模块式城市废弃物热解气化装置的应用

摘要：本文以韩国KENTEC-OPAS公司引进挪威先进的热解气化技术在亚洲推广应用成功为例，重点介绍模块式城市废弃物热解气化装置的主要优点及其发展前景
关键词：热解气化

1.前言

随着城市现代化及农村城市化进程的不断加速，固体废弃物的排放量与日俱增，以往广泛采用的填埋或堆肥处理方法的空间越来越狭窄，而传统的直接焚烧处理方法（如炉排、流化床、回转窑等）又难以适应各国越来越严格的环保要求以及可持续发展的需要。正是在这种背景之下，近十几年来，世界各发达国家，特别是欧洲的一些发达国家一直在寻求一种能减少二次废弃物（如处理产生的灰渣、烟气、有害气体等）的生成，提高能源回收利用的更经济、更充分回收能源及更有利于环境（即“三化”—减量化、资源化、无害化）符合可持续发展需要的固体废弃物处理新途径。于是，一种比传统的直接焚烧处理方法更理想、更适用于当代城市固体废弃物（包括医疗垃圾等危险废弃物）处理的新型处理技术—热解气化技术应运而生。如同任何一种新技术产生、发展、被市场普遍接受需要一个逐步探索、深化完善的过程一样，该技术也正在经历这样的过程。这种新型垃圾处理技术作为一种经济实用型的“热回收”技术而推广应用、并正逐步市场化。据1997年“欧洲垃圾热解与气化市场研究报告”中所说，当时，统计的市场占有率约5~10%，并预测到2006年将达到21%左右。据说，目前有的发达国家开始严格控制新建采用传统炉排焚烧技术的垃圾处理厂，而鼓励采用热解气化技术。其中，欧洲（德、法、挪威等国）、北美（加拿大、美国）等国家发展尤为迅速。而近几年来，韩国在这方面也异军突起，其中，韩国的KENTEC-OPAS公司在2000年与挪威ORGANIC-POWER公司合作，在引进该公司热解气化技术的基础上，根据亚洲型垃圾的特点（低热值、含水量高），加以改进提高，于当年以BOT方式承包了韩国汉城安阳市博松县（10万人口）第一个示范性垃圾处理厂（处理能力25吨/天），并于2001年6月正式投入运行，一举取得成功。在经过严格的测试鉴定后，韩国环境部长于同年11月6日签署了“环境技术鉴定证书”，对此项技术给予充分肯定，为其在韩国推广应用奠定了基础。去年，博松县政府决定投资在附近的填埋场原址上，再建一座相同规模的垃圾热解气化处理厂，以消除原填埋场对环境的污染。此外，韩国其它两个由政府投资、相同规模的垃圾处理厂（谷阳、海南）也在建设之中。2004年已有4个项目开工建设。并且，计划2005年将另有4个项目开工建设。
我们在去年7月，对韩国KENTEC-OPAS公司在博松县的示范性热解气化垃圾处理厂进行了实地考察，感触颇深。韩国的城市固体废弃物成分与我国大致相似。因此，我们认为，韩国推广应用热解气化技术及市场化的成功对我国尚在起步、探索阶段的热解气化技术的推广应用有一定的借鉴意义。本文仅就我们对此项技术的了解，结合对韩国实地考察的心得对其主要特点、优点及工艺流程作一介绍。

2．热解气化技术主要特点与优点
2.1 垃圾管理与处理新概念
挪威ORGANIC-POWER公司热解气化技术根据欧洲一些中、小国家城市垃圾分散、不集中的特点，运用热解气化技术，提出了垃圾管理与处理新概念。在垃圾进入热解气化处理厂前，对分散收集的垃圾先行分拣，将玻璃瓶、金属罐、部分纸、塑料等废弃物回收，然后对剩余废弃物进行压缩、打包、（用塑料薄膜）封包，每包的体积为1.2 x 1.1 x 1.0m左右，便于存放，可堆放在露天，对环境也没有影响。而且，打包系统可设在工厂内热解气化炉附近，通过传送系统送到热解气化炉进行处理；也可单独地设在其它地方，将各地送来的固体废弃物集中、分拣、打包，然后用集装箱卡车将打包的垃圾送到垃圾处理工厂。 我们考察的韩国博松县热解气化垃圾处理厂的打包系统与热解气化炉放在一个工厂内。

固体废弃物热解气化处理厂工艺流程示意图：
2.2 主要特点与优点
2.2.1 工艺特点
与传统的直接焚烧方法（如炉排、回转窑、流化床等）所不同的是，固体废弃物热解气化处理工艺的基本原理是采用在无氧或缺氧条件下使固体废弃物得到完全处理并充分回收能源。
燃料到烟气在高温下进行循环的工艺包括以下步骤：干燥、热解、气化和燃烧。前面三道工序是在一燃室进行，而气体燃烧是在二燃室发生的。下图为KENTEC-OPAS公司气化技术的流程简图。

热分解是在无O2或缺O2的还原条件下进行，一燃室充满了惰性可燃气体，并始终保持负压环境，以防垃圾直接焚烧，保证内部的惰性状态，使垃圾能充分热解，因此，与传统的垃圾直接焚烧相比，产生的NOx、HCL等公害物质大大减少，生成的燃气或油能在过量空气系数比较低的条件下燃烧，从而废气量也较少，这样，对大气的污染也就相应减少。此外，一燃室配置了一系列喷嘴，从底部吹送高压空气，提供热量，并迅速渗透到团块垃圾内部，从而使垃圾充分热解，消除了团块垃圾直接焚烧而往往不能充分燃烧而炉渣多的问题，与传统的直接焚烧炉相比，其炉渣量可降低77%以上，这就相应减少了今后填埋处理的压力与成本。由于一燃室的工艺温度（400~700℃）相对较低，因此，相应提高了炉子的使用寿命。由于，通过热解气化能使垃圾得到充分燃烧，即使是水分含量高的低热值垃圾，也不像直接焚烧炉那样，经常需采用辅助燃料，进而降低了能耗。并且，大部分的有害物质已经在热解气化过程中分解掉，再经过二燃室（1000℃左右）高温分解，并在旋风分离器最后燃烧和烟气净化系统处理，排放的气体完全达到了欧洲新的2000标准规定的大型燃烧设备的排放要求。除此之外，热分解残渣余灰中，灼烧性有机物量少，防止了填埋公害。而与此同时，热解气化产生的高密度浓缩的气体燃料（称作合成气体—SYNGASES）可以回收成有用的能源。