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.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《苏州市垃圾分类对焚烧过程碳排放的影响_孙雨清.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、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
2、-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 Clas
3、sification 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 investigat
4、ion 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
5、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
6、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 t
7、heclean 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
8、,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 tak
9、en 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
10、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
11、 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
12、,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
13、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
14、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2017201820
15、1920202021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 84
16、6.41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 proj
17、ects 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、
18、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CO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH4N2OCO2CH
19、4N2OCO2CH4N2O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 con
20、tained 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
21、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
22、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
23、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;
24、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
25、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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 苏州市 垃圾 分类 焚烧 过程 排放 影响 孙雨清
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。