熱解氣化技術在農村生活垃圾處理中的優勢

文_楊超 中節能環保裝備股份有限公司

目前，我國很多農村的垃圾處理仍采取簡易填埋或者安全填埋等方式，距離垃圾治理的“無害化、資源化、減量化”目標還存在較大距離，因此迫切需更加高效環保的新技術來解決農村這種小型化垃圾處理問題。本文主要就農村生活垃圾處理的技術路徑進行探討，闡述了熱解氣化技術在農村垃圾處理中的優勢。

1 農村生活垃圾處理面臨的主要問題

由于區域特點的不同，農村垃圾處理技術與城市有較大差異。一是農村地區垃圾處理規模較小。與城市垃圾焚燒發電廠動輒上千噸以上的處理規模不同，農村垃圾處理設施的處理規模大多數僅為幾噸或幾十噸。二是農村垃圾處理的半徑較近。我國大部分縣市的平均距離在70km左右，鄉鎮的數量約為10～15個，因此有將近半數的鄉鎮運距在30km以上，因此農村垃圾更多地需要進行就地無害化處理。三是農村垃圾處理技術處理效果較差。農村垃圾處理過程中由于垃圾成分復雜、排放不達標、技術不規范等容易造成水、空氣環境二次污染。四是農村垃圾處理資金較少。一直以來農村地區政府財政能力較弱，政府用于環境治理的資金投入相對較少，也是農村垃圾處理無法回避的問題。

總之，處理規模小、處理距離較近、處理效果較差、處理資金較少是制約農村生活垃圾技術處理發展的四大難題，與其對應，選擇占地面積較小、排放清潔環保、技術經濟性高的小型化垃圾處理技術就成為不二選擇。

2 農村垃圾處理技術對比

我國農村地區目前常見的填埋、堆肥、焚燒、熱解氣化四種垃圾處理方式主對比見表1：

表1 四種垃圾處理方式的對比

農村垃圾終端設施處理距離較近，不適合興建較大的焚燒發電廠，焚燒技術投資較大，更適合在城市推廣應用。熱解氣化和堆肥技術更適用于小型化生活垃圾處理項目，并且其設計相對簡單，十分適合處理規模小的農村垃圾處理。

在處理效果方面，農村簡易填埋的處理方式惡臭污染較重、需要處理填埋氣和滲濾液、對地下水和土壤有威脅。堆肥技術適用于有機質垃圾處理，具有一定的局限性。相比之下，熱解氣化技術滿足處理規模較小、占地面積較小、排放清潔環保、技術經濟性高等要求。

近年來，垃圾熱解氣化技術在農村地區使用較多，使用的設備多為處理2～10t/d的小型設備。隨著固體廢物熱解研究步伐的加快，熱解氣化技術有望在鄉鎮垃圾處理市場上實現較大增長。

3 熱解氣化技術介紹

3.1 技術發展歷程

近些年，美國、德國、日本等發達國家為了解決城市生活垃圾焚燒處理過程中產生二噁英類毒性物質的問題，讓垃圾的干燥、高溫分解、氣化和燃燒等每一個單一的過程不在同一反應器中進行。與常規的層燃式垃圾焚燒技術相比，此種技術的煙氣量大大減少，所需的煙氣凈化裝置規模較小，而且部分細灰能夠以熔融態排出，但是對灰渣的處理不夠徹底，大部分灰渣不能以熔融狀態排出，導致減容、減量程度低，部分有害物質沒有遭到完全破壞或得到無害化處理。后來進一步開發了垃圾氣化熔融技術。該技術包含有垃圾在450～600℃溫度下熱解氣化和含碳殘渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程。熱解氣化技術被廣泛地認為是21世紀的新型垃圾處理技術。

3.2 技術簡介

垃圾熱解氣化技術可以為幾乎任何類型的固體廢棄物處理提供系統解決方案。利用熱解氣化技術將固體廢物轉換成可燃氣體。獨特的模塊化設計實現靈活應用，安裝簡單，易于操作。這種新一代的垃圾轉化能源系統是最為高效，是處理較偏遠區域垃圾的環境較為友好的方式。

3.3 技術原理

垃圾熱解（裂解）過程是垃圾在高溫、缺氧的條件下，物料中的含碳有機物發生熱化學分解，生成燃料（氣體、液體和炭黑）的過程，該過程是一個復雜的化學反應過程。包括大分子鍵的斷裂、異構化和小分子的聚合等反應，最后生成各種較小的分子。

垃圾氣化是將垃圾中有機成分在還原氣氛下與汽化劑（氧氣、二氧化碳、水蒸氣等）反應生成可燃氣體（氫氣、一氧化碳、甲烷等）、焦油和灰渣的過程。通過部分燃燒反應放熱或外加熱提供氣化所需的熱量，在常壓或加壓情況下，使垃圾中有機物轉化為可燃氣體，剩下的焦油和灰渣排出。

氣化過程主要發生的反應如下。

以上反應均為可逆反應，氣體產物中可燃組分（一氧化碳、氫氣、甲烷）的含量取決于反應溫度、壓力及反應物的濃度。通常情況下，碳和氧氣的放熱反應提供生活垃圾氣化過程所需的能量。

4 配套裝備介紹

中節能環保裝備股份有限公司運用最新的垃圾熱解氣化技術開發的小型化垃圾處理裝備，具有運輸方便、處理范圍大、設計靈活、生態環保等特點，是目前農村屬地化小規模生活垃圾處理的最佳先進裝備。

4.1 裝備特點

原料適應化。采用間歇式熱解，除生活垃圾、工業廢料外也可處理填埋場腐熟垃圾。廢料要求較低，低位熱值大于3300kJ/kg即可。

設計模塊化。規模在2～400t/d，占地面積小，安裝、操作簡單方便。

成本低廉化?？沙掷m穩定運行，單次啟動后，無須添加任何輔助燃料，總體運行成本低。

技術高端化。獨特爐排設計。熱解效率高，氣化均質，操作性強。采用獨特的二燃室及管路走向設計。

排放無害化。熱解氣化過程在低氧或無氧條件下進行，減少了二噁英前驅體的生成。排放達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB18485-2014。

處理減量化。體積減小85%～95%，重量減少約95%。

4.2 裝備工藝（詳見圖1）

5 結語

針對農村地區垃圾處理規模小、處理距離較近、處理效果較差、處理資金較少的特點，技術可靠、費用合理、生態環保、規模靈活的熱解氣化技術是破解當前農村垃圾處理困局的有效方法。未來，熱解氣化技術將憑借其得天獨厚的優勢，在農村垃圾處理市場中占據主流，提升農村人居環境，實現美麗鄉村，推動農村經濟的可持續發展。