垃圾焚烧故障率大起底！什么炉子故障最少？哪家企业停炉最多？

文章经授权转载自：清气团

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作者：清气团

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导言


垃圾焚烧系统在所有火力发电系统类型中，是故障率和维修率最高的。垃圾焚烧厂一旦发生了检修或故障，行业内都简称异常工况。生态环境部下辖生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据公开平台中，对所有垃圾焚烧厂的每一台焚烧炉，是否检修，是否出现重大故障等异常工况，都有了明确的公开要求，如果发生相关工况，每个焚烧企业必须对所辖的每台炉，每天必须公示一次。减少垃圾焚烧厂的检修和故障，是每个垃圾焚烧企业管理者和地方环卫主管单位都极力想实现的主要运营和管理目标。对于环卫主管部门来说，检修多，说明停炉多，这会影响城市生活垃圾的正常处置效率，影响环境卫生工作的正常开展；故障多，有可能造成垃圾焚烧烟气排放的稳定性，烟气超标排放的几率可能上升。对于垃圾焚烧厂来说，故障检修多，带来的企业运营成本上升，臭气污染风险增大，垃圾处理费收入和发电收入下降，是很不划算的事情。所以，相关情况的公示，也有利于群众协助政府，更好的对垃圾焚烧厂进行监督，也有利于政府部门和相关绿色金融机构，更好的判断垃圾焚烧企业的基本运营能力。同时，根据住建部2010年发布的《生活垃圾处理技术指南》要求，一个垃圾焚烧项目企业的运营能力和运维水平高低，可以用一个基本的指标来衡量，就是单台焚烧炉的年运营小时数，是否能够达到八千小时，折合成天数，为333天，这也是住建部相关技术指南对垃圾焚烧运维能力的基本要求。以一年365天计算，一台垃圾焚烧炉年运行期间，有768小时，折合32天，可以处于空白运营期，也是留给垃圾焚烧炉进行各种检修的空档时间。如果一个垃圾焚烧企业运营能力强，设备选型合理，运维日常操作规范和设备保养到位，就会减少故障发生几率，减少检修所需时间，其单炉运营时间可能超过八千小时。同理，如果运营能力弱，故障几率高，检修所需时间就可能大大增加，其单炉运营时间就可能少于八千小时。清气团、上海青悦、芜湖生态中心三家组织的垃圾焚烧esg环境绩效平台研究团队，对生态环境部相关公示信息，进行了详细收集，截止2020年11月2日，共收录了六万两千余条有效工况信息。囊括了29省，204个城市，480家企业，1093台垃圾焚烧炉的工况情况。公开平台中，对企业工况的公示，进行标注。标注信息分三大类：1、计划内检修；2、计划外检修；3、故障。前两大类，是必须停炉或停运的工况，后一类，则是无需停炉停运，可以在运营期间进行维修，但会影响炉温达标的信息。同时，三类信息还必须包括相关过程信息，如是否停炉，是否启炉，是否烘炉，是否停运，又或是何种故障导致的检修。（见图1）图1，垃圾焚烧炉工况信息发布范例计划内检修，是企业根焚烧炉持续运行状况，为了解决存在的问题或规律性的正常维护，而做出的有计划有目的，对设备进行预防性修理或彻底检查的检修工作，这种检修研究团队认为是负责任的运维管理表现。但有一种特殊的计划内检修，研究团队认为值得深入分析。如，由于垃圾焚烧的工艺特殊性，生活垃圾受政策、天气、经济等因素影响，导致有些企业入厂垃圾量不够，焚烧能力发生季节性过剩，所以企业借计划内检修之名义，对部分炉子进行临时停炉停运，等入厂垃圾量到达饱和，再择机启炉。计划外检修和故障检修，则是因为焚烧炉运行过程中，临时发生故障，影响整个垃圾焚烧系统的正常运营，视情况决定是否停炉的检修。平台数据将计划外检修和故障，还细分为13个小类，并要求企业上报系统时，必须如实选择。细分项目如下：1、CEMS设备故障2、电气设备故障3、恶劣天气（自然灾害）、政策等外部原因停产4、恶劣天气（自然灾害）等外部原因停产5、发电机设备故障6、焚烧炉系统故障7、公用系统设备故障8、垃圾投料系统故障9、汽轮机设备故障10、汽水系统设备故障11、热控设备故障12、上网线路故障13、烟气净化系统设备故障
计划外检修和故障的频次如果发生较多、检修时间较长，说明相关焚烧炉的运行质量，焚烧操作班组的运维能力，已经存在较大问题隐患，也是研究团队较为关注的。生态环境部对相关情况的公示，非常有利于公众对垃圾焚烧厂运营质量进行较为清晰的识别和判断，有助于公众更便利的监督相关企业，也将减少以往公众对垃圾焚烧厂信息公开不透彻带来的不信任和抗拒心理。接下来，研究团队对相关数据进行了详细统计分析，发现了许多有意思的信息。第一，今年共有397家垃圾焚烧项目企业，共771台焚烧炉，出现过一天次以上的计划外停炉现象。其中，单个企业计划外停炉最高天次为301天，为天津某焚烧企业。单台炉计划外停炉最高天次为109天，为河南省某焚烧企业。第二，今年共有463家企业，共1070台炉，有过一天次以上的计划内停炉现象。其中，单个企业计划内最高停炉天次为497天，单台炉计划内最高停炉天次为249天，以上两个工况均发生在浙江省某焚烧企业。此外，该企业的相关焚烧炉，在生态环境部的平台上，已标示为从11月2日后处于关停状态。第三，今年共有480家企业，共1093台炉，出现一次以上的故障和计划外工况。单个企业故障和计划外工况最高为484天次，为山东省某焚烧企业；单台炉故障和计划外工况最高为209天次，为黑龙江省某焚烧企业。第四，占样本百分之三十的焚烧炉，约合313台，今年年至今的计划内检修天数，超过32天次，即年运营时间已经不足8000小时，达不到住建部《生活垃圾处理技术指南》中的基本运营要求。41台焚烧炉，今年至今的计划外临时检修停炉天数，超过30天次。接下来，将根据炉型、投产年代、吨位、品牌、省份和城市等维度，对我国垃圾焚烧企业的检修工况，进行统计分析。
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主要研究成果



1、炉型分析一直以来，关于炉排炉与循环流化床的工艺和运维质量对比，是焚烧行业争议的话题，近几年来，尤其是生态环境部狠抓“装树联”的几年中，循环流化床的运维管理质量问题，日渐凸显。在此前关于焚烧企业基本情况统计中，研究团队曾披露机械炉排炉台数占比超过86%，只有不到14%的炉型为循环流化床。按照处理量分析，全国机械炉排炉合计处理能力超过48万吨每日，循环流化床合计处理能力仅为7万1千吨左右每日。循环流化床的每年投入运营台数，均未能超过20台，最高记录在2015年，当年有17台循化流化床投入正式运营，炉排炉已经成为市场选择的主要炉型。此次工况研究中，研究团队发现，炉排炉除了市场占有率高外，其异常工况发生水平，也远远低于循环流化床。第一，流化床的计划外故障工况天次，平均每台是炉排炉的4.33倍第二，流化床的计划外故障导致停炉天数，平均每台是炉排炉的7倍。第三，流化床的计划内停炉天数，平均每台是炉排炉的2.34倍。第四，发生计划外故障工况天次最高的前三十家企业里，24家企业的主力炉型是循环流化床，工况发生天次，每家均超过196天次。第五，发生计划外故障工况导致停炉停运天数最高的前二十家企业里，主力炉型为循环流化床，共有17家。停炉停运天次，每家均超过53天次。第六，炉排炉计划外故障停炉的台数，占全国炉排炉比例的63%。流化床计划外停炉的占比，则达到84%。图2，流化床与炉排炉平均每台工况比较相关情况，详见表1▽：13小类故障工况中，流化床最容易发生的前四种工况，依次分别为，垃圾焚烧炉系统故障，垃圾投料系统故障、电气设备故障以及汽水系统故障。详见表2▽：炉排炉最容易发生的前四种工况，依次分别为，焚烧炉系统故障、汽水系统设备故障、烟气净化系统设备故障、垃圾投料系统设备故障。详见表3▽：

2、吨位分析研究团队，将垃圾焚烧炉按照日处理量的吨位归集，将焚烧炉分为四个吨位范畴，即小于五百吨、五百吨至六百吨、六百吨至七百吨、七百吨至八百五十吨。研究团队发现，设计处理量在六百吨以下的炉，其计划内工况发生率和平均工况时间，都高于大于六百吨以下的炉。如，小于五百吨的焚烧炉，发生计划内检修工况的，工况平均时限为31.14天次，为各档位最高；工况发生占比在全国同型号炉中，为90.74%。五百吨至六百吨区间的炉，工况发生全国同型号占比，为91.35%，为各档位最高；工况平均时限为30.26天。详见表4▽：在发生计划外的故障工况统计里，设计处理量七百吨以上的大炉子，其故障发生台数的占比为73.26%，工况平均时限为13.9天次，明显低于其他三个吨位档位的炉。五百至六百吨的炉，其工况发生率为93.98%，平均工况时限为29.2天次，均为各档位最高，劣势明显。详见表5▽：计划外的停炉工况统计里，七百吨+的大炉子，依然质量优势明显，工况发生占比和平均工况时限，均低于其余三个档次。而五百吨至六百吨的炉，质量劣势也比较明显，工况发生占比和平均工况时限，均低于其余三个档次。详见表6▽：研究团队，还分别以时间代际，对五百吨至六百吨的炉型，进行了有针对性年代吨位研究。结果发现，投产日期在04-09年期间的炉型，五百至六百吨炉的计划外故障工况，平均时限为41天次，明显高于其他三个吨位档次；投产日期在10-14年期间的，该型号炉的平均时限为41.6天，也明显高于其他三个吨位档次。由此，研究团队认为，拥有上述两个投产时间段，五百至六百吨吨位档次的焚烧企业，应该需要密切相关生产线和焚烧炉的设备质量和运营能力状况。研究团队未来还将更密切的关注相关炉型的数据和运行状况。

3、炉龄代际分析研究团队按照各企业各自焚烧炉的投产日期年份，按照每五年一个炉龄代际，分为四个代际。计划内停炉比例最高的为10-14年内的焚烧炉，计划内停炉比例最低的为两千至04年的焚烧炉。平均计划内停炉时限最高的为05-09年内的焚烧炉，停炉时限平均最短的则为15-20年的。详见表7▽：计划外故障工况中，发生比例最高的依然为10-14年的焚烧炉，比例最低的也依然为2000-2004年的焚烧炉。工况平均时限最高的，也依然为05-09年的焚烧炉，故障工况平均时限最短的依然为15-20年。详见表8▽：故障导致的计划外停炉统计中，发生比例最高的，工况平均时限最高的，都为2000-2004年的焚烧炉。但10-14年的焚烧炉，其发生比例和工况平均时限，却也均排在第二高。15-20年的焚烧炉，发生比例和工况平均时限都较低。详见表9▽：以上数据不难看出，并非投产日期越早，炉龄越老的焚烧炉，越容易出故障，如果加强日常维护保养，日常运营注重规范操作和巡检，老炉的运营持续能力也较强。但老炉子一旦出问题，很有可能就是大问题，这从计划外停炉的分析中，不难看出来。

4、地区分析研究团队认为，垃圾焚烧项目，几乎百分之百都是BOT项目，项目的前期论证、规划、设备选型等，都由地方住建部门或城管部门，负责当地环卫工作的行局主导。运营期间；垃圾进入焚烧项目前的分类运输和分类收集等管理，也均由地方住建或城管部门负责。这些前期和端因素的好坏，也会影响垃圾焚烧企业的正常运营质量。如前期如果制定规划和设备选型时，没有充分考量当地垃圾特性和未来的变化特性，容易导致选型与地方垃圾特性不配套，进而导致中标的焚烧企业，运营较为困难，所选炉型和其他设备无法应对当地垃圾特殊性，导致故障频发。研究团队在调研时还发现，垃圾前端分类不彻底，环卫管理部门疏于对入炉垃圾分分类管理和严格控制，导致一些不符合焚烧标准的垃圾，进入焚烧炉，也是导致焚烧厂故障频发，甚至被迫停炉的诱因。如在北京某垃圾焚烧厂，为解决垃圾堆积问题，曾被迫将大量弃置席梦思床垫投入炉中进行焚烧，席梦思中的钢丝弹簧，无法烧化，反而卡住了多块活动炉排，被迫临时停炉进行维修。浙江某焚烧厂，曾被迫焚烧当地烟草和食药监，打假罚没的假烟草和过期冻肉，也导致炉排故障和烟气系统故障，被迫临时停炉进行维护。福建、广东等地焚烧厂，由于地方环卫系统监督不严，大量超标工业垃圾混入生活垃圾焚烧，有些工业垃圾具备燃爆特性，在垃圾储坑中发生燃爆事故，严重时甚至影响全厂多台焚烧炉被迫关停，紧急处理相关险情。所以，关注以省份和地区为维度的垃圾焚烧工况，研究团队认为也是评价当地垃圾管理能力的重要依据。研究按照相关省份平均每个项目的工况做了相应计算，发现：1、计划内停炉平均每个项目天次最少的五个省份分别为，辽宁、甘肃、山东、海南、福建。计划内停炉每个项目平均天次最高的五个省份分别为宁夏、山西、浙江、内蒙古、云南。这五个省的计划内总工况中，循环流化床炉型占比56%。2、计划外故障平均天次最少的五个省份为辽宁、海南、广西、上海、重庆。平均天次最多的五个省份为黑龙江、宁夏、湖北、内蒙古、天津。这五个省的总工况中，76%天次的故障工况，均发生在循环流化床炉型上。3、计划外停炉平均每个项目天次最少的五个省份，分别为辽宁、北京、广西、重庆、海南。平均天次最多的五个省份，分别为宁夏、天津、黑龙江、吉林、内蒙古，这五个省的89%天次工况，发生在循环流化床。研究团队希望与更多的专业研究团队和企业，进行数据报告和分析调研合作，去发掘更多的现场信息，譬如循环流化床的相关问题。下面将分别以城市和省份维度，统计相关工况发生情况。

5、品牌分析工况的多寡，是体现垃圾焚烧品牌企业对下属企业运营质量控制能力的主要衡量与评价因素，更少的工况，能够减少焚烧厂的麻烦事，也能给企业带来更稳定的收入水平。我们此次以在手已运营单个焚烧项目达到七个企业，作为品牌衡量的标准，共筛选出22个品牌企业。分别为：按照计划内停炉工况，计划外故障工况，计划外停炉工况，以及故障工况中，发生几率最高的前四种故障细分工况，即焚烧炉系统故障、汽水系统设备故障、烟气净化系统设备故障、垃圾投料系统故障等维度，参照品牌所属项目数，进行均值统计。我们认为，出现均值数越低的品牌，在相关指标的衡量中，更具优越性。a、计划内停炉检修工况分析22家品牌企业中，有十家品牌下属所有焚烧厂，都发生过一次以上的计划内停炉工况，项目发生占比率为100%。另外十二家企业，均只有部分下属焚烧厂，发生了一次以上计划内停炉工况。详见下表▽：计划内停炉工况，项目平均天次最少的五个品牌分别为，海螺创业、广州环投、康恒环境、皖能环保、光大系。项目平均天次最多的五个品牌分别为，浙能锦江、旺能环境、盛运环保、伟明环保、粤丰环保。天次最高的品牌，均值为天次最低的海螺创业6倍左右。b、计划外故障工况18家品牌企业，下属所有焚烧厂，均发生过一天次以上的计划外故障工况。仅有中电新能源、盛运环保、中国天楹、光大系，四家品牌企业，均只有部分下属焚烧厂，发生了一次以上计划外故障工况。详见下表▽：计划外故障工况，平均天次最少的五家品牌，分别为皖能环保、首创环境、海螺创业、光大系、瀚蓝环境。计划外故障工况，平均天次最多的五家品牌，分别为浙能锦江、旺能环境、盛运环保、启迪环境、北控系。天次均值最高的品牌，比天次均值最低的皖能环保，高出20倍。c、计划外停炉工况有四家品牌，北控系、广州环投、启迪环境、浙能锦江，旗下所有焚烧厂都发生过一天次以上的因计划外故障带来的停炉检修。其余十八家品牌，均只有部分焚烧厂发生过一天次以上的计划外停炉。详见下表▽：计划外停炉天次均值最低的五家品牌分别为，粤丰环保、深圳能源、海螺创业、三峰环境、中国天楹。计划外停炉天次均值最高的五家品牌分别为，浙能锦江、盛运环保、北控系、旺能环境、启迪环境。天次均值最高的品牌，比均值最低的粤丰环保，均值天次高出51倍。d、接下来分析细分计划外故障工况焚烧炉故障发生次数，均值最低的五家品牌为，皖能环保、首创环境、圣元环保、三峰环境、上海环境。焚烧炉故障发生次数，均值最高的五家品牌，浙能锦江、旺能环境、盛运环保、启迪环境、北控系。垃圾投料系统故障发生次数，均值最低的五家品牌，皖能环保、上海环境、广州环投、光大系、瀚蓝环境、深圳能源。（后两家均值相同并列第五。）垃圾投料系统故障发生次数，均值最高的五家品牌，浙能锦江、旺能环境、北控系、盛运环保、启迪环境。汽水系统故障发生次数，均值最低的五家品牌，北控系、首创环境、海螺创业、旺能环境、浙能锦江。汽水系统故障发生次数，均值最高的五家品牌，广州环投、圣元环保、中电新能源、伟明环保、盛运环保。烟气净化系统故障发生次数，均值最低的五家品牌，光大系、瀚蓝环境、皖能环保、中节能、首创环境。烟气净化系统故障发生次数，均值最高的五家品牌，粤丰环保、启迪环境、广州环投、中电新能源、海螺创业。总体来说，在三项主工况指标，综合表现相当优越的品牌为，海螺创业、光大系、皖能环保。（至少有两项占据最少前五，且没有指标出现在最多前五）比较优越品牌为，广州环投、康恒环境、首创环境、瀚蓝环境、中国天楹、三峰环境、深圳能源。（至少有一项占据最少前五，且没有指标出现在最多前五）在13类故障细分工况上，综合表现相当优越的品牌为，皖能环保、上海环境、光大系、首创环境。（至少有两项占据最少前五，且没有指标出现在最多前五）比较优越的品牌为，深圳能源、瀚蓝环境、中节能、三峰环境。（至少有一项占据最少前五，且没有指标出现在最多前五）

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