人工智能让垃圾焚烧发电更加绿色高效

本报记者 | 王晓涛

在火力发电的“大军”中，它们无疑是一个特殊的群体——它们发的是绿电，但头顶为环保光环所笼罩的它们，却又经常被许多人将其与落后、脏乱差联系在一起。这个特殊的群体就是垃圾焚烧发电，而其所从属的整个垃圾焚烧处理行业，近年来在政策和技术的支持下，正在发生着翻天覆地的变化。

政策“红利”下的“爆发式”增长

2010年上映的纪录片《垃圾围城》曾让无数观众的内心感到震撼。在此之前，我国对垃圾的处理基本上靠填埋方式。数据显示，约80%的垃圾是没有再利用的，其中约有一半被填埋。此后10年间，我国的生活垃圾发电厂数量增加了303%。目前国内有500多座垃圾发电厂，日处理生活垃圾58万吨。

在浙江大学能源工程学院副院长黄群星看来，2012年之后，我国的生活垃圾焚烧处理进入了一个“爆发式”的增长期。而这一巨变在很大程度上得益于国家政策“红利”的支持。

“到2020年底，直辖市、计划单列市和省会城市（建成区）生活垃圾无害化处理率达到100%；其他设市城市生活垃圾无害化处理率达到95%以上，县城（建成区）生活垃圾无害化处理率达到80%以上，建制镇生活垃圾无害化处理率达到70%以上，特殊困难地区可适当放宽。”这是《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》所确定的部分主要目标。这一由国家发展改革委会同住房和城乡建设部组织编制的规划文件明确要求，经济发达地区和土地资源短缺、人口基数大的城市，优先采用焚烧处理技术，减少原生垃圾填埋量。

据了解，“十三五”期间，我国垃圾处理结构明显优化。生活垃圾焚烧比例明显增加，原生垃圾填埋占比大幅降低。“十三五”期间，全国共建成生活垃圾焚烧厂254座，累计在运行生活垃圾焚烧厂超过500座，焚烧设施处理能力58万吨/日。全国城镇生活垃圾焚烧处理率约45%，初步形成了新增处理能力以焚烧为主的垃圾处理发展格局。

特殊的“燃料”更需技术加持

生活垃圾焚烧处理似乎并不太难，但当其与环保达标和发电效率联系在一起时，技术上的要求就会陡然增加。烧垃圾不比烧煤，因为标准煤的热值是完全恒定的。如果一吨煤的热值是4000大卡，那上下浮动不会超过100大卡；但是垃圾不一样，如果是菜叶子，可能热值就是三五百，如果是塑料制品，热值可以达到两三千大卡，波动比较大。

850℃是通过焚烧生活垃圾、为城市提供清洁能源的关键指标。生活垃圾种类繁多，如果燃烧不充分，将产生氮氧化物、二氧化硫等有害物质，尤其是在温度达不到850℃时，还会产生有害物质二恶英，造成环境污染。

在浙能锦江环境昆明西山垃圾发电厂，工人耿少平的工作是监控生活垃圾焚烧情况。过去，为了确保燃烧温度稳定，维持在850℃以上，耿师傅平均每5秒要调整一次参数，一天下来调整近万次。此外，每两小时还要进行巡检，精力耗费极大。

同样，在湖北武汉市汉口北生活垃圾发电厂，工人师傅四班三倒，一个班要连续8小时，一个人每天点击鼠标可能上万次，不停点击，不停调整。手动操作导致给料不均匀，燃烧就不稳定，炉膛温度、主蒸汽流量、烟气排放的指标图波动很大，“那条波浪线夸张得很，就像心电图一样，操作员很紧张。”汉口北生活垃圾发电厂生产技术部运行值长朱灿钢感慨地说。

2018年，昆明西山生活垃圾发电厂给生活垃圾焚烧系统装上了工业大脑。耿少平的双手解放了，不用再时刻为炉膛温度奔波。“工作量跟以前相比的话，至少减了90%以上。”

感受到变化的不止耿少平。汉口北生活垃圾发电厂用上工业大脑后，朱灿钢的工作量减少了90%，“系统自动就会调节，而且波动很小，基本上就是一条直线了。”他再也不会像过去那样因频繁的指标波动而紧张了。

工业大脑带来绿色高效

2021年5月，国家发展改革委、住房和城乡建设部发布了《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》，到2025年底，全国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到80万吨/日左右，城市生活垃圾焚烧处理能力占比65%左右。

随着对生活垃圾焚烧的补贴逐步退出和减少，企业更加关注发电效率，而垃圾焚烧炉的稳定性提升则是其中的关键。据汉口北生活垃圾发电厂统计，稳定性提升后每吨垃圾可多发25千瓦时。黄群星认为，在碳达峰碳中和的背景下，未来垃圾发电厂会更关注与AI等技术结合，进一步降低二次污染，提升设备运行稳定性和生活垃圾的吨发电量。

中国节能抚州生活垃圾发电厂负责人王宗林表示，通过给焚烧炉装上工业大脑，企业自动投运率可达95%以上，稳定性提升30%，降低了烟气排放超标的风险，提高了蒸汽品质和发电效率，每天的发电量至少可增加1.62万千瓦时。