热解气化技术在农村生活垃圾处理中的优势

文_杨超 中节能环保装备股份有限公司

目前，我国很多农村的垃圾处理仍采取简易填埋或者安全填埋等方式，距离垃圾治理的“无害化、资源化、减量化”目标还存在较大距离，因此迫切需更加高效环保的新技术来解决农村这种小型化垃圾处理问题。本文主要就农村生活垃圾处理的技术路径进行探讨，阐述了热解气化技术在农村垃圾处理中的优势。

1 农村生活垃圾处理面临的主要问题

由于区域特点的不同，农村垃圾处理技术与城市有较大差异。一是农村地区垃圾处理规模较小。与城市垃圾焚烧发电厂动辄上千吨以上的处理规模不同，农村垃圾处理设施的处理规模大多数仅为几吨或几十吨。二是农村垃圾处理的半径较近。我国大部分县市的平均距离在70km左右，乡镇的数量约为10～15个，因此有将近半数的乡镇运距在30km以上，因此农村垃圾更多地需要进行就地无害化处理。三是农村垃圾处理技术处理效果较差。农村垃圾处理过程中由于垃圾成分复杂、排放不达标、技术不规范等容易造成水、空气环境二次污染。四是农村垃圾处理资金较少。一直以来农村地区政府财政能力较弱，政府用于环境治理的资金投入相对较少，也是农村垃圾处理无法回避的问题。

总之，处理规模小、处理距离较近、处理效果较差、处理资金较少是制约农村生活垃圾技术处理发展的四大难题，与其对应，选择占地面积较小、排放清洁环保、技术经济性高的小型化垃圾处理技术就成为不二选择。

2 农村垃圾处理技术对比

我国农村地区目前常见的填埋、堆肥、焚烧、热解气化四种垃圾处理方式主对比见表1：

表1 四种垃圾处理方式的对比

农村垃圾终端设施处理距离较近，不适合兴建较大的焚烧发电厂，焚烧技术投资较大，更适合在城市推广应用。热解气化和堆肥技术更适用于小型化生活垃圾处理项目，并且其设计相对简单，十分适合处理规模小的农村垃圾处理。

在处理效果方面，农村简易填埋的处理方式恶臭污染较重、需要处理填埋气和渗滤液、对地下水和土壤有威胁。堆肥技术适用于有机质垃圾处理，具有一定的局限性。相比之下，热解气化技术满足处理规模较小、占地面积较小、排放清洁环保、技术经济性高等要求。

近年来，垃圾热解气化技术在农村地区使用较多，使用的设备多为处理2～10t/d的小型设备。随着固体废物热解研究步伐的加快，热解气化技术有望在乡镇垃圾处理市场上实现较大增长。

3 热解气化技术介绍

3.1 技术发展历程

近些年，美国、德国、日本等发达国家为了解决城市生活垃圾焚烧处理过程中产生二噁英类毒性物质的问题，让垃圾的干燥、高温分解、气化和燃烧等每一个单一的过程不在同一反应器中进行。与常规的层燃式垃圾焚烧技术相比，此种技术的烟气量大大减少，所需的烟气净化装置规模较小，而且部分细灰能够以熔融态排出，但是对灰渣的处理不够彻底，大部分灰渣不能以熔融状态排出，导致减容、减量程度低，部分有害物质没有遭到完全破坏或得到无害化处理。后来进一步开发了垃圾气化熔融技术。该技术包含有垃圾在450～600℃温度下热解气化和含碳残渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程。热解气化技术被广泛地认为是21世纪的新型垃圾处理技术。

3.2 技术简介

垃圾热解气化技术可以为几乎任何类型的固体废弃物处理提供系统解决方案。利用热解气化技术将固体废物转换成可燃气体。独特的模块化设计实现灵活应用，安装简单，易于操作。这种新一代的垃圾转化能源系统是最为高效，是处理较偏远区域垃圾的环境较为友好的方式。

3.3 技术原理

垃圾热解（裂解）过程是垃圾在高温、缺氧的条件下，物料中的含碳有机物发生热化学分解，生成燃料（气体、液体和炭黑）的过程，该过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子键的断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。

垃圾气化是将垃圾中有机成分在还原气氛下与汽化剂（氧气、二氧化碳、水蒸气等）反应生成可燃气体（氢气、一氧化碳、甲烷等）、焦油和灰渣的过程。通过部分燃烧反应放热或外加热提供气化所需的热量，在常压或加压情况下，使垃圾中有机物转化为可燃气体，剩下的焦油和灰渣排出。

气化过程主要发生的反应如下。

以上反应均为可逆反应，气体产物中可燃组分（一氧化碳、氢气、甲烷）的含量取决于反应温度、压力及反应物的浓度。通常情况下，碳和氧气的放热反应提供生活垃圾气化过程所需的能量。

4 配套装备介绍

中节能环保装备股份有限公司运用最新的垃圾热解气化技术开发的小型化垃圾处理装备，具有运输方便、处理范围大、设计灵活、生态环保等特点，是目前农村属地化小规模生活垃圾处理的最佳先进装备。

4.1 装备特点

原料适应化。采用间歇式热解，除生活垃圾、工业废料外也可处理填埋场腐熟垃圾。废料要求较低，低位热值大于3300kJ/kg即可。

设计模块化。规模在2～400t/d，占地面积小，安装、操作简单方便。

成本低廉化。可持续稳定运行，单次启动后，无须添加任何辅助燃料，总体运行成本低。

技术高端化。独特炉排设计。热解效率高，气化均质，操作性强。采用独特的二燃室及管路走向设计。

排放无害化。热解气化过程在低氧或无氧条件下进行，减少了二噁英前驱体的生成。排放达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2014。

处理减量化。体积减小85%～95%，重量减少约95%。

4.2 装备工艺（详见图1）

5 结语

针对农村地区垃圾处理规模小、处理距离较近、处理效果较差、处理资金较少的特点，技术可靠、费用合理、生态环保、规模灵活的热解气化技术是破解当前农村垃圾处理困局的有效方法。未来，热解气化技术将凭借其得天独厚的优势，在农村垃圾处理市场中占据主流，提升农村人居环境，实现美丽乡村，推动农村经济的可持续发展。