垃圾分類為城鎮生活垃圾處理提供了一種新思路－垃圾熱解氣化技術

常富龍 楊文智 李朝暉

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1 生活垃圾處理的方式及發展歷程及現狀

垃圾處理的方法概括來說主要是填埋法、熱處理法、生物法、物理分離法。

近十年來我國的主要的大中城市以及沿海地區垃圾處理各普遍采用焚燒的方式，但采用焚燒的方式處理生活垃圾能夠獲得盈利一般需具備500-600t/d 的處理規模。這就導致焚燒技術雖然在我國的大城市成熟應用，但是在更為廣大的縣級城市較難應用。

垃圾分類為城鎮生活垃圾處理提供了一種新思路—垃圾熱解氣化技術，并為熱解氣化方式處理城鎮生活垃圾掃清了最后一道技術障礙。

2 國外生活垃圾處理的方式及發展歷程

2005 年6 月開始，德國禁止原生垃圾直接填埋，規定只有經過無害化處理，可燃物小于10%的垃圾才可進行填埋處理。

美國1901 年就提出了垃圾焚燒處理的方式。但是由于垃圾焚燒的煙塵無法控制，所以一直都沒有得到廣泛應用。到了上世紀60 年代這種方法才得到了推廣和普及。[1]2007 年美國有87 座垃圾焚燒發電廠，每天焚燒處理垃圾9．5 萬t[2]。

國外生活垃圾處理經歷了填埋、焚燒，焚燒雖然技術成熟，但是二噁英的產生對人體的危害較大，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而采用一種新型垃圾熱解氣化處理技術。

3 熱解氣化技術的基本原理及優點

熱解是在無氧或缺氧條件下，利用熱能使有機成分發生化合鍵斷裂、異構化和小分子聚合等反應，由大分子有機物轉化為小分子燃料氣、焦油和焦炭的過程。熱解產生的氣體呈中性，在無氧或低氧條件，可以杜絕二噁英類物質的產生。熱解過程如下：

垃圾中有機成分在還原氣氛下與氣化劑（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。通過自身熱解所產生的能量，在常壓或加壓情況下，使垃圾中有機物轉化為可燃氣體，燃燒掉，剩余物以灰渣排出。氣化過程主要發生的反應包括：

C+O2---CO2

2C+O2--2CO

C+H2O--CO+H2

C+2H2--CH4

CH4+H2O---CO+3H2

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，而且熱解氣化處理能夠有效抑制二惡英的產生。

4 垃圾分類為熱解氣化方式處理城鎮生活垃圾掃清了最后一道技術障礙

（1）垃圾原料的熱值：垃圾原料的熱值隨地域不同有比較大的差別，垃圾熱值是衡量垃圾中有可燃物含量的一個重要標志，是垃圾裝置設計及運行的依據，也是決定熱解工藝的關鍵參數。根據熱量衡算，垃圾進爐低位發熱量應達到6280kJ/kg，考慮到整個焚燒工藝系統的經濟性，業內人士提出7000kJ/kg 經濟熱值的觀點[3]。

（2）未進行垃圾分類的生活垃圾熱值依據地域和經濟生活水平的不同有較大的差異，含水率高(約為40%-60%)，熱值低（850kj/kg-1650kj/kg）進行焚燒和熱解都存在難度。

（3）分類后垃圾熱值直接影響到熱解效果，而垃圾的熱值也與垃圾中各類有機物和無機物所含熱值與所占比例有關。

（4）垃圾分類將提升燃燒熱值，生活垃圾中的瓜果皮廚余物含水量很高，會垃圾整體燃燒不充分，熱量釋放不完全，通過分類去除可以解決這一問題。目前全國主要城市已實施垃圾分類，垃圾進行熱解的技術條件已經具備。

（5）垃圾原料中的水分含量的增加，干燥所需要的熱量也增加，從而使熱解效率低。垃圾分類后，餐廚垃圾作為生活垃圾的一類單獨分類后，生活垃圾含水率明顯降低，熱值提高，熱解過程更加穩定。

5 城鎮生活垃圾處理的現狀，采用焚燒發處理存在困難，熱解氣化是最經濟和有效的處理方式

（1）由于農村和城鎮由于居民比較分散，很難建立起大型焚燒發電廠，且投資巨大。

（2）垃圾分類后，熱解氣化裝備可因地制宜的解決農村和小城鎮生活垃圾，無需要進行多次轉運從根本上有效的防止轉運過程中的二次污染，節約運輸成本。

（3）焚燒發在減量化發揮出明顯優勢，但是在煙氣處理過程中容易產生二噁英，熱解氣化在在無害化處理二噁英方面有明顯優勢。

6 國家大力推廣熱解氣化處理方式和裝備

2017 年12 月28 日，工信部、科技部聯合發布2017 年第61號公告，正式發布《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》中小型規模垃圾處理裝備入選推廣目錄。

目前，熱解氣化為生活垃圾的無害化處理的有效方式，焚燒垃圾為應急措施和事后補救，垃圾分類為資源利用的處理模式在全國范圍內大力推廣。中節能（唐山）環保裝備有限公司已經實施的小噸位垃圾熱解氣化設備已成熟應用于海島和鄉鎮生活垃圾處理，煙氣排放指標符合《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485—2014)，且解決了二噁英類和重金屬污染問題，是目前處理城鎮生活垃圾的一種很好的解決方法，垃圾分類的實施使為小型熱解氣化設備在城鎮實施提全面實提供了條件，可大力推廣。