國(guó)際上(shàng)普遍(biàn)觀點(diǎn)認为(wèi)，垃圾是(shì)一(yī)種(zhǒng)放(fàng)錯了(le)位(wèi)置的(de)“資源”。目前(qián)垃圾轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)能源(waste to energy)包(bāo)括國(guó)際能源署(shǔ)(IEA)在(zài)內(nèi)國(guó)際重(zhòng)要(yào)組織及(jí)國(guó)家(jiā)的(de)发展(zhǎn)目标(biāo)之(zhī)一(yī)。

 

　　針(zhēn)对城市(shì)生(shēng)活垃圾(Municipal Solid Waste)的(de)主(zhǔ)要(yào)處(chù)理(lǐ)方式可(kě)分(fēn)为(wèi)資源再生(shēng)(包(bāo)括堆(duī)肥處(chù)理(lǐ))、焚烧(包(bāo)括附带(dài)发電(diàn)等能源回(huí)收(shōu)的(de)焚烧設施)和(hé)最(zuì)終(zhōng)處(chù)置(包(bāo)括土(tǔ)地(dì)填埋、海(hǎi)上(shàng)填埋、海(hǎi)洋(yáng)處(chù)置等)三大(dà)類(lèi)。實(shí)際上(shàng)，这(zhè)些(xiē)處(chù)理(lǐ)方式都不(bù)可(kě)能單獨存在(zài)的(de)，往往是(shì)作(zuò)为(wèi)整个(gè)處(chù)理(lǐ)體(tǐ)系(xì)(或(huò)者(zhě)是(shì)處(chù)理(lǐ)流程)中(zhōng)的(de)一(yī)个(gè)工藝步驟存在(zài)。

 

Solid Waste Management Hierarchy

 

　　國(guó)外(wài)发达(dá)國(guó)家(jiā)一(yī)直(zhí)注重(zhòng)垃圾處(chù)理(lǐ)及(jí)處(chù)置方面(miàn)的(de)技術(shù)開(kāi)发和(hé)應(yìng)用(yòng)。垃圾處(chù)理(lǐ)技術(shù)近(jìn)些(xiē)年(nián)出(chū)現(xiàn)了(le)新(xīn)的(de)趨勢：首先(xiān)，改進(jìn)热(rè)處(chù)理(lǐ)工藝，開(kāi)发垃圾衍生(shēng)燃料法(fǎ)，並(bìng)且(qiě)大(dà)規模使用(yòng)热(rè)裂解(jiě)法(fǎ)，如(rú)利用(yòng)水(shuǐ)热(rè)碳化(huà)方法(fǎ)處(chù)理(lǐ)垃圾中(zhōng)的(de)有機(jī)固體(tǐ)，其(qí)産物是(shì)一(yī)種(zhǒng)具有巨大(dà)潜力固體(tǐ)燃料。其(qí)次(cì)，更(gèng)加注重(zhòng)生(shēng)化(huà)法(fǎ)，用(yòng)化(huà)學(xué)、生(shēng)物轉(zhuǎn)化(huà)制備液态或(huò)气态燃料以(yǐ)及(jí)肥料。

 

WTE conversion pathways. Illustration by NREL

 

　　當然，垃圾焚烧发電(diàn)仍是(shì)目前(qián)WTE的(de)主(zhǔ)流技術(shù)。垃圾焚烧處(chù)理(lǐ)法(fǎ)垃圾的(de)燃烧过(guò)程，本(běn)質(zhì)上(shàng)是(shì)質(zhì)量(liàng)傳遞、热(rè)傳遞、動(dòng)量(liàng)傳遞、化(huà)學(xué)反(fǎn)應(yìng)、結構變(biàn)化(huà)等物理(lǐ)化(huà)學(xué)反(fǎn)應(yìng)綜合在(zài)一(yī)起(qǐ)的(de)一(yī)个(gè)複雜过(guò)程。其(qí)中(zhōng)，垃圾焚烧余热(rè)的(de)利用(yòng)成(chéng)为(wèi)人(rén)们(men)普遍(biàn)關(guān)注的(de)問(wèn)题，其(qí)利用(yòng)方式主(zhǔ)要(yào)有三種(zhǒng)：发電(diàn)、供热(rè)和(hé)热(rè)電(diàn)聯産。

 

　　城市(shì)生(shēng)活垃圾能否采用(yòng)焚烧處(chù)理(lǐ)技術(shù)，取(qǔ)決于(yú)垃圾中(zhōng)可(kě)燃質(zhì)含量(liàng)、低位(wèi)发热(rè)值和(hé)垃圾含水(shuǐ)率。一(yī)般要(yào)求，生(shēng)活垃圾可(kě)燃成(chéng)分(fēn)为(wèi)30%~40%以(yǐ)上(shàng)，低位(wèi)发热(rè)值在(zài)3350 kJ/kg以(yǐ)上(shàng)，垃圾含水(shuǐ)率50%以(yǐ)下(xià)，垃圾能夠自(zì)燃焚烧，但在(zài)此(cǐ)条件(jiàn)下(xià)垃圾焚烧，無法(fǎ)滿足炉膛內(nèi)煙气850℃/2S的(de)要(yào)求。生(shēng)活垃圾低位(wèi)发热(rè)值在(zài)6280 kJ/kg以(yǐ)上(shàng)，可(kě)以(yǐ)實(shí)現(xiàn)穩定燃烧，不(bù)但可(kě)以(yǐ)滿足炉膛內(nèi)煙气850℃/2S的(de)要(yào)求，而(ér)且(qiě)可(kě)以(yǐ)滿足工質(zhì)发電(diàn)的(de)需要(yào)，有效利用(yòng)能源，建設垃圾焚烧发電(diàn)廠(chǎng)。

 

　　垃圾焚烧发電(diàn)技術(shù)類(lèi)型包(bāo)括回(huí)轉(zhuǎn)窯焚烧炉(Rotary Kiln Incinerators)、流化(huà)床(chuáng)焚烧炉(Fluidized bed Incinerators)等。

 

 

 

日(rì)本(běn)使用(yòng)的(de)先(xiān)進(jìn)垃圾焚烧設施(Advanced Moving Grate MSWI system)

 

　　然而(ér)垃圾在(zài)燃烧温(wēn)度(dù)850℃时(shí)会(huì)産生(shēng)具有強(qiáng)致(zhì)癌性(xìng)的(de)二(èr)噁英，主(zhǔ)要(yào)是(shì)由(yóu)于(yú)燃料中(zhōng)本(běn)身含有的(de)二(èr)噁英在(zài)燃烧中(zhōng)未被破壞、燃料不(bù)完全(quán)燃烧或(huò)固體(tǐ)性(xìng)灰表(biǎo)面(miàn)发生(shēng)异(yì)相催化(huà)反(fǎn)應(yìng)合成(chéng)。目前(qián)主(zhǔ)要(yào)的(de)解(jiě)決辦(bàn)法(fǎ)就(jiù)是(shì)把(bǎ)炉膛温(wēn)度(dù)控制在(zài)1200℃以(yǐ)上(shàng)，生(shēng)成(chéng)物中(zhōng)将不(bù)包(bāo)含二(èr)噁英前(qián)驅物，大(dà)大(dà)降低後(hòu)期(qī)的(de)重(zhòng)新(xīn)合成(chéng)几率，但當排煙温(wēn)度(dù)冷(lěng)卻到(dào)300~500℃时(shí)，会(huì)重(zhòng)新(xīn)組合生(shēng)成(chéng)二(èr)噁英，一(yī)般采用(yòng)急冷(lěng)技術(shù)使煙气急速冷(lěng)卻到(dào)200℃以(yǐ)下(xià)，從而(ér)減少(shǎo)煙气在(zài)二(èr)噁英合成(chéng)温(wēn)度(dù)區(qū)的(de)停留时(shí)間(jiān)，扼制其(qí)再合成(chéng)，但这(zhè)種(zhǒng)温(wēn)度(dù)控制在(zài)技術(shù)上(shàng)要(yào)求较高(gāo)，急冷(lěng)的(de)方法(fǎ)也(yě)不(bù)利于(yú)焚烧余热(rè)的(de)利用(yòng)，而(ér)且(qiě)高(gāo)温(wēn)除塵(chén)技術(shù)現(xiàn)在(zài)還(huán)不(bù)过(guò)關(guān)。

 

Mass balance of MSW Incineration

 

　　目前(qián)垃圾焚烧技術(shù)的(de)主(zhǔ)要(yào)替代(dài)技術(shù)是(shì)新(xīn)型热(rè)解(jiě)/气化(huà)技術(shù)。

 

　　垃圾热(rè)解(jiě)是(shì)指在(zài)無氧或(huò)缺氧加热(rè)的(de)条件(jiàn)下(xià)，有機(jī)垃圾組分(fēn)发生(shēng)大(dà)分(fēn)子斷裂，産生(shēng)小分(fēn)子气體(tǐ)、热(rè)解(jiě)溶液和(hé)碳渣的(de)过(guò)程，城市(shì)生(shēng)活垃圾热(rè)解(jiě)过(guò)程可(kě)表(biǎo)示为(wèi)：

 

 

　　焚烧的(de)主(zhǔ)要(yào)産物是(shì)二(èr)氧化(huà)碳和(hé)水(shuǐ)，而(ér)热(rè)解(jiě)的(de)主(zhǔ)要(yào)産物是(shì)可(kě)燃的(de)低分(fēn)子化(huà)合物：气态的(de)氫气、甲烷、一(yī)氧化(huà)碳;液态的(de)甲醇、丙酮、醋(cù)酸(suān)、乙醛等有機(jī)物及(jí)焦油(yóu)、溶劑油(yóu)等。固态的(de)主(zhǔ)要(yào)是(shì)焦炭和(hé)炭黑(hēi)。

 

 

　　气化(huà)法(fǎ)不(bù)同(tóng)于(yú)热(rè)解(jiě)法(fǎ)在(zài)于(yú)气化(huà)法(fǎ)是(shì)有氧气在(zài)高(gāo)温(wēn)高(gāo)壓(1000+℃，30bar)条件(jiàn)下(xià)參與(yǔ)反(fǎn)應(yìng)，與(yǔ)垃圾中(zhōng)的(de)有機(jī)碳生(shēng)成(chéng)可(kě)燃气體(tǐ)､焦油(yóu)和(hé)灰渣的(de)过(guò)程。气化(huà)法(fǎ)和(hé)热(rè)解(jiě)法(fǎ)都是(shì)可(kě)以(yǐ)将多(duō)種(zhǒng)有機(jī)質(zhì)、以(yǐ)及(jí)生(shēng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化(huà)为(wèi)有機(jī)的(de)燃料的(de)處(chù)理(lǐ)方法(fǎ)，但是(shì)其(qí)造價比较高(gāo)。

 

Conceptual Overview of a High Temperature Waste Gasifier

 

 

　　以(yǐ)垃圾热(rè)解(jiě)气化(huà)代(dài)替燃煤(méi)，不(bù)僅节(jié)約了(le)煤(méi)(不(bù)可(kě)再生(shēng)能源)的(de)消耗，在(zài)一(yī)定程度(dù)上(shàng)降低碳排放(fàng)及(jí)二(èr)次(cì)污染，更(gèng)重(zhòng)要(yào)的(de)是(shì)實(shí)現(xiàn)了(le)垃圾的(de)資源化(huà)再利用(yòng)，将垃圾本(běn)身蘊含的(de)能量(liàng)用(yòng)于(yú)发電(diàn)或(huò)者(zhě)供热(rè)，充分(fēn)體(tǐ)現(xiàn)了(le)可(kě)持(chí)續发展(zhǎn)战略的(de)落(là)實(shí)。相较于(yú)普通(tòng)的(de)焚烧或(huò)填埋處(chù)置，对垃圾進(jìn)行热(rè)解(jiě)气化(huà)處(chù)置更(gèng)有利于(yú)促進(jìn)目标(biāo)産物高(gāo)值化(huà)，抑制其(qí)它(tā)産物及(jí)污染物的(de)生(shēng)成(chéng)。顯著的(de)环保優勢使得該技術(shù)被越来(lái)越多(duō)的(de)國(guó)家(jiā)、政(zhèng)府接受。

 

　　目前(qián)國(guó)際上(shàng)主(zhǔ)流的(de)垃圾热(rè)解(jiě)气化(huà)技術(shù)包(bāo)括：Nippon Steel的(de)热(rè)解(jiě)气化(huà)設備、JFE的(de)Fixed Beds WTE技術(shù)、EBARA的(de)流化(huà)床(chuáng)气化(huà)技術(shù)、Takuma的(de)垃圾热(rè)解(jiě)气化(huà)和(hé)熔融系(xì)统、ENERGOS的(de)WTE系(xì)统，以(yǐ)及(jí)由(yóu)西(xī)屋(wū)公(gōng)司发明(míng)的(de)等離子气化(huà)設備。

 

　　現(xiàn)階(jiē)段我(wǒ)國(guó)仍以(yǐ)垃圾填埋为(wèi)主(zhǔ)要(yào)垃圾處(chù)理(lǐ)方法(fǎ)，占垃圾處(chù)理(lǐ)量(liàng)的(de)70%，而(ér)焚烧只(zhī)有10%，但由(yóu)于(yú)垃圾填埋场(chǎng)選址要(yào)求複雜、嚴格，我(wǒ)國(guó)城市(shì)周邊(biān)符合填埋的(de)场(chǎng)地(dì)嚴重(zhòng)缺乏，衛生(shēng)填埋已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不(bù)了(le)对增长(cháng)迅速、數量(liàng)巨大(dà)的(de)垃圾處(chù)理(lǐ)需求，焚烧勢必将发展(zhǎn)成(chéng)为(wèi)我(wǒ)國(guó)今後(hòu)垃圾處(chù)理(lǐ)的(de)主(zhǔ)要(yào)方法(fǎ)。近(jìn)些(xiē)年(nián)来(lái)，为(wèi)了(le)解(jiě)決垃圾填埋场(chǎng)緊缺問(wèn)题，通(tòng)过(guò)自(zì)主(zhǔ)研发和(hé)技術(shù)引進(jìn)方法(fǎ)使垃圾焚烧发電(diàn)項目在(zài)我(wǒ)國(guó)陆續開(kāi)工和(hé)投産。

 

　　2015年(nián)，全(quán)國(guó)城市(shì)生(shēng)活垃圾清(qīng)运量(liàng)为(wèi)19142.17万(wàn)吨(dūn)(約1.91亿(yì)吨(dūn))，處(chù)理(lǐ)量(liàng)为(wèi)18750.64万(wàn)吨(dūn)(約1.88亿(yì)吨(dūn))，城市(shì)生(shēng)活垃圾處(chù)理(lǐ)率97.95%。截至(zhì)2015年(nián)，共(gòng)建設生(shēng)活垃圾無害化(huà)處(chù)理(lǐ)廠(chǎng)(场(chǎng))890座，其(qí)中(zhōng)填埋场(chǎng)640座，焚烧廠(chǎng)220座，堆(duī)肥及(jí)其(qí)他(tā)類(lèi)型處(chù)理(lǐ)廠(chǎng)(场(chǎng))30座。

 

　　“十(shí)三五(wǔ)”期(qī)間(jiān)，估計(jì)全(quán)國(guó)城鎮(zhèn)生(shēng)活垃圾無害化(huà)處(chù)理(lǐ)設施建設總(zǒng)投資約1924亿(yì)元(yuán)。其(qí)中(zhōng)，無害化(huà)處(chù)理(lǐ)設施建設投資1360亿(yì)元(yuán)，收(shōu)运轉(zhuǎn)运體(tǐ)系(xì)建設投資227亿(yì)元(yuán)，餐廚垃圾專項工程投資136元(yuán)，存量(liàng)整治工程投資77亿(yì)元(yuán)，垃圾分(fēn)類(lèi)示範工程投資86亿(yì)元(yuán)，監管(guǎn)體(tǐ)系(xì)建設投資38亿(yì)元(yuán)。

 

　　北(běi)京(jīng)太陽谷(gǔ)咨詢有限公(gōng)司(高(gāo)端裝(zhuāng)備发展(zhǎn)研究中(zhōng)心(xīn))曆經(jīng)多(duō)年(nián)的(de)高(gāo)端裝(zhuāng)備産業基礎情(qíng)報工作(zuò)與(yǔ)研究經(jīng)验(yàn)的(de)積累，我(wǒ)们(men)構建起(qǐ)了(le)集産業與(yǔ)行業研究、市(shì)场(chǎng)調研與(yǔ)分(fēn)析、技術(shù)調查與(yǔ)咨詢、个(gè)性(xìng)化(huà)報告定制、項目服(fú)務(wù)與(yǔ)可(kě)行性(xìng)研究、科技情(qíng)報與(yǔ)文(wén)獻資料檢索等完備的(de)整體(tǐ)咨詢解(jiě)決方案(àn)與(yǔ)服(fú)務(wù)體(tǐ)系(xì)。

 

　　免責聲明(míng)：本(běn)文(wén)內(nèi)容根(gēn)據(jù)非(fēi)密公(gōng)開(kāi)性(xìng)調研信(xìn)息資料加工整理(lǐ)，內(nèi)容僅供參考及(jí)學(xué)習交流使用(yòng)，歡迎个(gè)人(rén)轉(zhuǎn)载(zài)分(fēn)享，相關(guān)平台(tái)或(huò)媒介如(rú)需轉(zhuǎn)载(zài)本(běn)文(wén)，必须與(yǔ)我(wǒ)们(men)取(qǔ)得聯系(xì)獲得授權，否則由(yóu)此(cǐ)引起(qǐ)的(de)一(yī)切(qiè)後(hòu)果(guǒ)由(yóu)轉(zhuǎn)载(zài)方承擔。相關(guān)知識産權或(huò)版權歸原作(zuò)者(zhě)所(suǒ)有，如(rú)涉及(jí)相關(guān)争議，請及(jí)时(shí)與(yǔ)我(wǒ)们(men)聯系(xì)，我(wǒ)们(men)将在(zài)第(dì)一(yī)时(shí)間(jiān)妥善處(chù)理(lǐ)。