生物质、固废弃物的气化、热解、焚烧技术及其装备

摘要：分析生物质、固废弃物焚烧处理装备与我国城镇现代化的关联，阐述一种有效洁净焚烧处理垃圾技术——气化、热解焚烧技术，并介绍GB型静态气化热解垃级焚烧技术与装备，以及运行实绩。图3表2参3
关键词：气化；热解焚烧；技术装备
0概述
近年来，一些经济发达的国家纷纷出台支持废弃物、生物质再生利用的政策和措施，如关闭早期投运的小容量垃圾焚烧炉，淘汰低效率的热电转换装置，采用高蒸汽参数、热电联产回收资源的方式，兴建常规的高效、洁净焚烧垃圾电站；发展一定规模的气化和燃烧装置，处理固废物，将多种垃圾转换成热能和电能；或者生化转换化工原料，最大限度地利用能源；烟气污染物排放量降低到很低的水准，达到欧洲环保法规的要求。
气化热解装置可使用生物质燃料、来自城市或工业的废弃物，也适用液态废燃料处理，如油类、溶剂等。通过气化热解方式和热能转换装置，有效地回收、利用生物质能和垃圾资源。该技术相对投资省，设备运行费用低，污染物排放量少，显示出垃圾洁净焚烧、废弃物资源再生利用的可行性和发展趋势，引起业内人士的关注。
我国生物质资源在整个能源系统中占有相当的比例，仅次于煤炭、石油、天然气。生物质如秸秆、薪柴、谷壳等是我国广大农村的主要生活燃料。可是，生物质能的利用率很低。在面临经济持续增长和环境保护的双重压力下，改善能源生产和消费结构，开发利用生物质能，建立农村城镇地区再生清洁能源体系将是十分迫切的。
随着农村城镇地区的经济发展，对热能、电能需求量剧增，合理地利用生物质能，不仅为农村地区提供生活和生产用能，改善周边环境，也是满足农村现代化的需要。
此外，目前用于城市生活垃圾(MSW)，空港和医院垃圾以及危险品焚烧处理技术与装备，还比较落后。对照GWKB3-2000《生活垃圾焚烧污染控制标准》、GWKB-2-1999《危险废物焚烧污染控制标准》，尚有着较大差距。垃圾处理的先进技术及装备国产化跟不上市场需求，研究和发展各类洁净焚烧设备刻示容缓。
因此，开发应用气化热解焚烧技术与装备，对我国国民经济持续增长和环境保护有着十分深远的意义。
1气化热解技术(GPT)
1.1GPT技术应用背景
1.1.1GPT是城镇现代化的需要
农村城镇现代化的发展，同样突出了农村经济可持续发展与环保的矛盾。我国有着600多座城市，几十万个农村城镇，对热电能源的需求量相当大。而我国的锅炉以燃煤为主，既是消耗煤炭大户，又是大气污染源头。酸雨的肆虐和酸雨区域的扩张，给国民经济带来严重的经济损失。发展多种能源体系，大可缓解发展与环保的矛盾。
我国生物质资源蕴藏量特别丰富，是廉价的资源。据测，我国生物质的利用仅占可用生物质资源的三分之一。除作生活柴火、牲畜饲料外，大部分被烧荒田地，生物质利用率很低。就四川省而言，全省每年秸秆总量约1.2亿t，稻草占1/3，麦草占41.6％，其它为25％。其中不经济耗用的占40％，烧荒的占30％。
在农村城镇地区建设生物质、固体废弃物的小容量处理站，既能经济地就地处理地域内的生物质和城镇垃圾，大大降低垃圾搬运费、管理费、设备运行费，又能转换成再生能源，满足城镇居民的生活和生产的需要。对生物质、固体废弃物规模性处理，宜采用气化、热解焚烧技术和成熟的蒸汽发电技术组合，将会产生很大的经济效益。
1.1.2静态GPT对废弃物处理的适应性
现阶段的低热值MSW均为混杂袋装、桶装收集。改变这种不分类的收集方式，即从源头分类、按类集中的MSW收集方式必须与健全的城镇社区管理相结合，与居民的消费层次以及环保意识相关联。全面实施垃圾的分类前处理还需要很长时段。从物料处理要求看，在炉排焚烧系统中需配置垃圾的前处理设备，如破袋破碎机、破碎筛分机等，MSW的分选技术成为综合处理工艺中的关键。静态GPT技术适应垃圾不分类的现状，不需要垃圾的前处理设备。它还可根据运行情况，均衡各种垃圾组成，改善燃气热值范围，甚至分层播撒一定的煤炭，以提高可燃气发热值。
医疗垃圾、危险物的收集处理必须严密包装，防止外泄，不宜采用破包的焚烧工艺。况且，目前国内使用的立式或卧式直燃焚烧炉不能达标处理有毒、有害物。
显然，静态的气化热解装置更能适应固体废弃物散装、包装的收集特点，大大简化处理系统。
1.1.3静态GPT工艺是洁净焚烧工艺
静态GPT工艺装置的污染物排放量低。烟气在高温区域滞留时间2s以上，控制CO、NOx等污染物排放量，确保抑制二恶英等有毒有害物质的产生；干馏气化炉固体排放物燃烧干净，不存在烧不透的现象；气化炉内气流速度低，烟气携带尘量低，大大减少灰渣后处理的负担。另配置简易尾气净化装置，去除SO2、HCL等有害气体，真正实现固废物处理无害化、减量化。它的特点在气化热解和燃烧燃尽过程中得到充分体现，通过模糊控制、压力控制、变频控制对整个系统实施全过程的自动化管理。静态GPT工艺是一种在固废物处理中实施全过程控制的洁净焚烧技术。
1.2静态气化热解原理
生物质、固体废弃物具有高挥发份特性。炉内气化热解处理过程清晰地分为：灰化层、气化热解区域、可燃气燃烧区域。当物料被加热，物料温度从室温逐渐升到450℃左右温度的过程中便有不同组分的气体挥发出来，最先挥发的气体为水蒸汽，随物料不断干燥、继续升温，水蒸汽成分消失，有机挥发份成分增加，物料渐渐炭化，直到完全热解。