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城市垃圾热解气化方案

前言：

垃圾无时无刻不伴随着人类社会生活而存在，垃圾处理也是一个随之不断变革、持续发展的行业。从另一个角度讲，在技术条件足够完善的情况下，垃圾是一种永不枯竭的可利用型资源。本文着重介绍一种新型垃圾处理技术，该技术不仅能有效克服目前国垃圾处理技术的环保缺陷，还能够同时获得几倍于前者的经济效益，真正实现变废为宝，引领未来垃圾处理行业发展方向。

一、国垃圾现状与亟待解决的问题

1. 伴随着城市化进程加快，全国各地垃圾产生量急剧增加。根据2009年中国城

市建设统计年鉴报告，全国655个设市城市生活垃圾清运量由1980年的3132万吨增加到2008年底的1.52亿吨，平均每年增长速度约为9%。我国目前的垃圾年产量占全球比重已经超过30%，中国已经成为“垃圾围城”最严重的国家。 2. 城市垃圾的处理水平偏低。很多地方采取露天堆放、自然填沟和填坑等原始方

式消纳城市垃圾,部分河流沿岸成为天然垃圾堆放场。该种处理方式对土壤、河流、地下水、大气等都造成了严重的影响和危害。

3. 国城市垃圾无害化处理设施极度缺乏,已建成的垃圾处理设施又有相当部分达

不到国家环保标准，大多数城市的垃圾对环境的污染日趋严重。5亿多平方米的城市地面被垃圾侵占，每天向大气释放多达100多种有害、致癌气体。 以北京市为例，目前全市日产垃圾18400吨，其中90%为填埋处理，每年约占用土地五百亩。在这种处理方式单一、有效的垃圾分类又较难实现的情况下，没有高效能技术和设施的建设应用，四年后北京就将面临垃圾无法处理的局面。上海市全市日产垃圾近2万吨，在全市垃圾处理厂超负荷运行的情况下，按目前现有的处理能力，到2020年，全市混合垃圾处理能力及资源化处理能力缺口总计将扩大到约11700吨/日。可见，对城市垃圾实施有效处理,改善城市卫生环境，实现垃圾减量化、无害化、资源化已成为保障国计民生的重大问题。日前住房和城乡建设部、环保部等15部委联合制定的“关于推进城市生活垃圾处理工作的意见”（以下简称“意见”）已报国务院审批，于2011年初下发。“意见”出台后，将大力推动城市生活垃圾处理工作，同时城市生活垃圾处理也将成为地方政府城市管理考核的重要容。

二、国垃圾处理技术简介

目前国垃圾处理主要使用以下几种技术：

1. 卫生填埋处理：这种方法是大量消纳城市垃圾的有效措施。但占地面积大，使

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用年限短，垃圾分解速度慢（10-20年），填埋区易产生沼气、含毒污水，对空气、土壤和地下、地表水产生污染。大城市周边由于土地资源紧，更限制了此类方法的应用。

2. 堆肥处理：该方法通过微生物的生化作用，将垃圾中的有机质分解腐烂，转换

成肥料。但该法对垃圾成分有较高要求，产品肥效低、制造期长，不适应城市生活垃圾的迅速增长。堆肥法对塑料、金属等减量程度不高，后续处理量大，运行费及垃圾转运费用高。由于国未能实现有效垃圾分拣，垃圾中含有重金属和有毒化合物等污染物，导致此种肥料不能进入食物链，因此堆肥产品尚面临销路问题。

3. 垃圾焚烧发电：该法是指使用特殊的垃圾焚烧设备,以城市工业和生活垃圾为

燃烧介质,在对垃圾进行焚烧处理的同时,利用其产生的能量发电的一种新型发电方式。直接焚烧法可实现城市生活垃圾的减容化和资源化。但其致命缺陷是其焚烧产物中的SOX、NOX、HCl、粉尘和残渣中的重金属。特别是氧化反应产生的剧毒有机物二噁英含量较大。

以上三种垃圾处理方式中，当前发展最为迅速的是垃圾焚烧发电。与其他处理方法相比，垃圾焚烧发电具有占地少、能最大程度减害化、资源化利用程度高等优点。但其面临的主要问题表现为：

? 直接引进国外成熟的垃圾焚烧处理技术价格昂贵，从投资经济性的角度来

看，国典型的引进日处理量1000吨的垃圾焚烧电厂总投资将达5-7亿元人民币，普通城市很难承受。同时垃圾厂运行成本也较高，需要高额的政府补贴。

? 中国的生活垃圾大多为没有经过分拣含水量高的厨余垃圾，不同的地方垃

圾的组成与特性也呈现较大差异。而国外成熟技术主要针对当地热值较高、含水率较低的生活垃圾而言处理效果好，在面对中国生活垃圾的焚烧处理效果却不尽理想。

? 无法实现真正的“清洁”焚烧。国垃圾焚烧厂燃烧温度标准在850度焚烧

排放的烟气中含有SO2、HCl、HF、Hg、Pb、Cd、NOx、二噁英和重金属等多种有害有毒物质，会造成严重的二次污染。

? 生活垃圾焚烧发电效率有待提高。中国垃圾焚烧厂普遍都在掺煤燃烧。国

家规定允许的掺煤量为20%以下，而实际很多厂子都超过30%，甚至有的达到40%以上，以这种方式发电再去享受国家的补贴电价，严重降低了垃圾处理厂的经济效益和社会效益。

三、垃圾热解制气技术简介

1. “热解”说明

热解在英文中使用“Pyrolysis”一词，在工业上也称为干馏。它是将有机物

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在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：

a) 以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体； b) 在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在的可燃油； c) 纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解过程。

垃圾的热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解是吸热过程。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的主要产物是可燃的低分子化合物：气态的氢气、甲烷、一氧化碳；液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭和炭黑。热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。

垃圾热解气化是将含有有机可燃物的垃圾在缺氧的条件下利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的CO、H2、CH4等可燃气体。其抑制二噁英的途径主要有：?减少了二噁英前体物的生成?垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂。同时垃圾的热解气化还有其优点：?制备出可燃气体。?热解气体燃烧时空气过剩系数较低，能大大减低排烟量、提高能量利用率，降低NOx排量、减少烟气处理设备投资和处理费。

现有国际国热解技术研究主要停留在等离子体快速热解工艺，这种工艺运行成本非常高，现在还无法做成大型化的工业装置。本公司设计建造的装置突破了现有研究方向，实现了热解装置工业化首次运行。 2. 城市垃圾分级热解气化处理技术简介

在充分分析中国垃圾品质和生物质快速热解设备的基础上,针对城市垃圾与生物质的不同，我们创新出一套低成本、适合中国国情的城市生活垃圾热解气化的清洁综合利用技术。该项技术以循环流化床分级热解气化技术为核心,配以烟气干燥、特殊的进料和排渣系统,并从源头上对二噁英的污染进行了有效地控制，从而实现垃圾资源化利用。

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