陳德珍：熱解氣化技術(shù)在生活垃圾領(lǐng)域的難點與破解思路

時間：2019-12-27 09:00

來源：中國水網(wǎng)

作者：王馨

垃圾分類和“無廢城市”的倡導對垃圾處理技術(shù)選擇和處置要求帶來了巨大的挑戰(zhàn)，焚燒、厭氧唱主角，熱解、氣化、堆肥等技術(shù)百花競放，各種技術(shù)“博弈競合”已成為現(xiàn)實。在“2019(第十三屆)固廢戰(zhàn)略論壇”上，同濟大學熱能與環(huán)境所所長陳德珍從技術(shù)角度詳細講解了熱解氣化工藝在生活垃圾領(lǐng)域應用過程中一些技術(shù)難點和破解思路的深入思考。

陳德珍

陳德珍表示，目前大城市的垃圾焚燒項目基本已經(jīng)建設(shè)到位, 并建立了成熟的商業(yè)模式，然而小城市及縣域的垃圾問題尚未解決，大型的焚燒項目并不合適這些地區(qū)。

大量工業(yè)垃圾的回收利用效應減弱，開始尋求更清潔和更加資源化的處置方法，同時我國的垃圾分類漸呈星火燎原之勢，這些條件都為廢棄物的熱解氣化處理提供了契機。

熱解、氣化、焚燒的區(qū)別

陳德珍指出，生活垃圾仍是一種潛在的可再生能源，應該被清潔利用。生活垃圾如果做焚燒處理，原始污染物濃度很高，適合回收熱能發(fā)電或者供熱。如果進行氣化處理，則有機會降低本底污染物濃度，甚至可以得到清潔氣體用于發(fā)電。而如果熱解處理，垃圾等有機廢物經(jīng)過處理后可以得到諸如油、可燃氣體、生物炭這樣的資源，是一種資源化處理。

在陳德珍看來，熱解氣化技術(shù)在生活垃圾領(lǐng)域的應用主要有以下三個關(guān)鍵點：

1、熱解技術(shù)應用于生活垃圾處理領(lǐng)域的主要目的是將不均勻的垃圾“均勻化”，而不是回收“油、氣、炭”。

2、均勻化以后的成分油氣和炭，可以采用成熟的燃氣燃燒或者煤炭燃燒等技術(shù)來處理。

3、實現(xiàn)生活垃圾有組織的熱解是成功氣化及可控燃燒的關(guān)鍵。

熱解與焚燒

陳德珍表示，目前國際上的成熟工藝及案例證實，在垃圾焚燒過程中，一定要利用熱解這個環(huán)節(jié)將不均勻的廢物均勻化，整個工藝才能實現(xiàn)。

例如國際上著名的themoselect 工藝流程，利用熱解將廢物變成氣體(油、氣混合物)和炭兩股均勻物流，油、氣混合物用等離子體炬進行重整、去除焦油，炭用純氧進行氣化熔融。

Themoselect 工藝流程圖

再例如德國EDDITh技術(shù)流程，利用熱解將廢物變成氣體(油、氣混合物)和炭兩股均勻物流。油、氣送入燃燒室燃燒給系統(tǒng)供熱，炭進行分選，回收金屬、玻璃等，實現(xiàn)資源化。

德國EDDITh技術(shù)流程圖

陳德珍表示，目前國內(nèi)熱解技術(shù)也在迅猛發(fā)展，其中利用炭催化重整焦油、將焦油轉(zhuǎn)化為可燃氣是一種非常具有前景的技術(shù)。

氣化與焚燒

氣化和焚燒一樣，也需要以熱解為基礎(chǔ)，帶有熱解步驟的兩步氣化比直接氣化更具有優(yōu)勢。

關(guān)于氣化和焚燒的環(huán)境效益，陳德珍用焚燒和氣化兩種工藝分別對1000 ton/d的垃圾的處理效果作對比，數(shù)據(jù)顯示，氣化熔融工藝可以使垃圾焚燒后的渣更好地資源化利用，同時可以有效減少飛灰和煙氣的排放。

熱解氣化的應用與難點

熱解氣化有兩種氣化模式，一是“熱”氣化，是氣化焚燒路線，煙氣凈化系統(tǒng)與焚燒系統(tǒng)一致;二是“電”氣化，是氣化發(fā)電路線，煙氣凈化系統(tǒng)被燃氣凈化系統(tǒng)代替。

陳德珍表示，目前“熱”氣化工藝、“電”氣化工藝都具備不同程度的難點。其中“熱”氣化技術(shù)，對于精細的送風與料層厚度調(diào)控要求較高，如果垃圾中水分含量比較高，氣化工藝就較難實現(xiàn)。“熱”氣化的其他難點還有煙氣達標排放對凈化設(shè)施和溫度要求高、同時還要注意焦油堵塞管道的問題。而對于“電”氣化工藝，燃氣凈化是難題。

熱解氣化工藝在小型垃圾焚燒爐的應用

陳德珍用實驗表明，熱解氣化工藝在小型垃圾焚燒爐應用中，熱解和炭氣化耦合燃燒時對應的本底污染物排放最低，因此為了使達標排放代價降到最低，應該采用熱解和炭氣化耦合燃燒，而不是直接焚燒。