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开创生活垃圾处理的新时代
发表时间 2018-12-18 15:27 来源 网络

  (不产生二噁英、无废气排放的垃圾干馏处理新技术)

  发明专利ZL 200510085232.2,201210242049.9,

  201410393458.8和实用新型专利 201420451889.0

  国际发明专利国际申请号:PCT/CN2015/085006

  当前生活垃圾处理包括垃圾焚烧和垃圾分类,新的一代

  生活垃圾处理技术就统一起来,没有垃圾焚烧与垃圾分类的差别。新一代生活垃圾处理技术具备四大特点,即:

  一、不产生二噁英(二噁英排放0.028ng/m3)

  二、垃圾焚烧后变清洁燃气,没有废气排放

  三、垃圾日产日清,不产生渗滤液和臭气

  四、投?#22987;?#23569;80%,处理成本减少70%,发电量倍增,占地少,日处理300吨以下厂房占地只需2亩地。

  第二代垃圾干馏焚烧炉二噁英排放实测结果

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  一、前言

  当前垃圾处理方法有填埋、焚烧和综合利用三种。垃圾填埋不?#36865;?#24191;无需赘述。垃圾焚烧和垃圾综合利用,曾发生过激烈的争论,至今未能达成共识。说明垃圾焚烧和垃圾综合利用各有自己的优点和缺点,都有待于技术创新。

  垃圾焚烧不可避免会产生二噁英受到群众反对;一吨垃圾焚烧变成4000-7000立方米废气飘洒空中,其中有大量温室气体和有害气体污染环境、影响地球气候;处理成本高、效益低,需要依靠政府补贴、资源化不充分。所以,垃圾焚烧的症结是杜绝二噁英产生、消灭废气排放、提高资源利用效率,增加经济效益。

  垃圾综合利用或者垃圾分类的指导思想是“物尽其用”。垃圾本来就是不能再用的废弃物,能用为何丢弃?什么都想用利用繁琐化,违背现实可能性,例如臭狗屎回收能够用?#27425;?#29399;吗?厨余垃圾用作堆肥和饲料,就存在垃圾被污染最后返回人们的餐桌,威胁人体健康的风险;什么都想用还导致分类复杂化,分类过多就难以分选清楚,风选、水选技术都难以适应,使分选困难化,其实是自找麻烦。并且处理成本上升,所以成功案例不多。垃圾分类或者综合利用症结在于转变“物尽其用”的思路。

  为了创新垃圾焚烧工艺,我们从2005年把干馏技术用于处理垃圾,获得?#34892;?#25233;制二噁英产生的积极效果。经过十几年不懈努力和不断创新,终于实现了不产生二噁英、无废气排放的彻底无害化;垃圾变清洁燃气、变废为宝的真正减量化;燃气直接发电,发电量倍增、利润可观的充分资源化。

  因为不产生二噁英就无需把废气烧到850℃,无需废气处理,无需飞灰处理;而且垃圾日产日清,无需渗滤液、臭气处理;无需余热锅炉,投?#23454;汀?#22788;理成本低,发电量倍增;既支持政府改善环境,化解群众反对,且又经济效益显著。

  从垃圾分类和综合利用看,垃圾干馏是一种新?#34892;?#30340;分选方法,我们称之为“热分选法”。垃圾的成分虽然复杂,但不外乎只是有机物和无机物两种,通过干馏把有机物变成清洁燃气,这种分选方法垃圾分选完全、彻底,工艺最简单、成本最低、效益最高,连臭狗屎都可以利用热力资源。垃圾进入垃圾干馏焚烧炉,既是垃圾分选的开始,也是垃圾处理的结束。我们利用垃圾的热力资源、不存在垃圾受污染以后再返回人们餐桌的风险,当?#28784;?#26159;垃圾资源利用,而且是最安全、成本最低的利用方法,克服垃圾分类和综合利用的种种弊病。

  于是,不产生二噁英、无废气排放的垃圾干馏焚烧技术把垃圾焚烧和垃圾综合利用统一起来了,实现殊?#23601;?#24402;!于是,开启垃圾处理不产生二噁英、无废气排放彻底的无害化、变废为宝真正的减量化和可望不靠政府补贴的充分资源化新时代,必将获得本行业的先导权和话语权,成为今后垃圾处理的主流,并催生我国本行业的龙头企业和世界屈指可数的环保企业。

  二、干馏焚烧━━新一代生活垃焚烧技术

  1、垃圾焚烧技术发展的回顾

  为了认识垃圾干馏焚烧技术的意义,不能不回顾垃圾焚烧技术发展历史。随着城市的发展,城市垃圾越来越多,垃圾处理成为亟待解决的问题。1870年世界上第一台固体废弃物焚烧设备在英国?#36866;潰?#19968;直到马丁炉的出现,炉排炉技术臻

  于完善,并作为第一代垃圾焚烧炉而成为垃圾处理的主流在全球普遍推广。

  炉排炉的特点是垃圾直接焚烧,它的不足是燃烧不充分,特别是不可避免会产生二噁英。于是,以流化床垃圾焚烧炉为代表的第二代垃圾焚烧技术开始崭露头角,曾一度被认是今后垃圾焚烧技术的发展方向。我国清华大学、浙江大学?#38469;?#20174;开发流化床垃圾焚烧炉开始的。

  第二代垃圾焚烧技术的特点是采用垃圾热解-气化的燃烧方式,它除了克服炉排炉焚烧不充分的缺陷以外,对二噁英也有明显的抑制作用,从而获得专家、学者和企业的青睐,在日本也大量采用流化床垃圾焚烧炉。

  炉排炉通过经验积累,技术?#29616;?#27493;改进,特别是在炉排炉中植入垃圾热解-气化技术,增加了二?#38469;遙?#35299;决了垃圾预?#21462;?#24178;燥缺少热源的问题,成功解决了垃圾烧不透的弊病,并且?#34892;?#25233;制二噁英的产生,而流化床垃圾焚烧炉因需要添加助?#25216;?#32780;失去它的优势,近年在我国新型炉排炉又成为垃圾处理的主流。

  显然,第二代垃圾焚烧炉仍没能完全避免二噁英的产生,依然受到群众反对;垃圾焚烧技术就到了如何消灭二噁英的时代。过去专家认为,垃圾焚烧虽然不可避免会产生二噁英,但没有更好的办法,于是,垃圾分类和垃圾综合利用又被推崇,人民大学提倡垃圾从源头分类的建议,但据说也没有达到预期的结果。

  市场的需求是推动垃圾处理技术向前发展的动力。并催生不二噁英产生、无废气排放和充分资源化的第三代垃圾处理技术,开启垃圾处理的新时代!

  2、二噁英的毒害和国家下达的任务

  垃圾焚烧不可避免会产生二噁英。二噁英号称天下第一毒,它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍,化学性?#21490;?#24120;稳定,在环境中难?#36234;到?进入人体不易被?#21040;?#21644;排出;不断积累就引发疾病,受到群众的强烈反对;而且,二噁英产生以后并没有?#24230;ィ?#30041;在大气层中,最后?#22336;?#22238;地面,?#29616;?#23041;胁人体健康,2011年国务批转16部委《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》(以下简称《意见》)提出:“提高创新能力。……重点突破清洁焚烧、二噁英控制、飞灰无害化处置、填埋气收集利用、渗沥液处理、臭气控制、非正规生活垃圾堆放点治理等关键性技术……重点支持生活垃圾生物质燃气利用?#21830;?#25216;术装备和大型生活垃圾焚烧设备研发,努力实现生活垃圾处理装备自化”。消灭二噁英是群众的企盼、市场的需要、国家下达的任务,也是时代赋予科技人员的责任!

  然而多少年过去了还没有见到技术的突破。我们从2005年把干馏技术应用于垃圾处理,发明了高温干馏垃圾焚烧炉(ZL 200510085232.2),后来又开发出第二代垃圾干馏气化炉(发明专利ZL 201210242049.9),实现垃圾焚烧彻底的无害化、真正的减量化和大型化,现在总结经验,又发明了“不产生二噁英、无废气排放”的发明专利(发明专利ZL 201410393458.8和美国发明专利),获得知识产权局的认可和授权。

  3、垃圾焚烧不产生二噁英的理论根据

  研究表明,二噁英的生成有三个阶段:初始生成阶段、生成后高温分解和尾

  部复合阶段。二噁英生成以后又会复合,所以就难以消灭;而它的生成十分复杂,要在初始阶段消灭二噁英似乎是不可能的;为此,国外推出3T+E、?#21363;?#38500;?#23613;?#27963;性炭吸附以及急冷的办法防止复合,甚至采用纯氧熔融燃烧等措施,让二噁英生成以后进行高温分解。“二噁英不?#28903;?#32988;”成为国内、外专家们的一?#21046;?#36941;共识,国外为此而花了很多钱,付出巨大的代价。

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  它是由一个或两个氧原子结合两个被氯取代的苯环组成的。可见它的生成必须同时满足两必要个条件:?#26032;?#21644;苯?#21453;?#22312;和发生氧化反应。混合垃圾不能没?#26032;?#23384;在;焚烧是氧化反应,据此专家断言:垃圾直接焚烧不可避免会产生二噁英有理有据。

  我们从另一个角度看。显然,我们不能控制二噁英全部的生?#21830;?#20214;,但只要控制垃圾的焚烧过程,不具备生成二噁英的任一必要条件就不会产生二噁英。

  为此,我?#21069;?#22403;圾焚烧过程分为两个阶段:原生垃圾?#26032;?#21644;苯?#21453;?#22312;,我们就让垃圾干馏。所谓“干馏”就是固体有机物在隔绝空气条件下加热分解的化学反应过程,例如木材干馏。干馏生成可燃气体(干馏煤气),焦油和碳化物固体?#24615;?#25152;谓隔绝空气就是形成没有氧存在的还原性气氛状态下,让垃圾加热,使垃圾分解,生成燃气和碳化物。因为没有氧、不发生氧化反应就不产生二噁英。然后再烧干馏产生的干馏煤气或碳化物,苯环已经分解、氯也随着燃气跑了,燃烧碳化物当然不会产生二噁英!于是,我们就把二噁英消灭在初始产生阶段,既无需高温分解也不存在尾部复合。实现了垃圾焚烧不产生二噁英的理想!

  这就是消灭二噁英、实现清洁焚烧的理论根据,我们的研究成果!

  在我们中试的第二代垃圾干馏气化炉中,把产生的燃气用于烧砖,烧砖后排放废气的二噁英实测值如图2所示,平均值为0.028ng/m3,远低于日本和?#35775;?#30340;排放标准。

  至此,我们通过中试的实际检验,证实不产生二噁英的理论是正确的,即垃圾干馏焚烧能够不产生二噁英。

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  4、第三代垃圾干馏焚烧炉简介

  16部委《意见》公布以来垃圾焚烧技术还没?#22411;?#30772;。我们没有获得国家的科研经费,但我们从2005年把干馏技术应用于垃圾处理,发明了高温干馏垃圾焚烧炉(ZL 200510085232.2),后来又开发出第二代垃圾干馏气化炉(发明专利ZL 201210242049.9),实现垃圾焚烧彻底的无害化和真正的减量化和大型化,

  现在总结经验,又申报了“不产生二噁英、无废气排放”的发明专利(发明专利ZL201410393458.8和国际发明专利),经受知识产权局严格审核才获得授权。下面简单介绍我们是如何实现的。欢迎提出?#23460;傘?/p>

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  第三代垃圾干馏焚烧炉的结构如图3所示。炉子采用立式布置,自上而下形成垃圾干燥段、干馏段、还原段、燃烧段(包括燃烧层、续燃层、燃尽层)和出渣段的结构,

  垃圾从进料喉入炉以后,自上而下、先在干燥段预?#21462;?#28888;干,垃圾中的水分蒸发成水蒸汽驱赶垃圾中的空气,以后降到干馏段。垃圾干馏,分解生成干馏煤气和碳化物?#24615;?#37096;分干馏煤气上升排走水蒸汽,保证垃圾在干燥并且隔绝空气状态下进行干馏;生成的碳化物下降到燃烧段燃烧,产生的热量把燃烧段上方的碳化物加热到高温,形成还原段,燃烧产生的CO2经过还原段时就被高温的碳化物还原为CO,即气化煤气,高温的气化煤气进入中心和周围燃气室上升,给垃圾干馏和干燥提供热量;在燃烧层没?#22411;?#20840;燃尽的碳化物在续燃层和燃尽层彻底燃尽,最后不可燃烧的无机物从?#20197;闻?#20986;,可铺路或制作建材。

  5、第三代垃圾焚烧炉开创生活垃圾焚烧新时代

  我们发明专利的特点是不产生二噁英、无废气排放、无渗滤液和充分资源化,从此可以?#27492;?#22403;圾焚烧不可避免会产生二噁英的恶名,把垃圾焚烧技术推进到第三代垃圾焚烧炉的新时代!

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  根据国务?#21495;?#36716;16部委的《意见》,我们已经提前、超额完成国家任务;我们没有?#20960;?#22269;家和群众的期望!根据我们第二代垃圾干馏焚烧炉的实测结果,我们?#23452;担?#20174;理论上分析垃圾干馏焚烧不产生二噁英,至少二噁英的排放低于?#35775;?#21644;日本的国家标准,达到国际上的最高水平,成为国际最高的标准!

  6、消灭废气排放实现垃圾焚烧的二次革命

  垃圾处理的目的是无害化、减量化和资源化。什么是垃圾处理的减量化?有

  人说是减少垃圾的产生量。那是管理的问题,和垃圾处理技术并不相干!真正的减量化?#21069;?#34987;丢弃的垃圾变成有用的物质,而不产生二次污染。

  过去1吨垃圾焚烧产生4000-7000立方米的废气似乎天经地义!废气包含温室气体和NOX、SOX等有害气体,污染环境并影响气候,必需消灭废气排放。

  消灭垃圾焚烧产生废气的实践来自两?#38382;?#29028;气发生炉。为了杜绝二噁英的产生,需将垃圾先干馏以后再燃烧碳化物,这种工艺与两?#38382;?#29028;气发生炉的生产工艺一致。借鉴两?#38382;?#29028;气发生炉的结构和工艺,不仅不产生二噁英,还完全消灭废气排放。图5是没有大烟?#36873;?#27809;有废气排放的第二代垃圾干馏焚烧炉。把垃圾中的有机物变成清洁燃气(图3),实现“变废为宝”才是真正的减量化。

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  垃圾干馏焚烧技术不仅没有废气排放,还不产生剧毒的飞灰;因为垃圾干馏焚烧炉可以 封炉,没有垃圾的时候可以暂停处理,几天不灭,因此垃圾日产日清,就不产生渗滤液和臭气,不构成二次污染,减排效果更好,才是真正的减量化。

  7、开展效率革命实现垃圾充分的资源化

  其实,垃圾中隐藏着丰富的热力资源。我国进入垃圾焚烧炉焚烧的生活垃圾,

  平均低位热值一般达到6270KJ/Kg(或1500大卡/公斤),即相当于1744度的电量。但实际上过去垃圾焚烧发电,每吨垃圾发电量不超过280?#21462;?#22403;圾焚烧发电的效?#23454;?#26377;三个重要原因,其一是垃圾直接焚烧不可避免会产生二噁英,为此不得不采用3T+E的办法,需要把废气加热到850℃以上,就损失了大量的显热;其二是只能通过余热锅炉回收部分余热,大量的废气排放带走很多热量,回收效率不高,热量损失?#29616;?第三是只能采用蒸汽轮机发电,小规模发电设备效率很难超过20%,蕴藏在垃圾中的热力资源没有充分利用。

  第三代垃圾干馏焚烧炉就把垃圾中的有机物全都转换成燃气,垃圾焚烧产生的废气还原成CO加以利用,既实现垃圾焚烧彻底的无害化,又利用燃气轮机发电,燃气轮机发电效率一般达到35%,加上余热利用发电效率可达45%。单凭发电效率的提高,就可以判定,发电量将增加一倍以上!

  一方面是工艺简化,无需废气处理,无需飞灰处理,无需渗滤液处理带?#21019;?#29702;成本的降低;另一方面是发电量的成倍增加,充分利用垃圾中的热力资源,因此必将带来丰厚的经济利益。因此,第三代垃圾干馏焚烧炉称得上垃圾焚烧技术的效率革命。

  三、经济效益分析

  1、设备的公开报价

  我们的公开报价如表1所示。和国内同类产品的报价(表2)相比投资少。

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  ?#27425;?#20204;的报价,投资2.5亿元计算,不计入碳?#28784;?#30340;收入,大约三年就可以回收投资。而且,我们还实现:

  ⑴、不产生二噁英

  在理论?#29616;?#26126;垃圾干馏焚烧炉不产生二噁英;我们第二代垃圾干馏焚烧炉的实测结果三次平均是0.028ng/m3,低于?#35775;?#21644;日本0.1纳克的标准(图2),所以我们能够保证二噁英的排放符合国家标准、符合?#35775;?#21644;日本的标准。

  ⑵、废气变燃气利用无废气排放

  垃圾焚烧不可避免生成CO2,我?#21069;袰O2还原成CO,和干馏煤气一起收集利用,成为我们垃圾处理的产品,可以用来烧砖,烧锅炉,发电。没有废气排放,没有大烟囱,无需担心废气污染空气,产生温室效应,具有减排效果。

  ⑶、垃圾无需储存不产生大?#21487;?#28388;液和臭气

  垃圾日产日清,无需储存,不产生渗滤液,没有垃圾腐烂产生的恶臭,根据我们第二代垃圾干馏焚烧炉的实测结果符合GB14554-93国家标准。无需远离?#29992;?#21306;,可?#36234;?#22312;填埋场?#21592;擼?#19981;存在选点的问题。

  我们第二代垃圾干馏焚烧炉大气与重金属污染的实测结果远低于国家标准GB19485=2001,我们第三代垃圾干馏焚烧炉?#19981;?#31526;合国家相关的标准。

  四、开创垃圾分类和综合利用的新时代

  1、过去垃圾分类和综合利用为何行不通

  要知道:垃圾本来就是无法利用的废弃物。而垃圾分类和综合利用的指导思想是“物尽其用”,就难免脱离客观实际。我国垃圾分类几十年没能行得通,这本身就说明存在着客观的原因,这种指导思想值得我们反思:

  过去垃圾综合利用把垃圾按厨余、可回收垃圾和其他垃圾三大类分类收集起来,厨余垃圾又要分为饲料和堆肥两类,可回收物又可分为塑料、金属、纸质类、玻璃?#20154;?#31867;,再加上其它垃圾,一共就是七类垃圾。但是,谁?#31383;?#23427;们再区分为七类垃圾?如何区分?又如何进入回收再利用系统?市场如何,效益几何?

  2、垃圾分类和综合利用的三大教训

  ⑴、回收利用的繁琐化

  垃圾能用何必丢弃?垃圾资源化利用首先应该?#21069;?#20840;第一,国家禁止地沟油流入?#31216;肥?#22330;!为什么可以?#24066;?#22403;圾直接或间接返回人们的餐桌?

  其次是经济效益,没有人愿意做赔本的生意。“物尽其用”效益未必是最高。

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  ⑵、垃圾分类的复杂化

  “物尽其用”造成分类过多就难以鉴别。七类垃圾如何界定?还需要对口七类市场、七类处理工艺和七类处理技术,在实践中就行不通。

  图7 日本?#34892;?#20154;工分类

  ⑶、垃圾分选方法困难化

  垃圾分类太多难以鉴别,而要进行分选就更加

  困难。过去采用简单的风选法或者水选法,要分选

  出七类垃圾难以适应。图7是从日本实拍的人工分选的照片,?#34892;?#24037;序仍需依靠人工挑拣。人工挑拣不能不增加成本。

  即?#20849;?#29992;简单的风选或者水选分选方法,成本也是很高的。据说垃圾分选大约每?#20013;?#35201;70元,采用水选每吨垃圾还需要消耗1吨水,这还仅仅是垃圾处理的开始。所以,综合利用的症结是创新分选方法。

  3、热分选法━━垃圾分选的技术创新

  尽管垃圾的组成纷繁复杂,但离不开有机物和无机物两大类。有机物有什么

  可以利用?就是它的热力资源。从利用蕴藏在垃圾中的热力资源出发,垃圾就无需分成7类,只要分成有机物和无机物两类就足够了。

  垃圾分类的问题简单了,把垃圾只分为有机物和无机物两大类,或者可燃垃圾和非可燃垃圾就可以了。我们发现,我们只要、并且也只能采用干馏的办法来分选垃圾,因为只有干馏才不产生二噁英。

  我?#21069;?#36825;种垃圾干馏、在隔绝空气状态下加热分解的分选方法称之为垃圾综合利用垃圾分选的“热分选法”,可以说是垃圾综合利用新的技术革命。

  垃圾通过“干馏”,就把垃圾中的有机物变成燃气,和无机物分得一清二楚,不存在一堆垃圾变成几堆垃圾的问题;并且垃圾干馏既是垃圾处理的开始,也是垃圾处理的结束,工艺最简单,处理成本最低;根据上面的分析,资源化最充分,效益最高,完全克服垃圾分类和垃圾综合利用的分选问题,获得意想不到的效果,实现了垃圾分选方法突破。

  4、垃圾焚烧和垃圾分类与垃圾综合利用殊?#23601;?#24402;

  垃圾焚烧利用干馏技术实现垃圾焚烧不产生二噁英的技术革命;垃圾分类和综合利用采用干馏━━“热分选法”来分选垃圾,同样实现了垃圾分类和综合利用的技术革命,解决垃圾综合利用的所有问题,获得意想不到的积极效果。于是,垃圾焚烧和垃圾综合利用就采用同样的干馏技术,同样的垃圾干馏焚烧炉,实现了垃圾焚烧和垃圾综合利用技术的统一,实现垃圾焚烧和垃圾综合利用殊?#23601;?#24402;!

  从2009年以来,国内围绕垃圾烧还是不烧开展过激烈的争论。至此,应?#27599;?#20197;得出结论了:无论垃圾焚烧还是垃圾综合利用,结果最终都采用新的垃圾干馏焚烧技术,终于实现垃圾焚烧和垃圾综合利用殊?#23601;?#24402;。垃圾干馏焚烧技术就必将成为垃圾处理的主流!

  五、结论

  垃圾焚烧的发展史就是一部突破二噁英产生的进步史。第三代垃圾焚烧技术同时把垃圾分类或者综合利用统一起来,因此必将成为今后垃圾处理的主流。第三代垃圾焚烧技术将是中国对于改善人类的生存条件作出的贡献,也因为垃圾处理在中国有最大的市场,有最大的需求,所以只能够出现在中国。

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  附?#21512;?#20851;的基本?#25293;?/p>

  有人自造许多名词、术语,在此予以澄清。

  1、热解。热解就是加热分解的化学反应过程。

  2、热解-气化。热解-气化就是加热分解后生成气体的化学反应过程。

  3、干馏。干馏就是固体的有机物在隔绝空气的条件下加热分解的化学反应过程。所谓“干馏热解气化”,以及所谓“高温绝氧热解”?#38469;?#19981;规范的。因为干馏与热解气化是不同的化学反应过程不应放在一起;热解过程不可能单独控制氧的存在,而是控制空气的存在与否,隔绝空气的加热分解就是干馏,这个名词已经用了许多年,不用规范的名?#25163;?#33021;是另有用意!

  六、垃圾焚烧炉的工业实用性

  (一)、既处理生活垃圾还可再扩展应用

  最近中国禁止国外的"洋垃圾"进口,在国外引起强烈的反响。因为这些“洋垃圾”含有大量的废塑料,焚烧就会产生二恶英,需要?#24230;?#24040;大的资金,还会污染环境。过去它们被随意倾倒到太平洋,形成了两个著名的“太平洋垃圾大板块”(图1)。后?#21019;?#37327;出口到中国,既赚了大钱,又把环境污染转移到了中国,我们当然说不!我国也有含塑料的垃圾,也需要处理。

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  我们第三代垃圾干馏焚烧炉最重要的特点就是干馏。垃圾干馏不产生二噁英,所以是消除塑料白色污染的利器。有人说,20世纪最坏的发明是塑料,它给人类带来可怕的白色污染,很长时间也不?#21040;狻?#22269;?#20197;?#32463;下达了“禁塑令”,然而禁而不止,没有收到实际效果。正确做法应该是找到含塑料垃圾的处理利用方法,变废为宝。于是,第三代垃圾干馏焚烧炉就有用武之地。

  其次,能源是国家的经济命脉、战略物资。基辛格说:“谁控?#23631;?#30707;油谁就控制所有的国家”。过去的两次世界大战以后,美苏两个超级大国又?#26377;?0多年的石油战争。战争使人们意识到新能源的重要,于是纷纷开发新能源。

  美国用玉米制造乙醇作为汽车的动力;巴西用?#25910;?#29983;产乙醇替代了国内50%的汽油。?#20998;?#32570;少石油,采用非粮生物质生产沼气,瑞典声称,到2020年将成为世界上第一个不依赖石油的国家。日本、法国、韩国大力发展?#22235;堋?/p>

  随着工业的快速发展,我国成?#22235;?#28304;的最大消费国。因此曾经大力发展风力发电和光伏发电,现如今风电几乎是销声匿迹,光伏也在艰难前行,尚德光伏破产,顺风光伏?#20248;?#23601;是例证。那?#27425;?#22269;应该发展什么新能源呢?我们认为,新能源应该具备下列四个条件:

  1、资源巨大丰富;

  2、生产成本低,生产工艺简单;

  3、能大规模生产;

  4、可?#20013;?#21457;展、保持温室气体的零增长。

  由此观之,应该发展非粮生物质新能源。

  ?#20998;?#37319;用非粮生物质制沼气。我国过去也采用生物质制沼气,规模小、效率

  低,时间长、占地大是不可克服的技术瓶颈!第三代垃圾干馏焚烧炉的发明,连垃圾都可以变成燃气,就为生物质制气开辟了新的途?#19969;?/p>

  第三,我国煤多、缺油、少气。在相当长的时间内,能源还离不开煤炭。于是燃煤的清洁、高效利用就必不可少。燃煤清洁、高效利用就是煤制气,过去为了治理雾霾天气,人们以寄希望于煤制天然气,试验结果煤制天然气原来是高耗水、高排放、高污染、高能耗、高成本的技术;还引进国外气流床制气,实现IGCC发电,也发现国外气流床采用高温、高压制气技术并不完全成熟,我国沦为外国的试验场,比国内的超超临界发电好处不大;煤制气的另一?#22336;?#27861;是两?#38382;?#29028;气焚烧炉虽然技术成熟,但规模太小无法在煤化工和IGCC发电使用。所以燃煤的清洁、高效利用尚待开发。

  第三代干馏焚烧炉借鉴与两?#38382;?#29028;气发生炉,已经突破大型化的技术瓶?#20445;?#23436;全可以反过来改进煤气发生炉,在煤制气方面也能发挥作用。

  (二)、擅于处理含塑料垃圾

  1、面对二噁英的不同处理方法

  有人总以为国外的洋技术比中国先进,其实也不尽然。就垃圾处理而言,意大利就常常闹垃圾危机,莫斯科也闹垃圾危机。因为垃圾中含有塑料,焚烧起来不可避免会产生二噁英,难以治理。国外的治理方法是在二噁英产生以后再采取

  治理措施:一是高温分解,要求垃圾烧到850℃以上。垃圾直接焚烧不容易做到,为此日本有采用纯氧实现熔融燃烧,但成本过高;其次,即使二噁英被分解了,在温度降低到350℃左右时还会再度复合生成二噁英。

  我们第三代干馏焚烧炉采取的措施是控制生成二噁英的必要条件。生成二噁英需要两个必要条件:?#26032;?#21644;苯?#21453;?#22312;和发生氧化反应。原生垃圾?#26032;?#21644;苯?#21453;?#22312;就让垃圾在隔绝空气的状态下干馏分解,不发生氧化反应就不产生二噁英,把二噁英消灭在产生以前,所以也不会再有复合,才能真正地消灭二噁英产生。

  禁止“洋垃圾”进口,也曝露国外技术落后。我们可以利用第三代垃圾干馏焚烧炉处理我们的含有塑料的垃圾。

  2、擅于处理含塑料和医疗垃圾

  我国网购盛行,需要大量的包装箱,所以也从日本进口一些废纸垃圾,用作包?#23433;?#26009;;另外我国还有大量的塑料制品,使用以后成为垃圾。例如塑料袋、塑料瓶以及电子产品的机壳废料等?#21462;?#37319;用一般的垃圾焚烧炉焚烧,就不可避免会产生二噁英,形成环境的?#29616;?#27745;染。

  其实垃圾还有塑料垃圾热值高,正好利用垃圾的热力资源多发电。垃圾干馏炉不产生二噁英,含有塑料的正是干馏焚烧的好原料,我们正在建设样板工程,成功以后就可?#36234;?#20915;国内的处理问题,同时还可以出口设备,帮助国外解决含塑料垃圾处理问题,造福世界子孙后代,还可以获取经济效益。

  又如医疗垃圾?#19981;?#35201;大量的塑料,过去焚烧也不免会产生二噁英。采用干馏焚烧炉就可以避免产生二噁英,并且医疗垃圾的处理费每吨3000元,利润相当可观。还有相关的工业废料,都可以利用干馏焚烧炉来进行处理。

  (三)、干馏是生产生物质能源的新技术

  1、生物质制沼气无法克服的技术瓶颈

  我国生物质新能源起步较晚,最初学习美国用玉米生产燃料乙醇,但以玉米等粮食作物为原料生产燃料乙醇,造成“能源与人、畜争食”的矛盾。2006年国家《关于加强生物燃料乙醇项目建设管理,促进产?#21040;?#24247;发展的通知》鼓励建设木薯、?#36866;懟?#29980;高粱种?#19981;?#22320;,对以玉米和小麦为原料的燃料乙醇项目暂停核准。2015年国家发改委与农业部联合印发了《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》,明确提出了沼气转型升级要求,并支持日产生物天然气1万立方米以上的工程试点。发展沼气成为国家的国策。

  然而,即?#20849;?#29992;非粮生物质生产沼气,解决“能源与人、、畜争食”的矛盾沼气生产本身规模小、产?#24247;停?#26102;间长、有废渣废液的特点,是生产沼气的技术瓶?#20445;?#32780;我国对能源的需求巨大,显然满足不了要求。而更让人难?#36234;?#21463;的是沼气中含有25-50%的CO2,不仅是极大的资源浪费,而且是温室气体,暂时封存也不?#21069;?#27861;,所以,生产沼气遇到不可克服的技术瓶颈。

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  2、热解气化的兴起

  热解技术在上个世纪已经在垃圾处理领域得到了广泛应用,成为第二代垃圾焚烧技术,同时也用于?#23853;?#31561;生物质制气发电清洁利用,?#34892;?#29983;物质还可以获得活性炭副产品。

  生物质的热解气化,就是让一部分生物质燃烧,提供热解的热量,大部分生物质受?#21462;?#20998;解,热解的结果产生可燃气体和碳化物?#24615;?#26377;称为生物碳,有的可以做活性炭,另作利用。

  生物质热解气化的优点是气化的时间短,效率大大提高;其次是控制空气的过量系数,可以减少燃气中CO2的含量,减少烟气净化设备的规模及运行费用;据清华大学环境学?#21644;?#20975;军教授认为?#21512;?#22312;热解气化已经被认为是固废处理第三代处理技术,也是清洁焚烧技术,应用于许多方面。所以他认为:“热解技术将在固废处理各领域大有可为。未来谁掌握了热解技术,谁就拥有了先导权与话语权”。

  不过,过去国内许多生物质发电厂家都陷入亏本的状态。于?#21069;言?#22240;归结于国家的补贴不到位:“光伏发电的新能源补贴价格是0.42元/度,而沼气发电的补贴只有0.25元/度;光伏发电按实际发电量给予补贴,而沼气发电只有上网才享受补贴,前者能充分享受国家上网电价差额政策,后者只有自发自用后,盈余部分上网才享受补贴;光伏发电自发自用电量免收可再生资源电价附加、国家重大水利工程建设基金、大中型水库移民后期扶?#21482;?#37329;、农网还贷基金等政务性基金,包括分?#38469;?#27836;气发电在内的其他分?#38469;?#30005;源则不享受这个政策,照征不误。目前沼气发电并网收购价0.646元/度,而农业用电价格0.496元/度,两者相差0.15元/?#21462;?#35828;明热解仍有不足,技术上还需更进一?#20581;?/p>

  3、热解气化与干馏制气不同

  我们第三代垃圾干馏焚烧炉与生物质的热解气化不同。首先,它不是燃烧生

  物质,而是在隔绝空气的状态下,使全部生物质分解成可燃气体和碳化物?#24615;?#25152;以生物?#39318;?#21270;成燃气的效率提高;其次,我们是燃烧碳化物,为生物质干馏分解提供热量,碳化物燃烧产生的CO2被还原为CO利用,生物?#22987;?#20046;全部转化成燃气,转化效率大约提高一倍以上,发电量也将成倍增加,经济效益改善,并且无需考虑消纳生物碳的市场问题;第三,燃气中产生的CO2少,不浪费资源;第四,生物质干馏气化过程完全是封闭的,没有烟气排放,不污染环境;第五、工艺简单、能够大规模生产,日产燃气几百亿立方没有任何困难;第六、生物质处理与垃圾处理可以兼容,即使存在塑?#29616;?#31867;的垃圾,也不产生二噁英,能无污染处理。

  由此可见,热解气化比生物质制沼气把生物?#39318;?#21270;为能源的技术往前推进了一步,因此,今后采用干馏制气有可能成为生物质制气的主流,除了用它处理垃圾、处理?#23853;?#21644;各种农业废弃物、林业废弃物以外,还可以形成可再生,可?#20013;?#21457;展和温室气体零增长的新能源!只要我们从政策方面加以支持,建设速生林、速生草原材料生产基地,我们就可以生产出清洁、廉价安全的新能源,干馏气化的技术就成为生物质能技术的新技术!

  (四)、燃煤如何清洁、高效利用

  1、煤制天然气的经验教训

  我国煤多、缺油、少气,在相当长的时间内,燃煤还不能不用,因此燃煤的清洁、高效利用将是回避不了的问题。2013年为了治理雾霾天气,我们曾经掀起一阵煤制天然气的热潮。煤制天然气的工艺是先用煤、纯氧和水蒸气在?#31216;?#28809;中生成?#32622;?#27668;,然后利用燃烧?#32622;?#27668;,把水蒸气还原,生成CO2和H2,最后在触媒的作用下利用?#32622;?#27668;和氢气合成甲烷,就是人造天然气。在整个工?#23637;?#31243;中需要消耗大量的水;在?#31216;?#28809;中伴随着产生CO2,在生成氢气的时候也生成大量的CO2,在?#31216;?#28809;中还生成含?#34892;?#22810;有害物质的“黑水”。原来,煤制天然气是高耗水、高CO2排放、高污染、高能耗、高成本的技术。

  2、引进国外气流床制气付出的代价

  1978年后我国先后从国外引进各种气流床煤气化技术。气流床煤气化就是让

  气化剂(水蒸气与纯氧)夹带粉煤或水煤浆送入气化炉进行并流气化。主要用于大型IGCC发电和化肥生产。但是技术还不成熟,需要克服许多技术问题。例如:

  ⑴、随煤气夹带出炉的飞灰中含有未反应完的碳,为?#36865;?#25104;反应,必须维持

  很高的反应温度.所以常常采用纯氧作为气化剂,气化温度高达1500℃,?#20197;?#20197;

  熔融状态排出;虽然液体熔渣含?#21058;康停?#25490;渣结构简单,排渣顺利,但是炉壁衬里受高温熔渣流动?#36136;矗子?#25439;?#25285;?#24433;响寿命。

  ⑵、为了达到1500℃左右的气化温度,氧气耗量较大,影响经济性。

  ⑶、出炉煤气温度很高,显?#20154;?#22833;大。

  ?#21462;?#19981;含甲烷CH4,热值不高。

  因此,在IGCC发电方面并不比超超临界发电有优越性,没能推广开来。反而

  因为我国气流床气化技术重复引进?#29616;兀?#24050;使我国成为国外气流床气化技术的“试验场”,世界?#29616;?#26377;我国使用如此众多种类的气流床气化技术,而且技术也并不?#38469;?#23436;善的,许多盲目和不成熟技术的引进令我国付出了惨重的代价。

  3、两?#38382;?#29028;气焚烧炉的不足

  另一?#32622;?#21046;气技术是从上世纪80年代引进了两?#38382;?#29028;气发生炉技术。两?#38382;?#29028;气发生炉以40-60mm的烟煤为原料,煤在煤气发生炉上段进行干馏,产生干馏煤气和半焦,干馏煤气收集利用,半焦进入两段炉的下段进行气化反应,生成气化煤气。煤的干馏和气化集中在同一气化炉内完成,生成的干馏煤气和气化煤气经优化配置后分别进行除?#23613;?#38500;油、冷却、脱硫等工艺处理后,洁净煤气经?#21451;?#36755;送系统供给工业窑炉作为燃料使用。

  两?#38382;?#27573;煤气发生炉的不足之处是:

  (1)、对煤质和颗度有一定要求,应用煤?#22336;段Ы险?/p>

  (2)、煤气中含有焦油、酚和?#39029;荊?#23481;易?#27695;?#31649;路并影响燃烧,危害环境。

  (3)、热效?#23454;?#21644;产气?#23454;停?#35268;模小不适应IGCC发电的需求。

  (4)、还?#34892;?#22810;需要进行技术升级和更新。

  直到现在燃煤如何清洁高效利用还没有更好的办法。

  4、两?#38382;?#29028;气焚烧炉更新换代将是煤制气可行的出路

  诚然,燃煤的清洁、高效利用的方向是煤制气。科技部已经从国家战略高度,部署推进了我国生物燃气产业的发展。展望今后的能源需求,预计到2030年,中国天然气需求量将从现在不到2000 亿立方米达到4000亿立方米。除国内生产和进口外,天然气缺口将达到2000亿立方米。科技部长万钢曾提出如下国家能源战略设想,即其中1500亿立方米的需求量可以通过煤制气来解决,剩下500亿立方米将由生物燃气弥补。可见煤制气对于我国能?#31383;?#20840;的重要性。

  第三代垃圾干馏焚烧炉借鉴于两?#38382;?#29028;气发生炉,进行了许多改进,特别是突?#23631;?#22823;型化技术突破,负压燃烧的使用、排气结构、出渣结构的改进等新技术的应用于,都可?#36234;?#37492;到两?#38382;?#29028;气发生炉来,就为今后两?#38382;?#29028;气发生炉在煤制

  气的应用开辟了一条新路。我们现在烧煤,需要把燃煤?#29992;?#30719;运输到各个用户,?#32622;?#30340;价值其实不高,据说在新疆也就是一百多元,而?#35828;?#29992;户手里却变成几百元,这是多么不合理的现象,今后如果建成新型的坑口发电厂,把清洁的电能送到各个用户,用户用到清洁的电能,既节省了运费,又不产生PM2.5的污染。

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