城市生活垃圾处理技术在国外已相当成熟,近几年在国内也有长足的发展。目前国内垃圾处理主要使用以下几种技术:

卫生填埋处理

工艺相对简单;

处理量最大;

运行费用相对较低。

垃圾分类要求高;

场址受限,占地大;

使用期有限,管理要求高;

有氧分解产生渗漏和气体污染。

后患无穷。

垃圾堆肥

处理量大;

建设运营成本适中;

技术简单,有机肥再利用。

浪费土地资源;

产生危险因素多;

后续管理时间过长;

填埋区渗漏液处理成本高。

政府负担大;

仍需逐年投入。

垃圾焚烧

占地面积小;

地面无害化程度高;

减容减量好,70%~80%;

焚烧产热再能源化。

投资大,运转费用高;

垃圾热值低不能利用;

尾气处理难;

仍需要填埋场。

加剧政府负担;

需要大额补贴。

热解气化技术

占地面积小;

设备成组灵活,运行成本低;

建设周期短(从设计到投入使用约12个月即可);

做到了物尽其用,资源化产品价值高,市场广阔。

管理水平要求高;

操作要求、保养条件相对较高。

政府一次性投入;

自身可维持运转;

可收回投资并有盈余。

由对比表(热解气化技术与焚烧法的对比,下文将详细阐述)可知:热解气化技术是实现垃圾处理无害化、减量化、资源化(国家垃圾处理要求)最行之有效的方法。热解气化技术可高效及时地将生活垃圾全部减量化、无害化、资源化处理利用完毕,且彻底杜绝二次污染,节约大量的土地资源。

垃圾热解指将垃圾在无氧或缺氧条件下加热分解产生(氢气、一氧化碳、甲烷及其他烃类等)可燃气体、(有机酸、焦油等)有机液体和炭黑等物质的过程,在相同热解条件下,不同物质其热解的速率、热解的温度等各不相同,垃圾热解的主要温度区间在250℃-650℃。

焚烧是在氧化气氛下反应、放热过程,主产物为二氧化碳和水。热解气化是在还原气氛下反应、吸热过程,主产物是可燃低分子化合物。

二者区别如下:

1)热解气化技术装置投资低于焚烧发电,但是燃气效益是焚烧发电的一倍以上;

2)热解气化技术没有焚烧发电中的大量无效热散失,热解垃圾发电热效率在80%以上;

3)焚烧方法难解决的高含水生物质垃圾,热解气化技术都可以充分利用,所含有机质可以完全热解制气;

4)热解气化经高温熔融分离后的灰渣可回收利用作为建筑材料或冶金工业添加剂,从根本上解决二恶英生成问题,杜绝飞灰、铅、汞、镉等重金属二次环境污染,无有毒固体物质生成,有效改善城市居住环境;

5)热解气化技术无垃圾焚烧处理后超重有毒物质的排放,减少1800元/t 左右的危废处置成本;

6)热解气化技术既可以处理城市垃圾又可以处理工业垃圾,热解气化项目可建立在市郊或工业区附近,就近处理。

热解技术

垃圾前期发酵7天,仅减重20%,同时增加垃圾渗滤液,是恶臭气味的主要来源

垃圾直接通过自有高温烟气螺旋烘干减重30%以上,全封闭处理无异味

废水“渗滤液”需要严格处理,COD和氨氮排放要符合国家标准,增加处置成本

“渗滤液”全部回喷热解装置内,污染物和垃圾一起热解气化,无外排,无需后续处理。

废渣含量大于3%,焚烧必须填埋在特殊地点,或送到熔炼炉

废渣含量小于2%,可用于生产免烧砖,或水泥添加物

大量的重金属物质,二噁英,危废需要进行危废填埋,焚烧厂需要建80米以上的大烟囱

热解过程是隔绝空气,没有外排烟气,垃圾中的有机物全部转为燃气,转化过程无二噁英产生,重金属被高温固化,装置无烟囱

金属残留

氧化金属

非氧化金属

能源生成

电、蒸汽、热水

电、蒸汽、热水、燃油有些情况有

发电(未分选40%,含水垃圾)

1t垃圾最多可发电300度

1t垃圾发电500度,如果日处理1000t以上,采用燃气-蒸汽循环发电,效率可以提高50%~58%,1t可发电750度电

工程更改

综合设计:需要重大修改

模块化设计:更容易修改

运行费用

运行费用高(燃料焚烧、废水处理设施)

运行费用低(自我循环,无废水)

市政垃圾处理

未分选的市政垃圾,RDF

未分选的市政垃圾,RDF,分选后的市政垃圾(高热值废物),已填埋后的市政垃圾(带土壤)

生产能力

通常一年10000t起

1)垃圾减量效果显著;

2)抑制二噁英前体物生成,无害化彻底;

3)制备出可燃气体,实现能源的循环利用;

4)大规模封闭式生产线,不会影响周边环境;

5)消除了飞灰污染。

6)工艺系统和设备适应能力强。

1)大量热解气

含有有机可燃物的垃圾在缺氧条件下经热能作用发生化合健断裂,从大分子的有机物转变为小分子量的CO,H2,CH4等可燃气体。

每吨垃圾热解净化后可产生1000立方米大于1500Kcal的中热值工业燃气,可以发电自用或上网。

日处理1000吨的城市垃圾,每年可得3.65亿立方米工业燃气,约折合7000万立方米天然气。

2)少部分热解焦油。

3)少部分热解焦炭:热解炉进料的5~10%左右。

热裂解系统进料

热裂解产物

垃圾变能源

市政垃圾

医疗废物

橡胶和轮胎

电子废料

沼气、木头

有机污泥(污泥、油、废纸浆)

有机污泥

固体燃料

土壤修复

污染的土壤(二噁英、油、汞、有机物)

清洁土壤

热解垃圾变能源

垃圾热解气化发电技术在中国还处于起步阶段,在欧美发达国家已经是成熟技术并且运用十几年。

1)资源化效果最好:生活垃圾经分选工序先将可气化物、有机物、土份及不可气化物彻底分类。可气化物去热解气化炉,有机物发酵产沼气,热解气化+沼气发电,余热用于发酵罐保温,土份和不可气化物无机物制砖。资源化利用率最为彻底,可达到100%。

2)减量化显著:热解气化工艺处理后,气化强度大,土份和不可气化物再加上气化后的灰渣100%制砖,整个处理工艺流程无需填埋。

3)垃圾灰中残炭含量低:固体灰渣排出过程简单。

4)无害化彻底:从源头上避免产生二恶英,实现了反应器内部分脱硫,简化了净化过程,生成气中含有大量:氢气、甲烷和一氧化碳,热值高,适合做燃气。

5)可实现清洁化生产有利于环境保护:所有生产过程均封闭,可以清洁生产,所产生可燃气体、液体、废渣全部综合利用。通过设置垃圾预热干燥和渗透液高温热解干燥,解决了国内垃圾含水量过高和渗透液无害化处理的难题。

6)运行费用低:筛上物经热解气化方法处理,产生的可燃气经过净化、提纯、压缩成型可用气体管道输送,因此运行费用相对较低。

7)处理工艺可实现大规模连续生产、且实现了全封闭,不影响周边环境:专业化设计的生产设备,可以组成各种规模的生产线,生产线设施全部封闭,并全部采用自动化控制。

垃圾热解气化工艺作为一种新型的焚烧处理工艺,其经济环保的特性正在逐渐吸引市场。目前,国内省会城市及大部分地市级城市的生活垃圾多采用填埋及炉排炉、流化床焚烧发电技术进行集中处理,县级城市的生活垃圾大部分以填埋为主,无害化处理率较低,焚烧发电的比例不足10%。

随着生态文明建设的快速推进,为满足新型城镇化建设过程中生活垃圾处理的需求,经济环保的热解气化+沼气发电工艺将成为城镇垃圾资源化处理利用与环境基础设施建设的首选。

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