常富龍 楊文智 李朝暉

1.中節(jié)能（唐山）環(huán)保裝備有限公司 陜西西安 710000

2.中節(jié)能（唐山）環(huán)保裝備有限公司 北京 100000

1 生活垃圾處理的方式及發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

垃圾處理的方法概括來說主要是填埋法、熱處理法、生物法、物理分離法。

近十年來我國(guó)的主要的大中城市以及沿海地區(qū)垃圾處理各普遍采用焚燒的方式，但采用焚燒的方式處理生活垃圾能夠獲得盈利一般需具備500-600t/d 的處理規(guī)模。這就導(dǎo)致焚燒技術(shù)雖然在我國(guó)的大城市成熟應(yīng)用，但是在更為廣大的縣級(jí)城市較難應(yīng)用。

垃圾分類為城鎮(zhèn)生活垃圾處理提供了一種新思路—垃圾熱解氣化技術(shù)，并為熱解氣化方式處理城鎮(zhèn)生活垃圾掃清了最后一道技術(shù)障礙。

2 國(guó)外生活垃圾處理的方式及發(fā)展歷程

2005 年6 月開始，德國(guó)禁止原生垃圾直接填埋，規(guī)定只有經(jīng)過無害化處理，可燃物小于10%的垃圾才可進(jìn)行填埋處理。

美國(guó)1901 年就提出了垃圾焚燒處理的方式。但是由于垃圾焚燒的煙塵無法控制，所以一直都沒有得到廣泛應(yīng)用。到了上世紀(jì)60 年代這種方法才得到了推廣和普及。[1]2007 年美國(guó)有87 座垃圾焚燒發(fā)電廠，每天焚燒處理垃圾9．5 萬t[2]。

國(guó)外生活垃圾處理經(jīng)歷了填埋、焚燒，焚燒雖然技術(shù)成熟，但是二噁英的產(chǎn)生對(duì)人體的危害較大，近些年，美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家為了解決城市生活垃圾焚燒處理過程中產(chǎn)生二噁英類毒性物質(zhì)的問題而采用一種新型垃圾熱解氣化處理技術(shù)。

3 熱解氣化技術(shù)的基本原理及優(yōu)點(diǎn)

熱解是在無氧或缺氧條件下，利用熱能使有機(jī)成分發(fā)生化合鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)，由大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子燃料氣、焦油和焦炭的過程。熱解產(chǎn)生的氣體呈中性，在無氧或低氧條件，可以杜絕二噁英類物質(zhì)的產(chǎn)生。熱解過程如下：

垃圾中有機(jī)成分在還原氣氛下與氣化劑（氧氣、二氧化碳、水蒸氣等）反應(yīng)生成可燃?xì)怏w（氫氣、一氧化碳、甲烷等）、焦油和灰渣的過程。通過自身熱解所產(chǎn)生的能量，在常壓或加壓情況下，使垃圾中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，燃燒掉，剩余物以灰渣排出。氣化過程主要發(fā)生的反應(yīng)包括：

C+O2---CO2

2C+O2--2CO

C+H2O--CO+H2

C+2H2--CH4

CH4+H2O---CO+3H2

以上反應(yīng)均為可逆反應(yīng)，氣體產(chǎn)物中可燃組分（一氧化碳、氫氣、甲烷）的含量取決于反應(yīng)溫度、壓力及反應(yīng)物的濃度。通常情況下，碳和氧氣的放熱反應(yīng)提供生活垃圾氣化過程所需的能量，而且熱解氣化處理能夠有效抑制二惡英的產(chǎn)生。

4 垃圾分類為熱解氣化方式處理城鎮(zhèn)生活垃圾掃清了最后一道技術(shù)障礙

（1）垃圾原料的熱值：垃圾原料的熱值隨地域不同有比較大的差別，垃圾熱值是衡量垃圾中有可燃物含量的一個(gè)重要標(biāo)志，是垃圾裝置設(shè)計(jì)及運(yùn)行的依據(jù)，也是決定熱解工藝的關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)熱量衡算，垃圾進(jìn)爐低位發(fā)熱量應(yīng)達(dá)到6280kJ/kg，考慮到整個(gè)焚燒工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，業(yè)內(nèi)人士提出7000kJ/kg 經(jīng)濟(jì)熱值的觀點(diǎn)[3]。

（2）未進(jìn)行垃圾分類的生活垃圾熱值依據(jù)地域和經(jīng)濟(jì)生活水平的不同有較大的差異，含水率高(約為40%-60%)，熱值低（850kj/kg-1650kj/kg）進(jìn)行焚燒和熱解都存在難度。

（3）分類后垃圾熱值直接影響到熱解效果，而垃圾的熱值也與垃圾中各類有機(jī)物和無機(jī)物所含熱值與所占比例有關(guān)。

（4）垃圾分類將提升燃燒熱值，生活垃圾中的瓜果皮廚余物含水量很高，會(huì)垃圾整體燃燒不充分，熱量釋放不完全，通過分類去除可以解決這一問題。目前全國(guó)主要城市已實(shí)施垃圾分類，垃圾進(jìn)行熱解的技術(shù)條件已經(jīng)具備。

（5）垃圾原料中的水分含量的增加，干燥所需要的熱量也增加，從而使熱解效率低。垃圾分類后，餐廚垃圾作為生活垃圾的一類單獨(dú)分類后，生活垃圾含水率明顯降低，熱值提高，熱解過程更加穩(wěn)定。

5 城鎮(zhèn)生活垃圾處理的現(xiàn)狀，采用焚燒發(fā)處理存在困難，熱解氣化是最經(jīng)濟(jì)和有效的處理方式

（1）由于農(nóng)村和城鎮(zhèn)由于居民比較分散，很難建立起大型焚燒發(fā)電廠，且投資巨大。

（2）垃圾分類后，熱解氣化裝備可因地制宜的解決農(nóng)村和小城鎮(zhèn)生活垃圾，無需要進(jìn)行多次轉(zhuǎn)運(yùn)從根本上有效的防止轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的二次污染，節(jié)約運(yùn)輸成本。

（3）焚燒發(fā)在減量化發(fā)揮出明顯優(yōu)勢(shì)，但是在煙氣處理過程中容易產(chǎn)生二噁英，熱解氣化在在無害化處理二噁英方面有明顯優(yōu)勢(shì)。

6 國(guó)家大力推廣熱解氣化處理方式和裝備

2017 年12 月28 日，工信部、科技部聯(lián)合發(fā)布2017 年第61號(hào)公告，正式發(fā)布《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》中小型規(guī)模垃圾處理裝備入選推廣目錄。

目前，熱解氣化為生活垃圾的無害化處理的有效方式，焚燒垃圾為應(yīng)急措施和事后補(bǔ)救，垃圾分類為資源利用的處理模式在全國(guó)范圍內(nèi)大力推廣。中節(jié)能（唐山）環(huán)保裝備有限公司已經(jīng)實(shí)施的小噸位垃圾熱解氣化設(shè)備已成熟應(yīng)用于海島和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾處理，煙氣排放指標(biāo)符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485—2014)，且解決了二噁英類和重金屬污染問題，是目前處理城鎮(zhèn)生活垃圾的一種很好的解決方法，垃圾分類的實(shí)施使為小型熱解氣化設(shè)備在城鎮(zhèn)實(shí)施提全面實(shí)提供了條件，可大力推廣。