垃圾分类为城镇生活垃圾处理提供了一种新思路－垃圾热解气化技术

常富龙 杨文智 李朝晖

1.中节能（唐山）环保装备有限公司 陕西西安 710000

2.中节能（唐山）环保装备有限公司 北京 100000

1 生活垃圾处理的方式及发展历程及现状

垃圾处理的方法概括来说主要是填埋法、热处理法、生物法、物理分离法。

近十年来我国的主要的大中城市以及沿海地区垃圾处理各普遍采用焚烧的方式，但采用焚烧的方式处理生活垃圾能够获得盈利一般需具备500-600t/d 的处理规模。这就导致焚烧技术虽然在我国的大城市成熟应用，但是在更为广大的县级城市较难应用。

垃圾分类为城镇生活垃圾处理提供了一种新思路—垃圾热解气化技术，并为热解气化方式处理城镇生活垃圾扫清了最后一道技术障碍。

2 国外生活垃圾处理的方式及发展历程

2005 年6 月开始，德国禁止原生垃圾直接填埋，规定只有经过无害化处理，可燃物小于10%的垃圾才可进行填埋处理。

美国1901 年就提出了垃圾焚烧处理的方式。但是由于垃圾焚烧的烟尘无法控制，所以一直都没有得到广泛应用。到了上世纪60 年代这种方法才得到了推广和普及。[1]2007 年美国有87 座垃圾焚烧发电厂，每天焚烧处理垃圾9．5 万t[2]。

国外生活垃圾处理经历了填埋、焚烧，焚烧虽然技术成熟，但是二噁英的产生对人体的危害较大，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而采用一种新型垃圾热解气化处理技术。

3 热解气化技术的基本原理及优点

热解是在无氧或缺氧条件下，利用热能使有机成分发生化合键断裂、异构化和小分子聚合等反应，由大分子有机物转化为小分子燃料气、焦油和焦炭的过程。热解产生的气体呈中性，在无氧或低氧条件，可以杜绝二噁英类物质的产生。热解过程如下：

垃圾中有机成分在还原气氛下与气化剂（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。通过自身热解所产生的能量，在常压或加压情况下，使垃圾中有机物转化为可燃气体，燃烧掉，剩余物以灰渣排出。气化过程主要发生的反应包括：

C+O2---CO2

2C+O2--2CO

C+H2O--CO+H2

C+2H2--CH4

CH4+H2O---CO+3H2

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，而且热解气化处理能够有效抑制二恶英的产生。

4 垃圾分类为热解气化方式处理城镇生活垃圾扫清了最后一道技术障碍

（1）垃圾原料的热值：垃圾原料的热值随地域不同有比较大的差别，垃圾热值是衡量垃圾中有可燃物含量的一个重要标志，是垃圾装置设计及运行的依据，也是决定热解工艺的关键参数。根据热量衡算，垃圾进炉低位发热量应达到6280kJ/kg，考虑到整个焚烧工艺系统的经济性，业内人士提出7000kJ/kg 经济热值的观点[3]。

（2）未进行垃圾分类的生活垃圾热值依据地域和经济生活水平的不同有较大的差异，含水率高(约为40%-60%)，热值低（850kj/kg-1650kj/kg）进行焚烧和热解都存在难度。

（3）分类后垃圾热值直接影响到热解效果，而垃圾的热值也与垃圾中各类有机物和无机物所含热值与所占比例有关。

（4）垃圾分类将提升燃烧热值，生活垃圾中的瓜果皮厨余物含水量很高，会垃圾整体燃烧不充分，热量释放不完全，通过分类去除可以解决这一问题。目前全国主要城市已实施垃圾分类，垃圾进行热解的技术条件已经具备。

（5）垃圾原料中的水分含量的增加，干燥所需要的热量也增加，从而使热解效率低。垃圾分类后，餐厨垃圾作为生活垃圾的一类单独分类后，生活垃圾含水率明显降低，热值提高，热解过程更加稳定。

5 城镇生活垃圾处理的现状，采用焚烧发处理存在困难，热解气化是最经济和有效的处理方式

（1）由于农村和城镇由于居民比较分散，很难建立起大型焚烧发电厂，且投资巨大。

（2）垃圾分类后，热解气化装备可因地制宜的解决农村和小城镇生活垃圾，无需要进行多次转运从根本上有效的防止转运过程中的二次污染，节约运输成本。

（3）焚烧发在减量化发挥出明显优势，但是在烟气处理过程中容易产生二噁英，热解气化在在无害化处理二噁英方面有明显优势。

6 国家大力推广热解气化处理方式和装备

2017 年12 月28 日，工信部、科技部联合发布2017 年第61号公告，正式发布《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》中小型规模垃圾处理装备入选推广目录。

目前，热解气化为生活垃圾的无害化处理的有效方式，焚烧垃圾为应急措施和事后补救，垃圾分类为资源利用的处理模式在全国范围内大力推广。中节能（唐山）环保装备有限公司已经实施的小吨位垃圾热解气化设备已成熟应用于海岛和乡镇生活垃圾处理，烟气排放指标符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)，且解决了二噁英类和重金属污染问题，是目前处理城镇生活垃圾的一种很好的解决方法，垃圾分类的实施使为小型热解气化设备在城镇实施提全面实提供了条件，可大力推广。