1、垃圾热解气化总结1.固废管理的原那么减量化： 减量化是指在生产、 流通和消费等过程中减少资源消耗和废物产生， 以及采用适当措施使废物量减少含体积和重量的过程。资源化： 将废物直接作为原料进展利用或着对废物进展再生利用， 也就是采用适当措施实现废物的资源利用过程， 其中再利用是指将废物直接作为产品或者经修复、 翻新、 再制造后继续作为产品使用， 或者将废物的全部或者局部作为其他产品的部件予以使用。 分为三种类型： 保持原有功能和性质， 直接回收利用；不再保持其原有的形态和使用性能， 但还保持利用其材料的根本性能，如废金属回收利用、 废纸再生、 玻璃再生等； 不再保持其原有的形态、 使用性能和材料
2、的根本性能， 但还保持利用其局部分子特性等如生物质有机垃圾的好氧堆肥、厌氧发酵等。无害化：在垃圾的收集、运输、储存、处理、处置的全过程中减少以至防止对环境和人体安康造成不利影响。2.固废处理方法垃圾燃烧 ，或称垃圾焚化，是一种废物处理的方法，通过燃烧废物中有机物质， 以缩减废物体积。 燃烧与其他高温 垃圾处理 系统，皆被称为 “热处理 。焚化垃圾时会将垃圾转化为灰烬、 废气和热力。 灰烬大多由废物中的无机物质组成， 通常以固体和废气中的微粒等形式呈现。废气在排放到大气中之前，需要去除其中污染气体和微粒。其余剩余物那么用于堆填。在某些情况，焚化垃圾所产生的热能可用于发电。焚化是其中一种将垃圾转换
3、成能源的技术， 其他如气化、 等离子弧气化、 热解和厌氧消化。垃圾焚化会减少原来垃圾 80%85%的质量和 95%96%的体积 垃圾在垃圾车里已经过压缩，减少程度取决于可回收材料的成分和其回收的程度，如灰烬中有可回收的金属。这意味着， 尽管焚化不能完全取代堆填， 但它却可以大大减少垃圾量。 垃圾车一般在运送垃圾至焚化炉前， 会以内置压缩机内压缩以减少垃圾的体积。 或者， 未经压缩运输的垃圾可以在填埋场进展压缩，减少体积近 70%。很多国家常在堆填区作简单的垃圾压缩。另外，垃圾燃烧在处理某些类型的垃圾， 如医疗垃圾和一些有害废物时有很大的优势， 因为燃烧过程的高温能销毁垃圾中的病原体和毒素。 综
4、合而言， 垃圾燃烧处理的减量化效果最好， 但存在燃烧产生污染物的环境风险。卫生填埋法 是指采取防渗、 铺平、压实、覆盖等措施对城市生活垃圾进展处理和对气体、渗滤液、蝇虫等进展治理的垃圾处理方法。该方法采用底层防渗、 垃圾分层填埋、 压实后顶层覆盖土层等措施，使垃圾在厌氧条件下发酵，以到达无害化处理。卫生填埋处理是垃圾处理必不可少的最终处理手段， 也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。科学合理地选择卫生填埋场场址，可以有利于减少卫生填埋对环境的影响。场址的自然条件符合标准要求的， 可采用天然防渗方式。 不具备天然防渗条件的， 应采用人工防渗技术措施。 场内实行雨水与污水分流， 减少运行过程中的渗沥水
5、产生量， 并设置渗沥水收集系统， 将经过处理的垃圾渗沥水排入城市污水处理系统。 不具备排水条件的， 应单独建立处理设施， 到达排放标准前方可排入水体。 渗沥水也可以进展回流处理， 以减少处理量，降低处理负荷，加快卫生填埋场稳定化。设置填埋气体导排系统，采取工程措施，防止填埋气体侧向迁移引发的平安事故。 尽可能对填埋气体进展回收和利用， 对难以回收和无利用价值的，可将其导出处理后排放。填埋时应实行单元分层作业，做好压实和覆盖。 填埋终止后，要进展封场处理和生态环境恢复，继续引导和处理渗沥水、填埋气体。卫生填埋技术开场于 20 世纪 60 年代， 它是在传统的堆放、 填坑根底上， 处于保护环境的目
6、的而开展起来的一项工程技术。 卫生填埋的处理能力大， 本钱较低，但是占用土地，选址困难， 直接产生的填埋气主要成分为甲烷， 容易发生爆炸等危险。 目前大多填埋厂将填埋气排空，不仅提高了温室气体的排放，而且浪费了能源。固体废弃物热解是指在无氧或缺氧条件下， 使可燃性固体废物在高温下分解， 最终成为可燃气体、 油、固形碳的化学分解过程， 是将含有有机可燃质的固体废弃物置于完全无氧的环境中加热，使固体废弃物中有机物的化合键断裂，产生小分子物质气态和液态以及固态残渣的过程。固体废物热解 利用了有机物的热不稳定性， 在无氧或缺氧条件下使得固体废物受热分解。热解法与燃烧法相比是完全不同的两个过程， 燃烧是
7、放热的， 热解是吸热的； 燃烧的产物主要是二氧化碳和水， 而热解的产物主要是可燃的低分子化合物：气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要是焦炭或碳黑。燃烧产生的热能量大的可用于发电， 量小的只可供加热水或产生蒸汽， 就近利用。 而热解产物是燃料油及燃料气，便于贮藏及远距离输送。热分解过程由于供热方式、产品状态、热解炉构造等方面的不同，热解方式各异：1.按供热方式可分成内部加热和外部加热。外部加热是从外部供应热解所需要的能量。内部加热是供应适量空气使可燃物局部燃烧， 提供热解所需要的热能。 外部供热效率低， 不及内部加热好，故采用内部加热的方
8、式较多。2.按热分解与燃烧反响是否在同一设备中进展，热分解过程可分成单塔式和双塔式。3.按热解过程是否生成炉渣可分成造渣型和非造渣型。4.按热解产物的状态可分成气化方式、液化方式和碳化方式。5.按热解炉的构造将热解分成固定层式、移动层式或回转式。由于选择方式的不同，构成了诸多不同的热解流程及热解产物。综合而言，热解方法适用于城市固体废弃物、污泥、工业废物如塑料、橡胶等。热解法其优点为产生的废气量较少， 能处理不适于燃烧和填埋的难处理物， 能转换成有价值的能源，减少燃烧造成的二次污染和需要填埋处置的废物量。热解处理缺点是技术复杂，投资巨大。3.热解的减量化、资源化与无害化固废的减量比是衡量减量化
9、的重要指标，减量比为处理后剩余固体量 /固废量。固废热解过程中， 有机物热解为合成气， 无机物成为飞灰和炉渣， 因此减量化处理是针对飞灰和炉渣的回收利用，针对飞灰与炉渣的处理方式主要是熔融技术，在高温下使得炉渣熔融液化，金属由于重力较大， 沉积在熔融体液体的底部， 上部为无害的玻璃体， 通过激冷的方式使之冷却后，金属被回收，玻璃体制成建筑材料，从而实现接近 100%的回收利用。资源化是固废热解的推进因素，针对热解，能量利用率是重要的指标，利用效率越高，收益越高，燃烧能量利用率为 2030%，而垃圾热解的能量利用率高达 80%。固废无害化关键点在于烟气与飞灰中二噁英的含量， 是工艺处理的难点与重
10、点。 二噁英生成的温度区间为 200-400之间，而当温度高于 850，将会破坏二噁英构造，将其裂解为小分子有机物与 HCl ，HCl 可以通过碱液吸收除去。 实现二噁英的国内排放指标的条件为3T，即温度 temperature、时间 time、湍流 turbulence。同时从炉内释放后，需要快速降低温度至 200以下。通常，生活垃圾燃烧炉中的烟气冷却速率在 100/s200/s 范围内，对应炉膛出口二恶英的浓度一般为 5ng1-TEQ/m3. 要到达低于 0.1ng1-TEQ/m3 标准，烟气冷却速率必须在 500/s1000/s。3.固废热解技术3.1 流化床气化固体废弃物难以利用传统气
11、化炉， 主要原因在于垃圾热值较低， 为维持炉内高温， 稳定炉内工况， 需要掺混大量的煤。 而流化床由于炉内存有大量高温底料与循环别离下的高温飞灰，能够燃烧低热值垃圾，同时可以实现炉内脱硫脱酸。垃圾经过分选、破碎为 10mm 以下，利用给料装置，参加流化床内，有机物在炉内高温物料与湍流的作用下， 快速升温气化， 而无机物成为大块炉渣沉在底部， 由于底料在高温炉内长时间停留， 进展高温无害化处理， 大块炉渣从排渣口排出炉内， 经冷却成为无害炉渣。飞灰被旋风别离器捕集，通过返料器送回炉内。以此保证炉内物料平衡。流化床炉内温度一般维持在 850950之间， 且处于复原性气氛， 能够有效抑制二噁英的产生
12、。在炉内物料中参加 CaCO3 更能够实现炉内脱酸， 从源头上降低了有害气体的产生。目前，垃圾流化床气化系统有日本荏原 双塔循环式流动床热解工艺。 优点是燃烧的废气4 4不进入产品气体中，因此可得高热值燃料气 (1.67 10 1.88 10 kJ/m3);在燃烧炉内热媒体向上流动，可防止热媒体结块 ;因炭燃烧需要的空气量少，向外排出废气少 ;在硫化床内温度均一，可以防止局部过热 ;由于燃烧温度低，产生的 NOx 少，特别适合于处理热塑性塑料含量高的垃圾的热解 ;可以防止结块。图 1 双塔循环式流动床热解工艺3.2 等离子体气化等离子体 Plasma技术最早是由美国科学家 Lang-muir
13、于 1929 年在研究低气压下汞蒸气中放电现象时提出的。 等离子体技术应用于污染治理的研究开场于 20 世纪 70 年代。90年代，美国、加拿大、德国等兴旺国家将该技术应用于废物处理并取得了不俗的业绩。等离子体是物质的第四态， 是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态。 等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体又分为热等离子体和冷等离子体，热等离子体温度在 10 3106 K，接近热力学平衡，电子温度和重粒子温度一样。等离子气化技术的原理， 简而言之， 即利用等离子体的高温高能， 在气化剂的辅助作用下，将垃圾废物进展高温气化和熔融， 垃圾中的有机物被气化形成以 CO 和 H
14、2 为主的合成气，而无机物那么被熔融后急冷形成无害的玻璃体渣。等离子体技术分为直接等离子体气化与气化 +等离子体重整技术。直接等离子体气化，纯热解技术，电耗较高， 1000以上。等离子体直接作用在垃圾上， 气化过程中参加少量空气或水蒸气作为氧化剂和气化剂，气体产物以 CO 和 H2 为主。气化+等离子体重整技术，垃圾首先在 650左右的常规气化炉内热解形成合成气，等离子体 900作用在合成气上，使之重整，可有效降低能耗和气体焦油量3.3 熔融气化技术熔融气化技术。 垃圾在贫氧条件下气化， 生产可燃气体； 飞灰或底渣经过高温熔融固化处理后作为水泥、 铺路砖等原料， 不仅能欧股将重金属稳定在晶相中
15、而不会浸出， 彻底分解二噁英，符合固废处理的减量化、资源化、无害化的要求。分为间接熔融气化技术和两步法气化熔融热分选技术 、直接气化熔融技术。间接熔融气化技术先在传统炉内气化， 而后将灰渣置于 1350-1500的熔融炉内进展高温熔融处理，以消除灰渣中的二噁英， 因此也成为灰渣熔融技术。 充分利用了原有的垃圾气化装置， 弥补了传统的缺乏，但二者缺乏有机的联系，严密性差；两步法气化熔融技术先将固废在 500至 600下气化，形成可燃气体和金属残留物，然后再进展可燃气燃烧的高温熔融技术；直接气化熔融是指固废的枯燥、 气化、燃烧和灰渣的熔融等过程均在同一炉内进展， 工艺简单，工程投资和运行费用低。4
16、. 公司工艺分析1BellwetherBellwether 公司利用 Integrated Multifuel Gasification IMG 技术进展垃圾气化发电，工艺流程图如图 1 所示，其核心技术为等离子体气化技术。图 1 IMG 流程图图 2 主要设备示意图IMG 系统主要由进料系统、热解气化炉、等离子气化炉、熔融物处理系统、合成气净化系统、热回收装置及燃气轮机发电系统组成。 Bellwether 适用于高热值的垃圾，利用垃圾不完全燃烧放出的热量， 维持气化炉内高温， 熔渣与气化的热量来源于垃圾本身。 热解气化炉由枯燥室和热解室组成， 垃圾通过进料系统进入枯燥室， 经过高温空气枯燥后
17、被被推入气化室， 有机物在一次风的作用下被高温热解气化， 形成合成气， 输送至等离子气化炉在等离子体的作用下，合成气被进一步重整成以 CO 与 H2 为主的气体，同时二噁英被分解，飞灰被熔融收集。换热器实现了空气与烟气之间的换热，一局部空气进入等离子室被等离子化，大局部空气进入热解气化炉。 低温合成气经过进一步净化， 被送至发电厂发电。 而无机物那么被熔化成玻璃体及金属产物， 被收集到处理器中被急冷成固态， 金属可回收， 玻璃体渣可进一步综合利用。在高温等离子体作用下，焦油被裂解气化，合成气较为纯洁且以小分子为主，有毒气体经过无害化处理，烟气无毒；为复原性缺氧气氛下， NO X 产生量小。经过
18、长时间运行后烟气监测数据如下表所示， 从表中可以看出各项污染物的浓度极低，均能到达排放标准。pollutant Unit concentrationDust Mg/m3 3 HCl Mg/m3 2HFHF Mg/m3 0SOX( as SO2) Mg/m3 25NOX( as NO295% NO) Mg/m3 20NHNH 3 Mg/m3 70%)都仍留存于炉渣中 ,仅 Hg和 Cd 在高温下挥发 ,进入飞灰随燃烧烟气排放。 为提高烟气中二恶英类和重金属污染物的去除率,可以采取以下方法 :(1)减少烟气在 200350 温度域的停留时间 ,有利于减少二恶英类污染物再次生成 ,控制除尘器入口烟气温度低于 200 ,有利于有
