波动，变化相对较为平稳。总体来看，该垃圾焚烧厂的进厂生活垃圾近年来物理组成变化主要体现在厨余类和橡塑类含量的改变，这种变化离不开社会新兴行业的发展及相关政策的推行。注：“2017-1”表示 2017 年第 1 季度（13 月调查数据平均值），“2017-2”表示 2017 年第 2 季度（46 月调查数据平均值）依此类推；2019 年第 4 季度未进行取样调查，下同。图 120172021 年苏州市某垃圾焚烧厂进厂垃圾物理组成含量及分类前后对比Figure 1Physical composition content and comparison before and after classification of incoming waste from a waste incinerationplant in Suzhou from 2017 to 2021物理组成含量/%80706050403020100分类前分类后厨余类橡塑类纸类纺织类木竹类金属类玻璃类灰土类砖瓦陶瓷类混合类其他2017-1物理组成含量/%807060504030201002017-22017-32017-42018-12018-22018-32018-42019-12019-22019-32020-12020-22020-32020-42021-12021-22021-32021-4厨余类木竹类砖瓦陶瓷类橡塑类金属类混合类纸类玻璃类其他纺织类灰土类时间类别 108孙雨清，等.苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响kJ/kg）外，其他各季度进厂垃圾的低位发热量总体上均可达到焚烧处理的标准。此外，随着垃圾分类政策的推行，近几年来进厂垃圾的低位发热量整体呈逐年上升趋势，2021 年第 4 季度的垃圾低位发热量（9 908 kJ/kg）是 2017 年第 1 季度（5 108 kJ/kg）的 1.94 倍，这种变化趋势有利于垃圾焚烧效率的提高。密度/（kg/m3）3503002502001501002017-12017-22017-32017-4含水率/%70605040302018-12018-22018-32018-42019-12019-22019-32020-12020-22020-32020-42021-12021-12021-22021-32021-4密度含水率时间低位发热量/（kJ/kg）11 00010 0009 0008 0007 0006 0005 0004 0002017-12017-22017-32017-42018-12018-22018-32018-42019-12019-22019-32020-12020-22020-32020-42021-12021-12021-22021-32021-4时间图 220172021 年苏州市某垃圾焚烧厂进厂垃圾密度、含水率及低位发热量Figure 2Bulk density，moisture content and low calorificvalue of incoming waste from a waste incineration plant inSuzhou from 2017 to 20213.2碳排放分析将 20172021 年生活垃圾焚烧项目的相关数据带入 2.2.3 中公式计算得到各年度垃圾焚烧发电所产生的碳排放量及减排量，并获得吨垃圾直接碳排放量及吨垃圾减排量，如图 3 所示。为进一步揭示该焚烧发电项目碳排放与垃圾理化特性之间的关系，采用 Pearson 相关系数法进行相关性分析。垃圾碳排放量/（104tCO2e）12010080604020吨垃圾碳排放量/（tCO2e/t）0.550.500.450.400.350.300.250.200.150.103210基准线排放直接排放间接排放替代排放减排量吨垃圾直接排放量吨垃圾减排量2017201820192020年份2021图 320172021 年苏州市某垃圾焚烧厂发电项目碳排放Figure 3Carbon emissions from a waste incineration plantpower generation project in Suzhou from 2017 to 20213.2.1直接排放直接碳排放主要包括垃圾焚烧过程产生的CO2、N2O 以及 CH4排放，是计算垃圾焚烧过程碳排放中最重要的组成部分。苏州市某垃圾焚烧厂20172021 年垃圾焚烧直接排放量整体呈显著上升趋势，而吨垃圾直接排放量则以 21.8%的年均增长率不断提高，2017 年吨垃圾直接碳排放量为0.23 tCO2e/t，2021 年达到 0.51 tCO2e/t。与之相反，吨垃圾减排量整体表现出下降态势，2017 年吨垃圾减排量为 0.22 tCO2e/t，随后逐年降至 0.16 tCO2e/t 左右（图 3）。可以看出垃圾焚烧处理量并不是影响碳排放的唯一因素。由相关性分析可知，吨垃圾直接排放量与垃圾组分中橡塑类含量呈显著的正相关，与垃圾含水率呈显著负相关，而吨垃圾减排量则反之（表 6）。这是由于生活垃圾中矿物源碳（如橡塑、纺织类等）在焚烧氧化过程中产生的碳排放视为净排放，而生物源碳（如厨余、木竹等）则直接参与到大气循环，不纳入碳排放清单9，23。因此，由橡塑类焚烧产生的矿物源碳排放不断提高，表现为直接排放量的逐年递增。王龙等24和陈纪宏等18均提出降低入炉垃圾中橡塑类比例是减少垃圾焚烧发电项目碳排放的关键因素之一。邹昕25对垃圾分类后垃圾焚烧厂碳排放变化情况进行了研究，得出在假设厨余类分出率为 20%的情况下，垃圾分类使得垃圾焚烧发电碳减排量显著下降。因此，若不对垃圾组分中塑料类含量进行有效控制，当前的垃圾分类措施在提高垃圾焚烧性能的同时，可能也会造成较高的直接碳排放产生，进而导致碳减排量有所下降。109环境卫生工程2023 年 2 月第 31 卷第 1 期厨余类橡塑类纸类纺织类木竹类密度含水率低位发热量吨垃圾直接排放量吨垃圾减排量厨余类1-0.914*-0.347-0.256-0.218-0.2580.921*-0.877*-0.916*0.802*橡塑类10.1750.0950.1460.156-0.873*0.908*0.955*-0.874*纸类1-0.104-0.1510.025-0.3400.1650.345-0.403纺织类1-0.0320.202-0.1810.2250.548-0.212木竹类10.632*-0.2930.0420.1250.023密度1-0.2300.0790.301-0.101含水率1-0.863*-0.904*0.849*低位发热量10.284-0.052吨垃圾直接排放量10.532吨垃圾减排量1表 6苏州市某垃圾焚烧厂碳排放与垃圾理化特性的 Pearson 相关性Table 6Pearson correlation between carbon emissions and physical and chemical characteristics of a waste incinerationplant in Suzhou注：Pearson 相关系数的变化范围为-11，正数表示正相关，负数表示负相关；*表示在 0.05 水平下具有显著性；*表示在 0.01 水平下具有显著性；*表示在 0.001 水平下具有显著性。3.2.2间接排放由表 3 可知，垃圾焚烧过程产生的间接排放主要为辅助化石燃料消耗和飞灰、炉渣及污水等废弃物处理过程产生的碳排放，而垃圾碳减排量与间接排放成反比。近年来尽管垃圾处理量不断提高，间接排放量变化较小，各项处理过程造成的间接碳排放约为垃圾直接碳排放的 2.8%6.0%，吨垃圾间接排放量保持在 0.014 tCO2e/t 左右，与上海市某垃圾焚烧发电厂产生的间接排放量相近9。结合项目实际情况，因本项目于 2018 年起分阶段实施提标改造工程，辅助化石燃料的用量提高，这主要是由于项目规模变大，机器启动阶段导致。随着污水和废气等处理工艺系统的改造提升，废弃物处理过程产生的碳排放变化较小。因此，通过控制辅助化石燃料的用量及提升污水、废气处理效率可能有利于垃圾焚烧碳减排潜力的提升26。然而，何品晶等9曾指出，由于间接排放占比较少，通过节省辅助化石燃料用量和改变飞灰、炉渣等处置方式对改善垃圾焚烧项目碳减排效果有限。3.2.3替代排放替代排放是指垃圾焚烧发电量对应的燃煤发电产生的排放量。平均每吨垃圾可替代燃煤产生的碳排放量约为 0.320.39 tCO2e/t。由于近年来我国各地区电网排放因子呈下降趋势，在某种程度上不利于垃圾焚烧发电项目碳减排效果提升。因此，可通过采取一定的技术手段，提高发电量、替代排放量，进而提升垃圾焚烧项目碳减排潜力。4结论与建议通过对 20172021 年苏州市某垃圾焚烧厂的进厂生活垃圾理化特性变化进行分析，初步探讨其对焚烧过程中碳排放的影响，主要结论如下：1）进厂垃圾中主要成分为厨余类、橡塑类及纸类。垃圾分类政策实施后，厨余类含量均值（39.2%）相较分类前（54.8%）显著下降，橡塑类含量（37.4%）则相对分类前（25.8%）提高 11.6个百分点。此外，垃圾含水率呈逐年缓慢下降态势，而低位发热量整体逐年增加。通过垃圾分类手段可减少进入垃圾焚烧厂生活垃圾中厨余类含量，改善垃圾焚烧性能，进而促进生活垃圾焚烧过程的高效进行。2）采用清洁发展机制方法学结合改进的上游-操作-下游表格法进行碳排放核算分析，结果表明生活垃圾焚烧发电项目具有一定的碳减排潜力。垃圾焚烧过程产生的直接碳排放主要受垃圾组分中橡塑类含量、含水率等因素影响。随着垃圾分类政策的不断推行，尽管垃圾中较高含量的橡塑类由于其高热值有利于提高焚烧效率，但同时也会产生较高的碳排放量，使得碳减排潜力有所下降，由 2017 年吨垃圾减排量的 0.22 tCO2e/t 逐年降至 0.16 tCO2e/t 左右。3）近年来尽管垃圾处理量不断提高，间接排放量变化较小，各项处理过程造成的间接碳排放约为垃圾直接碳排放的 2.8%6.0%。因此，通过节省辅助化石燃料用量和改变飞灰、炉渣等处置方式对改善垃圾焚烧项目碳减排效果有限。此外，作为替代燃煤发电的可再生资源利用技术，垃圾 110孙雨清，等.苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响（下转第118页）焚 烧 项 目 可 替 代 产 生 碳 排 放 量 约 为 0.320.39tCO2e/t。4）建议苏州市在做好垃圾分类工作的基础上，对垃圾中较高利用价值的橡塑类进行有效分选和利用，这是提高垃圾焚烧碳减排潜力的关键措施。同时可采取一定的技术手段控制垃圾焚烧过程产生的碳排放，如降低能耗、提高发电效率等，助力碳减排行动。参考文献：1 贾悦，董晓丹，夏苏湘，等.上海市分类垃圾理化特性分析及处置方式探讨 J.绿色科技，2013（8）：236-238，244.JIA Y，DONG X D，XIA S X，et al.Physical and chemical characteristics and disposal ways of sorting waste in ShanghaiJ.Journal of Green Science and Technology，2013（8）：236-238，244.2 刘志仁.论“双碳”背景下中国碳排放管理的法治化路径 J.法律科学（西北政法大学学报），2022，40（3）：94-104.LIU Z R.Legalization path of China s carbon emission management under the background of“Dual-Carbon”J.Science ofLaw（Journal of Northwest University of Political Science andLaw），2022，40（3）：94-104.3 ZHAO Z Y，BIAN R X，ZHAO F B，et al.Implications of municipal solid waste disposal methods in China on greenhouse gasemissionsJ.Environmental Progress&Sustainable Energy，2019.DOI：10.1002/ep.13372.4 杨国栋，颜枫，王鹏举，等.生活垃圾处理的低