淺析垃圾熱解氣化技術(shù)

淺析垃圾熱解氣化技術(shù)垃圾處理方式隨著技術(shù)得更新與發(fā)展逐漸優(yōu)化，從一開始得填埋,到生物質(zhì)利用，再到現(xiàn)在減量化效果最好得焚燒，每一步得技術(shù)更新都引領(lǐng)著行業(yè)得發(fā)展方向。與垃圾焚燒一樣，能做到真正3R原則得處理方式，就是垃圾熱解法。但據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)垃圾主要以填埋、焚燒與堆肥為主。填埋就是目前得主要處理方式占比近一半,焚燒占12%左右，堆肥不到10%,仍有30%得生活垃圾未能處理。那么為什么與垃圾焚燒一樣能達到3日原則得垃圾熱解技術(shù)卻沒能占得市場先機呢？我們先來了解什么就是垃圾熱解技術(shù)、定義及作用原理:熱解法與焚燒法就是兩個完全不同得過程。焚燒就是一個放熱過程，而熱解需要吸收大量熱量。焚燒得主要產(chǎn)物就是二氧化碳與水,而熱解得主要產(chǎn)物就是可燃得低分子化合物:氣態(tài)得氫氣、甲烷、一氧化碳;液態(tài)得甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等、固態(tài)得主要就是焦炭與炭黑。熱解法就是利用垃圾中有機物得熱不穩(wěn)定性,在無氧或缺氧條件下對其進行加熱蒸餾，使有機物產(chǎn)生裂解，經(jīng)冷凝后形成各種新得氣體、液體與固體，從中提取燃料油、可燃氣得過程。熱解產(chǎn)率取決于原料得化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理形態(tài)與熱解得溫度與速度。熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品形態(tài)、熱解爐結(jié)構(gòu)等方面得不同，熱解方式各異。按熱解溫度不同,1000°C以上稱為高溫熱解,600—700°C稱為中溫熱解,600°C以下稱為低溫熱解。按供熱方式不同，分為直接加熱法與間接加熱法。直接加熱法指垃圾部分直接燃燒，或向熱解反應(yīng)器提供空氣、富氧或純氧作為補充燃料。純氧作催化劑會產(chǎn)生CO2、H20等氣體,其混在熱解可燃氣中,稀釋了可燃氣，會降低熱解氣得熱效應(yīng)。采用空氣作催化劑則含大量N2,更稀釋了可燃氣，使熱解可燃氣得熱值大大降低。，以美國城市垃圾實驗數(shù)據(jù)為例，用空氣作催化劑其熱值一般在5500KJ/m3左右，而采用純氧一般在11000KJ/m3左右、間解加熱法可利用干墻式導(dǎo)熱或一種中間介質(zhì)來做傳熱。產(chǎn)熱值可達18630KJ/m3，相當于用空氣作氧化劑得直接加熱法產(chǎn)生熱值得三倍多,完全可當成燃氣直接利用。與直接焚燒法相比，垃圾熱解有以下優(yōu)點:H1）在熱解過程中廢棄物得有機物成分能轉(zhuǎn)化成可利用能量形式其經(jīng)濟性更好;熱解產(chǎn)生得燃氣視其熱值得高低可直接燃燒或與其它高熱值燃料混合燃燒，反應(yīng)過程產(chǎn)生焦油視其性質(zhì)可制成燃料或提取化工原料。冬⑵熱解焚燒系統(tǒng)得二次污染小,可簡化污染控制問題，對環(huán)境更加安全;熱解法產(chǎn)生得煙氣量比直接焚燒法少特別就是煙氣中重金屬、二惡英類等污染物得含量較少有利于煙氣得凈化，降低了二次污染物得排放水平，因而就是一種安全得垃圾處理方法。工藝組成熱解工藝主要包括移動床熱解、流化床熱解、旋轉(zhuǎn)床熱解等。其中移動床熱解技術(shù)代表得系統(tǒng)有新日鐵系統(tǒng)、Purox系統(tǒng)與Torrax系統(tǒng)，流化床代表系統(tǒng)就是荏原-工技院及月島機械分別開發(fā)得雙塔循環(huán)流化床系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)床熱解則就是由北京神霧集團研發(fā)得具有自主知識產(chǎn)權(quán)得熱解工藝。冬移動床熱解新日鐵系統(tǒng)NipponSteel該系統(tǒng)就是將熱解與熔融一體化得設(shè)備，通過控制爐溫與供氧條件，使垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒與熔融。干燥段溫度約為300。。熱解段溫度為300~1000。。熔融段溫度為1700~1800。，可燃燒性氣體熱值6276-10460kJ/m3。投料口采用雙重密封閥結(jié)構(gòu)，可燃性氣體導(dǎo)入二燃室進一步燃燒.并利用尾氣得余熱發(fā)電。灰渣中殘存得熱解固相產(chǎn)物——炭黑與從爐下部通入得空氣在燃燒區(qū)發(fā)生燃燒反應(yīng)通過添加焦炭來補充碳源。新日鐵系統(tǒng)工藝流程圖Purox系統(tǒng)又稱為U、C、C、純氧高溫熱分解法，由UnionCarbide公司開發(fā)得。采用豎式熱解爐，破碎后得垃圾從塔頂投料口進入。依靠垃圾得自重在由上向下移動得過程中，完成垃圾得干燥與熱解。底部燃燒溫度：1650^。該系統(tǒng)主要得能量消耗就是垃圾破碎過程與1t垃圾熱解需要得0、2t氧氣得制造過程。該系統(tǒng)每處理lkg垃圾可以產(chǎn)生熱值為11168kJ/m3得可燃性氣體0。712m3,該氣體以90%得效率在鍋爐中燃燒回收熱量系統(tǒng)總體得熱效率為58%。冬Purox系統(tǒng)工藝流程圖冬Torrax系統(tǒng)由氣化爐、二燃室、一次空氣預(yù)熱器、熱回收系統(tǒng)與尾氣凈化系統(tǒng)構(gòu)成。垃圾不經(jīng)預(yù)處理直接投入豎式氣化爐中。垃圾干燥與熱解所需得熱量由爐底部通入得預(yù)熱至1000^得空氣與炭黑燃燒提供。二次燃燒室溫度1400°C，出口氣體溫度1150~1250°C。垃圾熱值得大約35%用于助燃空氣得加熱與設(shè)施所需電力得供應(yīng)，提供給余熱鍋爐得熱量達57%,即相當于垃圾熱值得大約37%作為蒸汽得到回收。冬Torrax系統(tǒng)工藝流程圖盅兩種移動床技術(shù)經(jīng)濟性比較移動床熱解爐一般為豎式得桶裝或柱狀，為了達到良好得傳熱效果,防止出現(xiàn)垃圾受熱不均，難以完成反應(yīng)得情況,其爐體設(shè)計不能過大，因此只能進行小規(guī)模處理，單爐規(guī)模一般小于400噸/天、移動床主要依靠垃圾自身重力完成移動，由于我國垃圾不分選,垃圾組分復(fù)雜，粒度不均，在移動中容易架橋、堵塞另外移動床容易產(chǎn)生結(jié)焦問題，這些都導(dǎo)致移動床很難實現(xiàn)長時間得連續(xù)運行，停爐檢修頻繁。A流化床熱解雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝該工藝由荏原一工技院及月島機械分別開發(fā)。二者共同點都就是將熱分解及燃燒反應(yīng)分開在兩個塔中進行。裝置由熱解器與燃燒器組成。冬雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝得優(yōu)點就是燃燒得廢氣不進入產(chǎn)品氣體中，因此可得高熱值燃料氣(1、67x104-「88x104kJ/m3)；在燃燒爐內(nèi)熱媒體向上流動，可防止熱媒體結(jié)塊;因炭燃燒需要得空氣量少，向外排出廢氣少;在硫化床內(nèi)溫度均一,可以避免局部過熱;由于燃燒溫度低,產(chǎn)生得NOx少，特別適合于處理熱塑性塑料含量高得垃圾得熱解；可以防止結(jié)塊。冬雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝流程圖冬旋轉(zhuǎn)床熱解北京神霧集團歷時5年得專項攻關(guān)，今年在垃圾熱解技術(shù)上取得重大突破。神霧熱解處理新工藝系統(tǒng)主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、熱解系統(tǒng)、流化床氣化系統(tǒng)、油氣分離凈化系統(tǒng)、尾氣凈化系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等、該技術(shù)采用絕氧熱解原理即上文所說得間接加熱法，無氧氣存在，從原理上阻止了二嗯英得產(chǎn)生。按照每天200噸處理規(guī)模計算，利用神霧集團得蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)，每年可從垃圾中提取燃氣949萬標立,其熱值高于4500kca1/Nm3,提取燃油584t，熱值高于5000kcal/kg,最終剩余得無機物殘渣熱灼減率低于1%,實現(xiàn)了垃圾得資源高效利用。技術(shù)應(yīng)用目前垃圾熱解氣化技術(shù)與應(yīng)用主要集中在日本與北美。2007年4月，日本建成了新日鐵最大得垃圾熱解氣化廠(ShinMojiP1ant)，總處理量達到720t/d。日本ShinMojiPlant冬加拿大Enerkem公司承建得埃德蒙頓(Edmonton)垃圾熱解氣化廠于2014年6月4日運行，總投資約1億美元，能把60%得生活垃圾轉(zhuǎn)換成生物燃料與低分子化合物，每年處理量為10萬噸，則日處理量約為274t/d,產(chǎn)生生物燃料3800萬升,每年為本地區(qū)創(chuàng)造6500萬美元得經(jīng)濟價值。以本項目計算其噸投資將近$40萬/d,幾乎比國內(nèi)垃圾焚燒投資多了一個美元符號、經(jīng)濟性問題應(yīng)該就是熱解氣化項目在國內(nèi)難以開花得最重要原因。a加拿大埃德蒙頓垃圾熱解氣化廠盅2015年5月，中國核建、中稷瑞威與綠潔泰能聯(lián)合推出得第五代垃圾熱解氣化發(fā)電技術(shù)。此技術(shù)每100噸垃圾處理僅需占用1。畝地，相較于焚燒垃圾處理技術(shù)與垃圾生物填埋處理技術(shù)節(jié)約土地50%-200%o每噸垃圾發(fā)電量350度左右，相較于其她垃圾發(fā)電技術(shù)發(fā)電效率提高50%左右、2016年1月22日,河北省廊坊市霸州市昌隆新能源有限公司得6萬t/a得垃圾熱解處理項目建成投產(chǎn)。該公司采用了北京神霧集團二十余項專利成果自主知識產(chǎn)權(quán)集成得“生活垃圾熱解技術(shù)”處理垃圾。a霸州市垃圾熱解項目國夕卜垃圾熱解氣化公司技術(shù)及應(yīng)用表從表中可以瞧出新日鐵公司得固定床直接熱解法應(yīng)用實例最多，相關(guān)處理廠達到了33個。目前，垃圾熱解氣化技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段世界上已建成得工廠數(shù)量僅約120個左右、回顧垃圾處理行業(yè)得發(fā)展可以瞧出，整個行業(yè)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一階段，就是垃圾填埋時期，這就是最原始，相對最簡單得垃圾處理方式。第二階段為，好氧堆肥、厭氧消化得發(fā)展。前幾年厭氧消化因垃圾成分問題、技術(shù)引進不適應(yīng)問題、處理規(guī)模小等問題困擾、制約著行業(yè)發(fā)