浅论垃圾热解气化技术.doc

浅析垃圾热解气化技术点绿科技垃圾解决方式随着技术的更新和发展逐渐优化，从一开始的填埋，到生物质运用，再到现在减量化效果最佳的焚烧，每一步的技术更新都引领着行业的发展方向。和垃圾焚烧同样，能做到真正3R原则的解决方式，是垃圾热解法。但据记录，国内垃圾重要以填埋、焚烧和堆肥为主。填埋是目前的重要解决方式，占比近一半，焚烧占12%左右，堆肥不到10%，仍有30%的生活垃圾未能解决。那么为什么和垃圾焚烧同样能达成3R原则的垃圾热解技术却没能占得市场先机呢？我们先来了解什么是垃圾热解技术。定义及作用原理：热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解需要吸取大量热量。焚烧的重要产物是二氧化碳和水，而热解的重要产物是可燃的低分子化合物：气态的氢气、甲烷、一氧化碳；液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等。固态的重要是焦炭和炭黑。热解法是运用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。热解产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度与速度。热分解过程由于供热方式、产品形态、热解炉结构等方面的不同，热解方式各异。按热解温度不同，1000ºC以上称为高温热解，600-700ºC称为中温热解，600ºC以下称为低温热解。按供热方式不同，分为直接加热法和间接加热法。直接加热法指垃圾部分直接燃烧，或向热解反映器提供空气、富氧或纯氧作为补充燃料。纯氧作催化剂会产生CO2、H2O等气体，其混在热解可燃气中，稀释了可燃气，会减少热解气的热效应。采用空气作催化剂则含大量N2，更稀释了可燃气，使热解可燃气的热值大大减少。以美国城市垃圾实验数据为例，用空气作催化剂其热值一般在5500KJ/m3左右，而采用纯氧一般在11000KJ/m3左右。间解加热法可运用干墙式导热或一种中间介质来做传热。产热值可达18630KJ/m3，相称于用空气作氧化剂的直接加热法产生热值的三倍多，完全可当成燃气直接运用。与直接焚烧法相比，垃圾热解有以下优点：(1)在热解过程中废弃物的有机物成分能转化成可运用能量形式，其经济性更好；热解产生的燃气视其热值的高低可直接燃烧或和其它高热值燃料混合燃烧，反映过程产生焦油视其性质可制成燃料或提取化工原料。(2)热解焚烧系统的二次污染小，可简化污染控制问题，对环境更加安全；热解法产生的烟气量比直接焚烧法少，特别是烟气中重金属、二恶英类等污染物的含量较少，有助于烟气的净化，减少了二次污染物的排放水平，因而是一种安全的垃圾解决方法。工艺组成热解工艺重要涉及移动床热解、流化床热解、旋转床热解等。其中移动床热解技术代表的系统有新日铁系统、Purox系统和Torrax系统，流化床代表系统是荏原-工技院及月岛机械分别开发的双塔循环流化床系统，旋转床热解则是由北京神雾集团研发的具有自主知识产权的热解工艺。移动床热解新日铁系统NipponSteel该系统是将热解和熔融一体化的设备，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完毕干燥、热解、燃烧和熔融。干燥段温度约为300℃，热解段温度为300～1000℃，熔融段温度为1700～1800℃，可燃烧性气体热值6276-10460kJ/m3。投料口采用双重密封阀结构，可燃性气体导入二燃室进一步燃烧．并运用尾气的余热发电。灰渣中残存的热解固相产物——炭黑与从炉下部通入的空气在燃烧区发生燃烧反映，通过添加焦炭来补充碳源。新日铁系统工艺流程图Purox系统又称为U.C.C.纯氧高温热分解法，由UnionCarbide公司开发的。采用竖式热解炉，破碎后的垃圾从塔顶投料口进入．依靠垃圾的自重在由上向下移动的过程中，完毕垃圾的干燥和热解。底部燃烧温度：1650℃。该系统重要的能量消耗是垃圾破碎过程和1t垃圾热解需要的0.2t氧气的制造过程。该系统每解决1kg垃圾可以产生热值为11168kJ/m3的可燃性气体0.712m3，该气体以90％的效率在锅炉中燃烧回收热量，系统总体的热效率为58％。Purox系统工艺流程图Torrax系统由气化炉、二燃室、一次空气预热器、热回收系统和尾气净化系统构成。垃圾不经预解决直接投入竖式气化炉中。垃圾干燥和热解所需的热量由炉底部通入的预热至1000℃的空气和炭黑燃烧提供。二次燃烧室温度1400℃，出口气体温度1150～1250℃。垃圾热值的大约35％用于助燃空气的加热和设施所需电力的供应，提供应余热锅炉的热量达57％，即相称于垃圾热值的大约37％作为蒸汽得到回收。Torrax系统工艺流程图两种移动床技术经济性比较移动床热解炉一般为竖式的桶装或柱状，为了达成良好的传热效果，防止出现垃圾受热不均，难以完毕反映的情况，其炉体设计不能过大，因此只能进行小规模解决，单炉规模一般小于40