固廢處理的發(fā)展方向在哪?淺析垃圾熱解氣化技術(shù)
垃圾處理方式隨著(zhù)技術(shù)的更新和發(fā)展逐漸優(yōu)化,從一開(kāi)始的填埋,到生物質(zhì)利用,再到現在減量化效果最好的焚燒,每一步的技術(shù)更新都引領(lǐng)著(zhù)行業(yè)的發(fā)展方向。
和垃圾焚燒一樣,能做到真正3R原則的處理方式,是垃圾熱解法。但據統計,國內垃圾主要以填埋、焚燒和堆肥為主。填埋是目前的主要處理方式,占比近一半,焚燒占12%左右,堆肥不到10%,仍有30%的生活垃圾未能處理。
那么為什么和垃圾焚燒一樣能達到3R原則的垃圾熱解技術(shù)卻沒(méi)能占得市場(chǎng)先機呢?我們先來(lái)了解什么是垃圾熱解技術(shù)。
熱解法和焚燒法是兩個(gè)完全不同的過(guò)程。焚燒是一個(gè)放熱過(guò)程,而熱解需要吸收大量熱量。焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水,而熱解的主要產(chǎn)物是可燃的低分子化合物:氣態(tài)的氫氣、甲烷、一氧化碳;液態(tài)的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有機物及焦油、溶劑油等。固態(tài)的主要是焦炭和炭黑。熱解法是利用垃圾中有機物的熱不穩定性,在無(wú)氧或缺氧條件下對其進(jìn)行加熱蒸餾,使有機物產(chǎn)生裂解,經(jīng)冷凝后形成各種新的氣體、液體和固體,從中提取燃料油、可燃氣的過(guò)程。熱解產(chǎn)率取決于原料的化學(xué)結構、物理形態(tài)和熱解的溫度與速度。熱分解過(guò)程由于供熱方式、產(chǎn)品形態(tài)、熱解爐結構等方面的不同,熱解方式各異。
按熱解溫度不同,1000oC以上稱(chēng)為高溫熱解,600 -700oC稱(chēng)為中溫熱解,600oC以下稱(chēng)為低溫熱解。按供熱方式不同,分為直接加熱法和間接加熱法。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(huì )產(chǎn)生CO2、H2O等氣體,其混在熱解可燃氣中,稀釋了可燃氣,會(huì )降低熱解氣的熱效應。采用空氣作催化劑則含大量N2,更稀釋了可燃氣,使熱解可燃氣的熱值大大降低。
以美國城市垃圾實(shí)驗數據為例,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(zhì)來(lái)做傳熱。產(chǎn)熱值可達18630 KJ/m3,相當于用空氣作氧化劑的直接加熱法產(chǎn)生熱值的三倍多,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(diǎn):
(1)在熱解過(guò)程中廢棄物的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)生的燃氣視其熱值的高低可直接燃燒或和其它高熱值燃料混合燃燒,反應過(guò)程產(chǎn)生焦油視其性質(zhì)可制成燃料或提取化工原料。
(2)熱解焚燒系統的二次污染小,可簡(jiǎn)化污染控制問(wèn)題,對環(huán)境更加安全;熱解法產(chǎn)生的煙氣量比直接焚燒法少,特別是煙氣中重金屬、二惡英類(lèi)等污染物的含量較少,有利于煙氣的凈化,降低了二次污染物的排放水平,因而是一種安全的垃圾處理方法。
回顧垃圾處理行業(yè)的發(fā)展可以看出,整個(gè)行業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:
第一階段,是垃圾填埋時(shí)期,這是最原始,相對最簡(jiǎn)單的垃圾處理方式。
第二階段為,好氧堆肥、厭氧消化的發(fā)展。 前幾年厭氧消化因垃圾成分問(wèn)題、技術(shù)引進(jìn)不適應問(wèn)題、處理規模小等問(wèn)題,困擾、制約著(zhù)行業(yè)發(fā)展,但現在隨著(zhù)國內技術(shù)研究的一步步深入和餐廚垃圾市場(chǎng)的關(guān)注,生物質(zhì)利用方面逐漸發(fā)展起來(lái)。
第三階段,完全資源化、減量化階段,即國際上常說(shuō)的WTE waste to energy 階段。雖然目前的垃圾熱解氣化技術(shù)還有很多的不足,比如投資額高,運行不穩定,尾渣處理有一定難度等,但就行業(yè)發(fā)展而言,垃圾焚燒、垃圾熱解和氣化是最好的3R原則體現方式,因此必定是行業(yè)發(fā)展方向。