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垃圾热解气化技术在城镇生活垃圾处理中的应用

2017-03-16 10:39:14来源:浙江泰来环保浏览:评论:0

  解气化工艺作为一种新型的焚烧处置工艺,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%。

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  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,经济环保的中小吨位垃圾处置技术装备将成为城镇环境基础设施建设的首选。本文从立式旋转热解气化技术原理出发,针对该技术的特点及其主要应用情况进行一定的分析及阐述,为未来城镇的垃圾处理技术转型提供参考,并结合当前市场的实际情况对其产业化前景做出预测。

  1. 立式旋转热解气化技术介绍

  1.1 技术原理

  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℃。与传统炉排炉技术、流化床技术将垃圾进行直接燃烧不同,泰来环保自主研发的“立式旋转热解气化技术”利用热解气化技术原理采用二段式处理工艺,先将垃圾在一燃室进行热解气化,再将气化后产生的小分子可燃气体在二燃室进行富氧燃烧。由于二燃室燃烧的是小分子可燃混合气体,燃烧温度高,其产生的污染物,如:SOx、NOx、二恶英、重金属等含量极少非常少,尤其是飞灰量不到垃圾量的1%,远低于炉排炉技术、流化床技术所产生的飞灰量,大大减轻了垃圾处置对环境造成的二次污染,同时也降低了尾气处理的成本。具有显着的环保优势及经济优势。

  1.2 工艺流程

  垃圾热解气化(资源化)处置系统主要包括:接收与进料系统、热解气化炉系统、余热利用(发电)系统、烟气净化处理系统、灰渣处理收集系统、垃圾渗滤液处理系统、自动控制系统等。

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  垃圾由收集车送至热解气化处置厂,通过卸料门卸入垃圾贮坑。热解气化所需的空气从垃圾贮坑内抽取,使其呈负压状态,防止臭气外逸。垃圾在贮坑内经由5~7天的堆存发酵后由行车抓斗吊入步进式给料机后均衡水平地推入垂直料仓内,经双辊加料装置送至一燃室进行热解气化。燃尽后的结焦状残渣受到一燃室底部的一次供风冷却,经一燃室炉排的机械挤压、破碎成100mm以下的块状物排出至一燃室炉底的水封槽内,最后通过湿式出渣系统排出。处置后产生的具有类陶瓷体特性的残渣可直接作为制砖材料、路基使用或进行卫生填埋处理。

  在一燃室内热解气化后产生的小分子可燃气体(如氢气、一氧化碳、甲烷等气态烃类物质)进入二燃室经二次风补氧充分燃烧,温度控制在950℃~1100℃,烟气停留时间大于2秒,有效控制二恶英的合成。燃烧后的高温烟气可通过余热锅炉进行热能回收,产生的高温蒸汽可用于发电或供热。

  经余热利用后的烟气,温度降到200℃左右流入脱酸塔与喷入的氢氧化钙和水接触,除去烟气中的有害酸性气体;再通过烟道喷入活性炭进入布袋除尘器,活性炭充分吸附烟气中的重金属和少量二恶英等有害物质,最终的烟气排放优于国家标准及欧盟标准。

  2. 市场应用

  自2002年第一台25t/d立式旋转热解气化医疗废弃物焚烧炉的研制并成功应用后,该技术便开始走向产业化道路。经过十余年的努力,热解气化技术已经作为一种新型的垃圾处置技术被推向废弃物处置市场,为国内的垃圾处置提供了一种新的选择。目前,该技术已在城镇生活垃圾、医疗垃圾、水泥窑协同处置产业废弃物等项目中得到了成功的应用。

  2.1 国内市场应用

  受经济、地域、人口等因素的制约,部分地区(如中小城镇、海岛地区)的垃圾处理面临着分类不明确、处理不及时、处理技术落后等问题,甚至于出现了“垃圾围城”的现象。中小城镇垃圾污染问题和相应规模垃圾处置设备缺乏的矛盾逐渐显现。热解气化炉恰好弥补了中小吨位垃圾焚烧处置技术设备的空白,在中小吨位的垃圾处置项目中凸显优势。典型海岛地区舟山市嵊泗县嵊山镇生活垃圾处置项目选用泰来环保25t/d热解气化炉,项目建成启用后可有效保护和改善生活及生态环境,防治污染,改变传统发展模式,使经济发展与环境保护相协调。

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  浙江舟山市嵊泗县嵊山镇生活垃圾处置项目25t/d

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  山东济南生活垃圾处置项目 2*100t/d

  济南生活垃圾处置项目采用两台100t/d的炉型进行处理,年处理生活垃圾73000吨,垃圾处理过程中每小时可产生蒸汽6吨,蒸汽年产量可达52560吨。如今,该项目已稳定运行近十年,处理生活垃圾的同时,可将产生的蒸汽供应给周边厂区/住宅区,经济效益良好。

  热解气化技术适用性广,既能处理生活垃圾,也能处理一般工业垃圾及市政污泥,目前国内许多县域城市在生活垃圾处理时指定采用热解气化技术,采用PPP模式建设。由于该项技术显着的环保性,在处理生活垃圾时深受当地政府及老百姓的欢迎,项目落地阻力小。2016年7月,泰来环保与浙江衢州龙游县正式签订生活垃圾热解气化发电PPP项目特许经营协议,这标志着热解气化工艺作为新一代的垃圾处置技术,以PPP模式应用于固废处理领域已被政府广泛认可。

  2.2 国外市场应用

  着眼海外市场,热解气化技术在欧洲和日本等发达国家已有近10年的商业化运行经验,其显着的环保优势已被中东、东盟、南亚、拉美等国的政府广泛接受。立式旋转热解气化技术也凭借其显着的经济、环保优势走向海外市场,成为上述地区国家大力发展城市环境基础设施建设的首选。

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  德黑兰生活垃圾热解气化发电示范项目(2*100t/d+3MW)

  另一方面,国家对节能环保等战略性新兴产业给予了极大的支持,在中国政府倡导“一带一路”,鼓励拥有核心技术装备企业走出国门的背景下,国内企业自主研发的垃圾热解气化技术装备在海外市场也将拥有更为光明的未来。

  3. 结语

  以垃圾热解气化代替燃煤,不仅节约了煤(不可再生能源)的消耗,在一定程度上降低碳排放及二次污染,更重要的是实现了垃圾的资源化再利用,将垃圾本身蕴含的能量用于发电或者供热,充分体现了可持续发展战略的落实。相较于普通的焚烧或填埋处置,对垃圾进行热解气化处置更有利于促进目标产物高值化,抑制其它产物及污染物的生成。显着的环保优势使得该技术被越来越多的国家、政府接受。

  尽管该技术在国内外已有多个成功运行案例,但就当前情况而言,我国在垃圾热解气化技术推广方面明显落后于发达国家,垃圾热解气化处置在其产业化应用上仍处于起步阶段。事实上,国内的企业已拥有自主研发的垃圾热解气化技术,其处置后的排放标准能达到国家标准和欧盟标准,而且和发达国家的热解气化技术相比,更能凸显其经济优势。因此,在大力开展垃圾热解气化技术的研究和创新的同时,也应当加强自有技术的推广应用工作。

 

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