固废热解气化技术调研

作者：clf0206 | 发布时间：2021-01-22 06:43:36 收藏本文下载本文

固废热解气化技术调研目前，处理各类有机类固废的热处理技术主要包括焚烧、水泥窑协同、热解，相较于焚烧和水泥窑协同，热解法有一些独特优势。热解过程中可将固废中的有机成分转化为可利用的能量形式，其经济性更好，且热解焚烧系统的烟气量小，二次污染小，可简化污染控制问题，对环境更加安全，从完全资源化、减量化、无害化角度考虑，热解技术处置固废优势明显。

2017 年底，国家工信部发布《关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》，鼓励在固体废物处理处置装备方面，重点推广有机固废绝氧热解技术装备等。2018 年国家科技部将有机固废热解装备列入了国家重大技术攻关计划，迄今为止，国内成功工业化应用的大型连续热解设备仍处于开发阶段，除在轮胎热解方面有少数案例外，鲜见大型连续热解设备用于其他有机固废处理领域。

与焚烧处置不同，热解是在无氧或缺氧条件下对固废进行加热蒸馏使有机物裂解，热解过程需要吸收大量热量，热解产物包括焦炭和炭黑、焦油、可燃气。热解产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度和速度。按热解温度不同，分为高温热解（＞1000℃）、中温热解（600-700℃）和低温热解（＜600℃）；按供热方式不同，分为直接加热法、间接加热法。热解工艺主要包括移动床热解、流化床热解、旋转床热解、回转窑热解等，其中移动床热解技术代表系统有新日铁系统、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，回转窑热解一万容科技研究设计院研发的热解工艺。

固体废物气化是在高温下使原料与气化剂（空气、氧气、空气/水蒸气、氧气/水蒸气）发生部分氧化还原反应，将固体燃料转化为气体燃料的过程，技术过程很复杂，基本反应包括原料的干燥、热分解反应、还原反应和氧化反应四个过程。气化反应炉包括固定床气化炉、流化床气化炉和旋转锥气化炉等。

相较于焚烧处置，热解处置在清洁环保优势凸显，具体体现在：

（1）烟气量小、大气污染因子少：标准固体（煤）燃烧过量空气系数为 1.8，燃气燃烧的过量空气系数为 1.2，而热解过程燃烧的燃气量又仅占物料总量的 15%左右，因此，无氧热解产生的烟气量不到全量燃烧的 10%。与此同时，由于燃烧的是气体燃料，其单位烟气排放的大气危害因子烟尘、二氧化硫、NOx、重金属等低很多，因此其排放的大气危害因子与全量燃烧相比几可忽略不计。

（2）有效抑制二噁英生成：固废热解区，由于无氧环境抑制了二噁英的合成；而在燃气燃烧区，温度保持在 850℃以上，烟气停留时间在 2 秒以上，由于无金属催化媒介存在也能够避免二噁英合成。

（3）固化重金属：在无氧热解过程中，重金属在还原环境中由可交换态等不稳定形态向残渣态等稳定形态转化，重金属几乎全部固化在炭渣中（除汞外）。

（4）减少温室气体排放：固定碳具有高度的稳定性，可长时间停留土壤。通过热解，固废中的炭转化为焦炭和炭黑，可使约 50%

以上的碳得到封存，大幅度减少二氧化碳、一氧化碳等温室气体排放。

目前，固废热解气化技术应用还处于起步阶段，世界已建成的工厂数量仅约 120 个左右，目前热解气化技术和应用主要集中在日本和北美，2007 年 4 月，日本建成了新日铁最大的垃圾热解气化厂，总处理达到 720t/d。加拿大埃德蒙顿垃圾热解气化厂于 2014 年 6 月 4日运行，总投资约 1 亿美元，能把 60%的生活垃圾转换成生物燃料和低分子化合物，年处理量 10 万吨，产生生物燃料 3800 万升，但其投资生产将近40 万美元/吨，几乎比国内垃圾焚烧投资多了一个美元符号，经济性问题应该是热解气化项目在国内难以开花的重要原因。

2015 年 5 月，中国核建、中稷瑞威和绿洁泰能联合推出的第五代垃圾热解气化发电技术，此技术每 100 吨垃圾处理仅需占用 10 亩地，相较于垃圾焚烧垃圾处理技术和垃圾生物填埋处理技术节约土地50-200%，每吨垃圾发电量 350 度左右，相较于其他垃圾发电技术发电效率提高 50%左右。2016 年 1 月 22 日，河北廊坊霸州昌隆新能源有限公司的 6 万吨/年的垃圾热解处理项目建成投产，该公司采用了北京神雾集团二十余项专利成果自主知识产权集成的“生活垃圾热解技术”处理垃圾。2017 年，万荣科技研究设计院研发的首台连续热解炉设备在汨罗万容固体废物处理有限公司投入正式运行，该设备采用了自身开发的组合式柔性密封技术和炉膛自动清焦装置及热载体内循环装置，解决了回转窑体的动态密封及炉内结焦这个业内“痛点”有效运行近10 个月，累积处理量超过 10000 吨。