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生活垃圾资源化、减量化、无害化处理技术

摘要：随着我国城市的发展，产生的垃圾也越来越多，大量的垃圾严重影响了我国生态的可持续性发展。生活垃圾的处理迫在眉睫，生活垃圾裂解气化无害化处理技术是第三代固废处理技术，垃圾就近处理，可实现垃圾处理要求的三化要求，即无害化、资源化、减量化处理。引言:近年来我国经济飞速发展，人民的生活水平也不断提高，这就意味着生活垃圾的产量逐年增加，根据详细的数据统计，我国城市生活垃圾的清运量，从2012年的17080.9万t增加到了2018年的22801.8万t，年复合增长率为5.95%。目前各地政府对建设垃圾处理厂，如何实现垃圾处理要求的无害化、减量化和资源化成为现在的难题。一、目前常用的生活垃圾处理技术在生活垃圾处理方面广泛采用的处理方式主要有卫生填埋法、堆肥法和直接焚烧法。但传统的卫生填埋占地面积大，渗滤液治理困难:堆肥法肥效较低，资源化效果较低，直接焚烧法虽然占地面积小，处理合理化，减量化明显，易于废热综合利用，但是建设投资及运行成本较高，焚烧后产生的气体易造成大气的污染。针对上述三种生活垃圾处理工艺的缺点，河南中成环保科技股份有限公司提出生活垃圾裂解气化工艺。二、生活垃圾新型处理技术-生活垃圾裂解气化无害化处理技术 1、生活垃圾裂解气化无害化处理技术原理 ? 裂解和焚烧是完全不同的两个过程,其一,焚烧的产物主要是CO2和H2O,而裂解产物主要是可燃的低分子化合物,气态的有H2、CH4、CO:液态的有甲醇、丙、芳烃酸、乙醛等有机物及焦油等:固态的主要有焦炭或炭黑。其二,焚烧是固体废物中的主要可燃物质碳和氢的氧化反应,是一个放热过程,而裂解则是一个吸热过程,需要吸收热量来使有机化合物分解。其三,焚烧过程中会产生大量飞灰,从而使得二恶英等毒性气体以飞灰为载体合成,需要过氧反应从而大量空气鼓入后产生大量氮氧化合物。而裂解是静态反应,不会产生飞灰,而且需要厌氧环境,所以氮气参与量会非常少。在一次燃烧室供给不足量的助燃空气,使生活垃圾在一定温度(650℃-850℃)内进行裂解。其中可燃物质于高温缺氧下分解为短链有机气体(包括氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯等)及微量氢气,但由于缺氧,这些有机气体将流入二次燃烧室才能燃烧,而留在一次燃烧室下部的则为固定碳及灰份。固定碳与足够的氧气进行反应生成CO2,以达完全燃烧并释放出热量,此热量给供给一次燃烧室上部的垃圾进行裂解气化。 2、裂解气化各方面的显著优势垃圾裂解气化技术具有无害化、减量化和资源化等特点，与传统垃圾处理方式相比，在占地、选址、成本、工期、环保等多方面皆有显著优势，成为各国大力发展的新型垃圾处理技术。 2.1经济性优势 01 运行成本低与传统大型直火焚烧技术相比，中成环保裂解气化成套设备经过严格计算设计，其设计处理工艺先进、机械结构紧凑、不需要垃圾破碎等环节，所以能耗少、运行费用低。因为烟气中的含尘量少、成分简单，所以烟气处理耗材少、成本低。 02 运输距离短，免去转运站建设运营中小吨位设计，垃圾收集后可直接运达，不再需要压缩转运。避免了压缩运输等一系列的二次污染的同时，节约高昂的垃圾运输费，免去中转站建设投资，大大降低了垃圾无害化处理的前端费用。 03 渗滤液一次性处理垃圾会产生10%左右的渗滤液，中成环保裂解气化成套设备中有渗滤液处理系统，处理后的浓缩液进入主设备高温处理，免去渗滤液的单独运输及末端水处理系统的建设投资和运行费用。 04?节约大量土地中成环保裂解气化设备的设计紧凑，占地非常小，大量节省宝贵的土地资源。 05?设备投资小，维护成本低中成环保裂解气化成套设备不需一次性投入大量资金，与大型直火焚烧相比几乎可以节约一半左右。因为是中小吨位设备可以按需分布投资建设，无须余量设计，很大程度上降低了整体投资。设备寿命长，运行稳定可靠，维护成本低。 3、无害化、资源化、减量化 3.1、无害化 01?废气生活垃圾裂解气化无害化处理技术环节中，将垃圾分解为小分子的可燃气体，然后进入二燃室进行高温富氧燃烧，所以其产生的酸性气体（SOx），氮氧化物（NOx），二e ying类分子以及重金属非常少，然后再进入半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘等环节，完全达标后排放。 02?废水垃圾渗滤液采用经沙水分离预处理后进入厌氧好氧生化处理，MBR膜系统深度处理后用于敞开式循环冷却水系统的补水。浓缩液喷入裂解炉内完全无害化处理。 ?03?灰渣灰渣属于一般废弃物，作为资源化利用的一部分，经磁选后可直接用于道路铺设的路基用材，也可经破碎筛分后用于制备透水地砖。 04 飞灰 ?布袋除尘器拦截下的飞灰作为危险废物，按一定比例在混合机内加入水泥，耦合剂进行搅拌混合，固化后送到填埋场，从收集到搅拌固化全过程均为密闭操作。 3.2、?减量化 ?灰渣的产生量少，占垃圾的10%左右（根据垃圾的无机物含量），灰渣的热灼率低于3%。 ?飞灰（危废）的产量极少，也是中成环保裂解气化设备的突出环保特点，一般情况下占垃圾的0.5%左右。 ?渗滤液在整套设备中协同处理，30%左右的浓缩液也进入裂解设备处理，几乎无污水排放。 3.3、资源化 01?矿物资源回收可筛选出灰渣中的资源，筛选后再通过磁选回收灰渣中的含铁成分，分拣出其他可再生资源等，使灰渣成为城市矿产。 02??矿物资源回收资源回收后的灰渣，经处理后可用以制备人工骨材或透水地砖。 03?残渣二燃室燃烧产生的热量，除供本系统循环使用外，还可利用余热进行发电、供暖等，使垃圾成为再生资源，真正实现垃圾的资源化处理。综上所述：生活垃圾?垃圾裂解气化技术，占地少、投资少、建设周期短，可以解决处理垃圾的困扰，真正实现国家要求的“三化”即无害化、减量化、资源化处理，不会再先分后混，不会劳民伤财，真正做到利国利民，造福社会！

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生活垃圾无害化处理技术势在必行

? ?我国的垃圾量正在逐年上升，2004年我国的垃圾产量超过美国成为第一大垃圾制造国，2019年我国垃圾清运总量已经达到2.42亿吨，且近年来增长率在不断上升。除此之外，人均垃圾清运量一直在1千克以上，2017年达到1.2千克，其水平髙于亚洲周边国家，如韩国的1.05千克/人/日以及日本的0.93千克/人/日，但是低于欧美一些发达国家的水平，例如美国和丹麦的人均清运量基本维持在2千克以上。其中，生活垃圾处理中的温室气体排放是近年来国际关注度比较高的问题之一。一我国生活垃圾主要处理体系我国城市生活垃圾产生量大、源头众多而且比较分散，因此城市生活垃圾收运系统存在多级结构，一般由前端收集、中端转运、末端处置几个阶段构成，其中前端收集环节一般由初级收集、二级收集两层结构组成。居民将日常生活中的垃圾投放到活动区域内部的初级收集地点，环卫或者社区的工作人员将初级收集地点的垃圾运输到二级点进行集中的压缩等处理，二级收集点的垃圾再通过载重量较大的垃圾车运送至中端转运点，在此进行初步的粉碎、分拣等工作，最后经过简单处理的垃圾被压缩送至填埋场、焚烧厂等垃圾处理中心，有回收价值的则被送至再生资源回收利用中心。二我国生活垃圾常见处理处置方式我国生活垃圾常见处理处置方式主要有卫生填埋、垃圾焚烧、堆肥和厌氧消化，近年来随着垃圾焚烧能力不断提升，填埋量随之明显下降，以上海为例，“十三五”期间，全市新增生活垃圾焚烧处理能力1.3万吨/日，新增湿垃圾集中处理能力3900吨/日；全市干垃圾焚烧和湿垃圾处理能力达到2.8万吨/日，基本实现原生生活垃圾零填埋。堆肥和厌氧消化常用于湿垃圾处理工艺。三生活垃圾收集处理过程碳排放环节根据我国最新的温室气体排放清单（2016年），二氧化碳排放总量的1.3%来自垃圾处理领域，二氧化碳排放量高达1.58×108t/a。垃圾分类工作带来碳排放的增加几乎可以忽略；垃圾处理中垃圾填埋和焚烧两类导致的碳排放量最高；在湿垃圾堆肥、可回收垃圾处理的情况下，剩余垃圾全部焚烧的碳排放量最低，同时焚烧发电和垃圾回收带来的碳减排量最高，碳减排率达70%。四我国生活垃圾碳减排技术现状及发展趋势据估算，在快速城镇化发展背景下，2025年我国城镇居民数量将达到10亿人，城市生活垃圾领域的二氧化碳排放量减排潜力大约为2.363×108t/a。无害化、减量化和资源化是生活垃圾处理的原则，在提高“三化”水平的基础上发展“低碳化”则是我国未来生活垃圾处理的大趋势。生活垃圾裂解气化无害化处理技术是第三代固废处理技术，利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、丙醇、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭和炭黑，从中提取燃料油、可燃气的过程。是传统卫生填埋的替代品，是传统焚烧的升级版,真正能做到国家要求的无害化、减量化、资源化的终端处理技术装备！裂解和焚烧是完全不同的两个过程,其一,焚烧的产物主要是CO2和H2O,而裂解产物主要是可燃的低分子化合物,气态的有H2、CH4、CO:液态的有甲醇、丙、芳烃酸、乙醛等有机物及焦油等:固态的主要有焦炭或炭黑。其二,焚烧是固体废物中的主要可燃物质碳和氢的氧化反应,是一个放热过程,而裂解则是一个吸热过程,需要吸收热量来使有机化合物分解。其三,焚烧过程中会产生大量飞灰,从而使得二恶英等毒性气体以飞灰为载体合成,需要过氧反应从而大量空气鼓入后产生大量氮氧化合物。而裂解是静态反应,不会产生飞灰,而且需要厌氧环境,所以氮气参与量会非常少。 ? 工艺优势：一、经济性优势 01 运行成本低与传统大型直火焚烧技术相比，中成环保裂解气化成套设备经过严格计算设计，其设计处理工艺先进、机械结构紧凑、不需要垃圾破碎等环节，所以能耗少、运行费用低。因为烟气中的含尘量少、成分简单，所以烟气处理耗材少、成本低。 02 运输距离短，免去转运站建设运营中小吨位设计，垃圾收集后可直接运达，不再需要压缩转运。避免了压缩运输等一系列的二次污染的同时，节约高昂的垃圾运输费，免去中转站建设投资，大大降低了垃圾无害化处理的前端费用。 03 渗滤液一次性处理垃圾会产生10%左右的渗滤液，中成环保裂解气化成套设备中有渗滤液处理系统，处理后的浓缩液进入主设备高温处理，免去渗滤液的单独运输及末端水处理系统的建设投资和运行费用。 04?节约大量土地中成环保裂解气化设备的设计紧凑，占地非常小，大量节省宝贵的土地资源。 05?设备投资小，维护成本低中成环保裂解气化成套设备不需一次性投入大量资金，与大型直火焚烧相比几乎可以节约一半左右。因为是中小吨位设备可以按需分布投资建设，无须余量设计，很大程度上降低了整体投资。设备寿命长，运行稳定可靠，维护成本低。 ?二、无害化 01?废气中成环保裂解气化设备在理解环节中，将垃圾分解为小分子的可燃气体，然后进入二燃室进行高温富氧燃烧，所以其产生的酸性气体（SOx），氮氧化物（NOx），二噁英类分子以及重金属非常少，然后再进入半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘等环节，完全达标后排放。 02?废水垃圾渗滤液采用经沙水分离预处理后进入厌氧好氧生化处理，MBR膜系统深度处理后用于敞开式循环冷却水系统的补水。浓缩液喷入裂解炉内完全无害化处理。 ?03?灰渣灰渣属于一般废弃物，作为资源化利用的一部分，经磁选后可直接用于道路铺设的路基用材，也可经破碎筛分后用于制备透水地砖。 04 飞灰 ?布袋除尘器拦截下的飞灰作为危险废物，按一定比例在混合机内加入水泥，耦合剂进行搅拌混合，固化后送到填埋场，从收集到搅拌固化全过程均为密闭操作。 ?三、减量化 ?灰渣的产生量少，占垃圾的10%左右（根据垃圾的无机物含量），灰渣的热灼率低于3%。 ?飞灰（危废）的产量极少，也是中成环保裂解气化设备的突出环保特点，一般情况下占垃圾的0.5%左右。 ?渗滤液在整套设备中协同处理，30%左右的浓缩液也进入裂解设备处理，几乎无污水排放。资源化 01?矿物资源回收可筛选出灰渣中的资源，筛选后再通过磁选回收灰渣中的含铁成分，分拣出其他可再生资源等，使灰渣成为城市矿产。 02?残渣再利用资源回收后的灰渣，经处理后可用以制备人工骨材或透水地砖。 03?余热发电、供暖二燃室燃烧产生的热量，除供本系统循环使用外，还可利用余热进行发电、供暖等，使垃圾成为再生资源，真正实现垃圾的资源化处理。垃圾裂解气化综合处理厂的建设，与传统的垃圾焚烧、垃圾填埋相比，占地少、投资少、建设周期短，可以解决处理垃圾的困扰，真正实现国家要求的“三化”即无害化、减量化、资源化处理，不会再先分后混，不会劳民伤财，真正做到利国利民，造福社会！

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“十四五”能源规划出炉！生活垃圾裂解无害化处理前景如何？

自“双碳”目标提出后，我国在积极推进碳中和。近日，国家发改委发布《“十四五”现代能源体系规划》，进入“十四五”，我国步入构建现代能源体系的新阶段。 “十四五”时期是为力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和打好基础的关键时期，必须协同推进能源低碳转型与供给保障，加快能源系统调整以适应新能源大规模发展，推动形成绿色发展方式和生活方式。生活垃圾裂解气化无害化处理发电隶属于新能源发电的其中一个分类，相较于传统的以煤炭等燃料为主的火力发电模式，高效的垃圾裂解气化发电拥有较为显著的减排效果。政策支撑垃圾焚烧发电行业有序健康发展近年来，国家大力支持垃圾发电产业发展，发布了一系列鼓励政策，尤其是进入“十四五”以后，为确保实现碳达峰、碳中和目标多项政策密集出台，为垃圾发电行业的发展提供了良好的发展环境。 2021年初，国务院印发《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，意见指出，要加快城镇生活垃圾处理设施建设，推进生活垃圾裂解气化发电，减少生活垃圾填埋处理。随后，广东、山东、甘肃、陕西等多个省份结合各省实际情况发布“十四五”绿色低碳循环发展规划，推动政策落地。 2021年5月，发改委、住建部就联合印发《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》。“十三五”期间，全国共建成生活垃圾处理厂254座，累计在运行生活垃圾处理厂超过500座，垃圾裂解气化设施处理能力58万吨/日。全国城镇生活垃圾处理率约45%，再此基础上，提出了“十四五”期间总体目标，其中要求，到2025年底全国城镇生活垃圾处理能力达到80万吨/日左右，城市生活垃圾处理能力占比65%左右。这一发展规划的发布，进一步确定了垃圾发电行业市场增量空间。 2021年8月，《2021年生物质发电项目建设工作方案》的发布，对行业影响重大，方案确定了生物质发电补贴中央分担部分逐年调整并有序退出，逐年增加用于竞争配置的中央补贴规模。按照“以收定补、央地分担、分类管理、平稳发展”的思路，进一步完善生物质发电开发建设管理，合理安排2021年中央新增生物质发电补贴资金，明确补贴资金央地分担规则，推动新开工项目有序竞争配置，促进产业技术进步，持续降低发电成本，提高竞争力，实现生物质发电行业有序健康、高质量发展。 2021年12月，生态环境部等18部委联合印发《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》，其中要求提高生活垃圾处理能力，大幅减少生活垃圾填埋处置，规范生活垃圾填埋场管理，减少甲烷等温室气体排放。近日发改委、能源局联合发布的《“十四五”现代能源体系规划》提出，推进生物质能多元化利用，稳步发展城镇生活垃圾裂解气化发电，有序发展农林生物质发电和沼气发电，因地制宜发展生物质能清洁供暖，在粮食主产区和畜禽养殖集中区统筹规划建设生物天然气工程，促进先进生物液体燃料产业化发展。作为可再生能源，减污降碳效果明显在“碳达峰、碳中和”大背景下，一方面，垃圾裂解气化处理成为解决“垃圾围城”的重要手段；另一方面，垃圾裂解气化发电行业作为典型“负碳”行业，其减碳效应显著。近日，中国产业发展促进会发布《生活垃圾焚烧发电及热电联产项目碳减排量测算指南（征求意见稿）》，现征集各方意见。测算指南出台后，也有利于生活垃圾裂解气化发电项目碳减排量测算更加规范化、合理化。从上述来看，“十四五”期间，垃圾焚烧发电行业可谓机遇与挑战并存，无论是利好政策支撑，还是央补调整并有序退出，亦或有望参与碳交易，都是推动行业健康、稳定、有序地发展的有效手段，垃圾裂解气化发电行业未来发展前景可期。

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生活垃圾低温裂解炉工作原理及处理技术优势

? ? ?生活垃圾裂解技术的出现为垃圾处理提供了一种全新思路和解决方案，中成环保生活垃圾裂解炉，通过对生活垃圾进行绝氧裂解处理，不仅具有非常好的清洁性，而且还可获得高价值的清洁燃气、燃油和固体渣料等。设备广泛应用于农村、旅游景点、车站、码头、高速公路、部队、学校、养殖场、物流园区以及医院等多种场所。 ? ? ?垃圾热解处理技术是一种固体废弃物热化学处理技术，具有较低的污染排放和较高的能源回收率。热解法利用垃圾中有机物的热不稳定性，生活垃圾低温进入裂解炉，在无氧或缺氧条件下进行加热，使有机物产生热裂解，改变原有分子结构形态，由大分子的有机物转化成小分子的可燃气体、液体燃料和固体燃料。生活垃圾热解是在适合的温度，无氧或缺氧情况下，生活垃圾低温裂解炉参数，利用热能使生活垃圾中的有机质的化合键断裂。 ? ? ? 河南中成环保科技股份有限公司的热解炉共有5层：可燃气体层、干燥层、裂解气化层、燃烧层和燃尽层，裂解气化层与燃烧层分离设计，使剩余碳层充分燃烧，降低了灰渣热灼减率的同时输出更多热量供裂解气化，裂解气化层的无氧环境不被破坏可持续进行，大幅提高了处理效率。炉内垃圾处于松散状态，保证热量快速进入裂解气化层，使层内的垃圾与表面垃圾同步裂解气化，保证了垃圾的处理速度。并且针对不同的垃圾成分和热值，采用计算机对炉内裂解气化温度场和流场进行理论模拟，对炉膛形状和布风进行优化，以达到更好的裂解气化效果。并且考虑到我国垃圾水分高、热值低以及热值范围波动大的特点，利用烟气的余热使高水分垃圾干燥，有利于裂解气化的稳定进行，垃圾得到充分裂解碳化燃烬，减量率达到90%以上。垃圾处理中的渗沥液选用生化预处理+膜生物反应器（MBR）系统+深度处理（纳滤/RO反渗透）的工艺，出水水质满足排放及回用标准，浓缩液喷入裂解炉内进行无害化处理。该工艺经济性和成熟性俱佳，其中膜生物反应器（MBR）系统获得了业界一致的好评和认可。真正的做到垃圾处理无害化、减量化、资源化的过程。

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