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文檔簡介
淺析垃圾熱解氣化技術垃圾處理方式隨著技術得更新與發(fā)展逐漸優(yōu)化,從一開始得填埋,到生物質利用,再到現(xiàn)在減量化效果最好得焚燒,每一步得技術更新都引領著行業(yè)得發(fā)展方向。與垃圾焚燒一樣,能做到真正3R原則得處理方式,就是垃圾熱解法。但據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)垃圾主要以填埋、焚燒與堆肥為主。填埋就是目前得主要處理方式占比近一半,焚燒占12%左右,堆肥不到10%,仍有30%得生活垃圾未能處理。那么為什么與垃圾焚燒一樣能達到3日原則得垃圾熱解技術卻沒能占得市場先機呢?我們先來了解什么就是垃圾熱解技術、定義及作用原理:熱解法與焚燒法就是兩個完全不同得過程。焚燒就是一個放熱過程,而熱解需要吸收大量熱量。焚燒得主要產(chǎn)物就是二氧化碳與水,而熱解得主要產(chǎn)物就是可燃得低分子化合物:氣態(tài)得氫氣、甲烷、一氧化碳;液態(tài)得甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等、固態(tài)得主要就是焦炭與炭黑。熱解法就是利用垃圾中有機物得熱不穩(wěn)定性,在無氧或缺氧條件下對其進行加熱蒸餾,使有機物產(chǎn)生裂解,經(jīng)冷凝后形成各種新得氣體、液體與固體,從中提取燃料油、可燃氣得過程。熱解產(chǎn)率取決于原料得化學結構、物理形態(tài)與熱解得溫度與速度。熱分解過程由于供熱方式、產(chǎn)品形態(tài)、熱解爐結構等方面得不同,熱解方式各異。按熱解溫度不同,1000°C以上稱為高溫熱解,600—700°C稱為中溫熱解,600°C以下稱為低溫熱解。按供熱方式不同,分為直接加熱法與間接加熱法。直接加熱法指垃圾部分直接燃燒,或向熱解反應器提供空氣、富氧或純氧作為補充燃料。純氧作催化劑會產(chǎn)生CO2、H20等氣體,其混在熱解可燃氣中,稀釋了可燃氣,會降低熱解氣得熱效應。采用空氣作催化劑則含大量N2,更稀釋了可燃氣,使熱解可燃氣得熱值大大降低。,以美國城市垃圾實驗數(shù)據(jù)為例,用空氣作催化劑其熱值一般在5500KJ/m3左右,而采用純氧一般在11000KJ/m3左右、間解加熱法可利用干墻式導熱或一種中間介質來做傳熱。產(chǎn)熱值可達18630KJ/m3,相當于用空氣作氧化劑得直接加熱法產(chǎn)生熱值得三倍多,完全可當成燃氣直接利用。與直接焚燒法相比,垃圾熱解有以下優(yōu)點:H1)在熱解過程中廢棄物得有機物成分能轉化成可利用能量形式其經(jīng)濟性更好;熱解產(chǎn)生得燃氣視其熱值得高低可直接燃燒或與其它高熱值燃料混合燃燒,反應過程產(chǎn)生焦油視其性質可制成燃料或提取化工原料。冬⑵熱解焚燒系統(tǒng)得二次污染小,可簡化污染控制問題,對環(huán)境更加安全;熱解法產(chǎn)生得煙氣量比直接焚燒法少特別就是煙氣中重金屬、二惡英類等污染物得含量較少有利于煙氣得凈化,降低了二次污染物得排放水平,因而就是一種安全得垃圾處理方法。工藝組成熱解工藝主要包括移動床熱解、流化床熱解、旋轉床熱解等。其中移動床熱解技術代表得系統(tǒng)有新日鐵系統(tǒng)、Purox系統(tǒng)與Torrax系統(tǒng),流化床代表系統(tǒng)就是荏原-工技院及月島機械分別開發(fā)得雙塔循環(huán)流化床系統(tǒng),旋轉床熱解則就是由北京神霧集團研發(fā)得具有自主知識產(chǎn)權得熱解工藝。冬移動床熱解新日鐵系統(tǒng)NipponSteel該系統(tǒng)就是將熱解與熔融一體化得設備,通過控制爐溫與供氧條件,使垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒與熔融。干燥段溫度約為300。。熱解段溫度為300~1000。。熔融段溫度為1700~1800。,可燃燒性氣體熱值6276-10460kJ/m3。投料口采用雙重密封閥結構,可燃性氣體導入二燃室進一步燃燒.并利用尾氣得余熱發(fā)電?;以袣埓娴脽峤夤滔喈a(chǎn)物——炭黑與從爐下部通入得空氣在燃燒區(qū)發(fā)生燃燒反應通過添加焦炭來補充碳源。新日鐵系統(tǒng)工藝流程圖Purox系統(tǒng)又稱為U、C、C、純氧高溫熱分解法,由UnionCarbide公司開發(fā)得。采用豎式熱解爐,破碎后得垃圾從塔頂投料口進入。依靠垃圾得自重在由上向下移動得過程中,完成垃圾得干燥與熱解。底部燃燒溫度:1650^。該系統(tǒng)主要得能量消耗就是垃圾破碎過程與1t垃圾熱解需要得0、2t氧氣得制造過程。該系統(tǒng)每處理lkg垃圾可以產(chǎn)生熱值為11168kJ/m3得可燃性氣體0。712m3,該氣體以90%得效率在鍋爐中燃燒回收熱量系統(tǒng)總體得熱效率為58%。冬Purox系統(tǒng)工藝流程圖冬Torrax系統(tǒng)由氣化爐、二燃室、一次空氣預熱器、熱回收系統(tǒng)與尾氣凈化系統(tǒng)構成。垃圾不經(jīng)預處理直接投入豎式氣化爐中。垃圾干燥與熱解所需得熱量由爐底部通入得預熱至1000^得空氣與炭黑燃燒提供。二次燃燒室溫度1400°C,出口氣體溫度1150~1250°C。垃圾熱值得大約35%用于助燃空氣得加熱與設施所需電力得供應,提供給余熱鍋爐得熱量達57%,即相當于垃圾熱值得大約37%作為蒸汽得到回收。冬Torrax系統(tǒng)工藝流程圖盅兩種移動床技術經(jīng)濟性比較移動床熱解爐一般為豎式得桶裝或柱狀,為了達到良好得傳熱效果,防止出現(xiàn)垃圾受熱不均,難以完成反應得情況,其爐體設計不能過大,因此只能進行小規(guī)模處理,單爐規(guī)模一般小于400噸/天、移動床主要依靠垃圾自身重力完成移動,由于我國垃圾不分選,垃圾組分復雜,粒度不均,在移動中容易架橋、堵塞另外移動床容易產(chǎn)生結焦問題,這些都導致移動床很難實現(xiàn)長時間得連續(xù)運行,停爐檢修頻繁。A流化床熱解雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝該工藝由荏原一工技院及月島機械分別開發(fā)。二者共同點都就是將熱分解及燃燒反應分開在兩個塔中進行。裝置由熱解器與燃燒器組成。冬雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝得優(yōu)點就是燃燒得廢氣不進入產(chǎn)品氣體中,因此可得高熱值燃料氣(1、67x104-「88x104kJ/m3);在燃燒爐內(nèi)熱媒體向上流動,可防止熱媒體結塊;因炭燃燒需要得空氣量少,向外排出廢氣少;在硫化床內(nèi)溫度均一,可以避免局部過熱;由于燃燒溫度低,產(chǎn)生得NOx少,特別適合于處理熱塑性塑料含量高得垃圾得熱解;可以防止結塊。冬雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝流程圖冬旋轉床熱解北京神霧集團歷時5年得專項攻關,今年在垃圾熱解技術上取得重大突破。神霧熱解處理新工藝系統(tǒng)主要包括預處理系統(tǒng)、熱解系統(tǒng)、流化床氣化系統(tǒng)、油氣分離凈化系統(tǒng)、尾氣凈化系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等、該技術采用絕氧熱解原理即上文所說得間接加熱法,無氧氣存在,從原理上阻止了二嗯英得產(chǎn)生。按照每天200噸處理規(guī)模計算,利用神霧集團得蓄熱式旋轉床熱解技術,每年可從垃圾中提取燃氣949萬標立,其熱值高于4500kca1/Nm3,提取燃油584t,熱值高于5000kcal/kg,最終剩余得無機物殘渣熱灼減率低于1%,實現(xiàn)了垃圾得資源高效利用。技術應用目前垃圾熱解氣化技術與應用主要集中在日本與北美。2007年4月,日本建成了新日鐵最大得垃圾熱解氣化廠(ShinMojiP1ant),總處理量達到720t/d。日本ShinMojiPlant冬加拿大Enerkem公司承建得埃德蒙頓(Edmonton)垃圾熱解氣化廠于2014年6月4日運行,總投資約1億美元,能把60%得生活垃圾轉換成生物燃料與低分子化合物,每年處理量為10萬噸,則日處理量約為274t/d,產(chǎn)生生物燃料3800萬升,每年為本地區(qū)創(chuàng)造6500萬美元得經(jīng)濟價值。以本項目計算其噸投資將近$40萬/d,幾乎比國內(nèi)垃圾焚燒投資多了一個美元符號、經(jīng)濟性問題應該就是熱解氣化項目在國內(nèi)難以開花得最重要原因。a加拿大埃德蒙頓垃圾熱解氣化廠盅2015年5月,中國核建、中稷瑞威與綠潔泰能聯(lián)合推出得第五代垃圾熱解氣化發(fā)電技術。此技術每100噸垃圾處理僅需占用1。畝地,相較于焚燒垃圾處理技術與垃圾生物填埋處理技術節(jié)約土地50%-200%o每噸垃圾發(fā)電量350度左右,相較于其她垃圾發(fā)電技術發(fā)電效率提高50%左右、2016年1月22日,河北省廊坊市霸州市昌隆新能源有限公司得6萬t/a得垃圾熱解處理項目建成投產(chǎn)。該公司采用了北京神霧集團二十余項專利成果自主知識產(chǎn)權集成得“生活垃圾熱解技術”處理垃圾。a霸州市垃圾熱解項目國夕卜垃圾熱解氣化公司技術及應用表從表中可以瞧出新日鐵公司得固定床直接熱解法應用實例最多,相關處理廠達到了33個。目前,垃圾熱解氣化技術應用還處于起步階段世界上已建成得工廠數(shù)量僅約120個左右、回顧垃圾處理行業(yè)得發(fā)展可以瞧出,整個行業(yè)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段:第一階段,就是垃圾填埋時期,這就是最原始,相對最簡單得垃圾處理方式。第二階段為,好氧堆肥、厭氧消化得發(fā)展。前幾年厭氧消化因垃圾成分問題、技術引進不適應問題、處理規(guī)模小等問題困擾、制約著行業(yè)發(fā)
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