城市生活垃圾热解气化熔融技术

城市生活垃圾气化熔融技术报告人：王树众教授城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会内容概要背景垃圾气化熔融技术总结与展望123城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1、背景1.1我国城市生活垃圾总量1.2垃圾处理面临的问题1.3政策压力1.4法律保障1.5生活垃圾常规处理方式及其问题城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2020年2.5亿吨我国每年城市生活垃圾清运量约为1.6亿吨万吨1.1我国城市生活垃圾总量我国人均年城市生活垃圾产生量达257kg/(人·年)城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会北京《垃圾围城》城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会黄色标记点为北京市周围垃圾填埋场4年后彻底饱和，无处可埋首都北京每年新增500亩填埋场城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1.2垃圾处理面临的问题——占用土地◊目前全国城市生活垃圾填埋堆放占用土地80多万亩◊全国已有三分之二的大中城市陷入垃圾的包围◊全国四分之一的城市已没有合适的场所堆放垃圾◊新的垃圾场选址和建设都面临困难城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会污染农田①含大量汞、铅、铬等重金属的垃圾渗滤液对周围土壤的污染②垃圾堆放场陈垃圾不经处理施放于农田，污染农田土壤检测结果：铅含量超标2-3倍，铬含量超标2-6倍1.2垃圾处理面临的问题——环境污染城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会②垃圾渗滤液危害严重垃圾渗滤液中细菌总数和传染病菌超过一般水源几十到几千倍；垃圾渗滤液中COD可达90000mg/L,BOD5达38000mg/L水体污染1.2垃圾处理面临的问题——环境污染2005年北京永定河河西水源地就因附近垃圾渗滤液处理不当、渗入地下而被污染，该区10万人饮用水安全受到威胁。——《全国饮用水水源地基础环境调查及评估报告--城镇部分（2006年）》----环境保护部①垃圾渗滤液产量巨大目前我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量约2900万吨，可控点源排放的渗滤液约1515万吨，陈垃圾产生的渗滤液估计为新鲜渗滤液的数倍城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1.2垃圾处理面临的问题——环境污染①填埋场产生大量温室气体CH4（全球排放量高达4×107t/a）易发生爆炸等安全事故②填埋场产生H2S、NH3、CS2等微量气体，造成恶臭③产生微粒尘土和病原体，飘散至人群，传播疾病污染大气2004年，江苏无锡一废弃垃圾场爆炸，7人死亡；2005年，辽宁柳塘垃圾场发生爆炸，3人死亡；2008年，广东顺德垃圾场火灾，4名工人严重烧伤；2009年，云南楚雄市垃圾场发生火灾。安全事故频发城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1.2垃圾处理面临的问题——资源浪费全国城市生活垃圾累积堆存量达70亿吨，年产量1.6亿吨◆中国垃圾热值约4000kJ/kg，6吨垃圾约等于1吨煤；◆累积垃圾堆积量相当于11.7亿吨煤，每年垃圾产量相当于2500万吨煤；若全部用来发电，可获利250亿元。利用途径1：热利用利用途径2：分类回收*1t生活垃圾分类回收约0.44吨有机物约0.13t有机肥料约0.12t塑料,可制作塑木约0.1t可燃物（垃圾衍生燃料）约0.05t惰性物料送回填埋场约0.02t废金属可回收利用*各地垃圾组分比例不尽相同，此处以西安市固废管理中心提供的西安垃圾组分数据为例城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1.3政策压力2010年,国家环境保护部、住房城乡建设部、国家发展改革委《关于加强生活垃圾处理和污染综合治理工作的意见》要求：到2015年年底①全国城市生活垃圾无害化处理率达到80%(目前为63%)，其中36个大城市（省会城市和计划单列市）达到95%。②全国所有县城建成1座以上生活垃圾无害化处理设施。城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会要求：①到2015年，每个省（区）建成一个以上生活垃圾分类示范城市②到2015年，城市生活垃圾资源化利用比例达到30%（目前为13.7%）③到2015年，直辖市、省会城市和计划单列市达到50%④到2030年全国城市生活垃圾基本实现无害化处理1.3政策压力2011年，国家发展改革等16部委联合发布《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见的通知》城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》1995年颁布2004年修订①县级以上人民政府应当统筹安排建设城乡生活垃圾收集、运输、处置设施②提高生活垃圾的利用率和无害化处置率③促进生活垃圾收集、处置的产业化发展④逐步建立和完善生活垃圾污染环境防治的社会服务体系要求：1.4法律保障截止2010年12月，我国共发布生活垃圾处理相关法规35部城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2007年《城市生活垃圾管理办法》颁布并施行产生城市生活垃圾的单位和个人，应当按照城市人民政府确定的生活垃圾处理收费标准和有关规定缴纳城市生活垃圾处理费要求：1.4法律保障城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会1.5生活垃圾常规处理方式及其问题2011年我国城市垃圾处理概况城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2008年新建垃圾焚烧电厂项目投资费用垃圾焚烧技术面临的问题①设备投资较高1.5生活垃圾常规处理方式及其问题-焚烧法城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会②二噁英迄今为止化合物中毒性最大且含有多种毒性的物质之一①无色无味的脂溶性物质，非常容易在生物体内积累③无二噁英在线实时监测手段且处理技术昂贵（总投资1/3）二噁英处理装置：急冷装置、除酸装置、活性炭喷射吸附装置及袋式除尘器②二噁英的排放问题垃圾焚烧技术面临的问题1.5生活垃圾常规处理方式及其问题-焚烧法城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会③重金属污染问题垃圾焚烧技术面临的问题垃圾焚烧产生的烟气飞灰中含有大量的挥发性重金属污染物，会对环境产生污染，已被各国列为危险废弃物，必须进行处理；由于我国垃圾分类不彻底，大量有毒物质进入垃圾焚烧炉，使得垃圾焚烧飞灰中的重金属难以避免；目前垃圾焚烧时飞灰中的重金属通常采用降温捕集、物理吸附、催化转变、湿式洗涤等方式处理，成本较高；1.5生活垃圾常规处理方式及其问题-焚烧法城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会时间地点事件描述2009-11广州番禺垃圾焚烧发电厂小区居民和厂址所在村村民一行数百人集体前往广州市政府上访2009-10吴江反对垃圾焚烧厂投产，万人街头抗议2009-8北京发生群体性抗争活动，群众自发组织车队或发贴反对建设阿苏卫垃圾焚烧发电厂2009-5深圳数百居民聚集工地反对建设白鸽湖垃圾焚烧项目2009-4上海江桥垃圾焚烧厂周边敏感地区居民在垃圾厂门口抗议并悬挂标语，称“团结起来，为生存环境不被恶化而抗争”2009-4郑州垃圾厂周围居民拦路堵截垃圾车，迫使处理厂运转失灵，垃圾堆堆在路上2009-2南京五千多居民联名反对建设南京天井洼垃圾焚烧项目。几名市民将江苏省环保厅告上法庭近年来国内因为兴建垃圾焚烧项目引发的群体事件④引起严重的社会问题垃圾焚烧技术面临的问题1.5生活垃圾常规处理方式及其问题-焚烧法城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会填埋焚烧堆肥现有技术均存在缺陷，需要探寻其他方法节能环保低碳效益共赢经济效益社会效益环保效益1.5小结城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2、生活垃圾气化熔融技术2.1垃圾气化熔融技术原理及优势2.2垃圾气化熔融技术现状2.3西安交通大学垃圾气化熔融技术简介城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.1垃圾气化熔融技术原理及优势垃圾气化熔融技术是欧美及日本等发达国家提出的垃圾处理新技术。垃圾气化熔融技原理：原生垃圾热解气化可燃气体固体灰渣供热/发电燃烧熔融玻璃体熔渣城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会气化熔融技术两大优势——①控制二恶英相比垃圾焚烧法在减排二恶英上的优势：1.垃圾气化产生的产物是气体，气体燃烧比固体燃烧更加充分，可以有效地阻隔不完全燃烧产生的二恶英；2.垃圾气化熔融过程中，重金属元素被熔融的液态熔渣所捕捉包覆，进入尾部烟道的重金属含量大大降低，从而可以杜绝二恶英在尾部烟道二次生成；3.飞灰经过熔融处理，将其中吸附的二恶英彻底分解，使其实现无害化。城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会气化熔融技术两大优势——②控制重金属相比垃圾焚烧法在重金属污染物控制上的优势：1.垃圾热解产气量小，熔融炉飞灰去除率高，通过除尘器的飞灰总量大幅度减小；2.垃圾焚烧飞灰水泥封固填埋法处理占用土地，而熔融法减容率高；3.熔融处理后的飞灰熔渣强度高、呈玻璃态，即使破碎也不会污染环境；4.经过熔融处理后的熔渣，可资源化利用，变废为宝。城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会•已经建成多套装置，其中最大规模的项目是2006年在西班牙建立的Madorito垃圾RDF发电站，其日处理量达900吨（300t/d×3），日发电量21MW，大约燃烧每吨RDF发电560kwh；•气化温度500~600℃，熔融1350℃；荏原垃圾气化熔融工艺：2.2垃圾气化熔融技术现状城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会流化床气化熔融技术总结•环保设备投资运行费用低；•排渣热损失小；•排烟温度低，排烟热损失小；•受热面受到磨损、腐蚀较小，设备可靠性好经济性优势•二恶英、重金属排放量极低；•流化床炉内脱硫脱氯技术成熟，成本低；•烟气中飞灰份额低，烟尘排放量小；•飞灰熔融处理后，对环境无污染，可回收利用；环保性优势技术成熟工艺先进2.2垃圾气化熔融技术现状城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会名称布置形式结构形式加热方式气化介质纯氧高温热分解一段式立式移动床内热纯氧高炉法一段式立式移动床内热富氧流化床+旋风炉式两段式流化床内热空气或富氧等离子体式一段式立式移动床外热无热选式两段式横向移动床外热纯氧较为适合我国现状气化熔融反应装置对比：2.2垃圾气化熔融技术现状城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.3西安交通大学垃圾气化熔融技术简介2.3.1西安交大气化熔融技术工艺路线2.3.2关键技术及创新点2.3.3环保性能分析2.3.4经济性分析城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.3.1技术工艺路线2-有机结合垃圾前处理技术：挤压脱水、筛分、分选；1-针对我国垃圾特点：高含水率、成分复杂、热值较低；3-充分利用气化熔融过程中产生的余热、余气、余渣，保证处理过程的经济性；4-通过系统工艺优化及多种环保技术相结合，保证处理过程的环境友好；工艺研发基本思路城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.3.1技术工艺路线生活垃圾料仓垃圾前处理系统原生垃圾垃圾料仓燃料垃圾流化床气化炉高热值垃圾旋风熔融炉可燃合成气余热锅炉高温烟气渗滤液浓缩系统垃圾渗滤液浓缩渗滤液助燃空气及富氧助燃空气及富氧供风及富氧系统烟气净化设备低温烟气烟气排放蒸汽炉内脱硫脱氯剂灰土填埋西安交通大学城市生活垃圾气化熔融技术工艺路线城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.3.2关键技术及创新点1-总体工艺参数选择及优化；•结合挤压脱水与筛分等前处理工艺提高入炉垃圾热值；•充分利用排烟和灰渣中的余热；前处理与气化熔融工艺参数结合•采用富氧作为反应介质，提高反应活性和反应温度，提高能量转化率；优化反应介质•优化气化反应参数，使得气化效率高，并且可以实现最佳的炉内脱硫脱氯效果；结合SNCR技术，防止NOx产生；•优化熔融反应过程，使得重金属得到充分固化；优化反应参数城市生活垃圾最佳可行技术及新政解析研讨会2.3.2关键技术及创新点2-垃圾气化熔融核心装置开发；•采用内循环流化床式炉型，有效避免炉内结渣，并保证足够的炉内停留时间，使得垃圾得到充分气化；•采用优化的定向风帽，使得排渣顺畅，流化良好；•利用不同的流化风速使得炉内同时存在燃烧区和气化区，通过物料反混和烟气传输热量，使得气化反应得以进行；气化炉开发•采用多级燃烧式旋风炉，将垃圾热解气体高温燃烧，并使得其中的飞灰成为液态熔渣，从而实现重金属的固化；•通过分级燃烧有效避免NOx的产生；•通过带有内衬的水冷壁回收一部分热解产生的