中小型生活垃圾清洁热解处理关键技术及装备
来源项目
社会自荐
技术分类
固体废物处理处置-城市垃圾-生活垃圾
适用对象及范围
该技术的适用对象为各种地域、季节、气候等环境下的城、乡生活垃圾，包括居民生活垃圾、环卫清扫垃圾、绿植修剪物、旅游垃圾、商业垃圾等不同种类垃圾中的一种或者数种的混合物。
解决的难点问题
①通过对小热容环境下生活垃圾热解稳定性控制机制的研究，解决了中小型生活垃圾焚烧系统在无需外部供入辅助能源情况下持续、稳定地发生热解反应的技术难题；
②通过对生活垃圾在多因素耦合条件下的反应动力学规律的研究，攻克了垃圾热解气热值低、灰渣热灼减率高的难题；
③通过对热解气组分-流场-燃烧稳定性-燃烧效率等耦合关系之间的机理研究，较好地解决了二燃室的稳定运行范围与燃烧效率问题；
④研发了烟气低温抗硫多元催化剂，可对NOx、CO、VOCs、PCDD/Fs等进行有效的无害转化，实现超低排放，解决了中小型焚烧系统烟气污染物治理成本高的问题。
基本原理
生活垃圾序批式地被送入热解反应室发生热解反应，依次经过预热升温区、热解区、深烧区及燃尽区，生成含有多种可燃组分的热解气及灰渣；热解气进入二次燃烧室发生高效的预混燃烧，烟气中的有害污染物得以被充分氧化分解，形成870-930℃的高温烟气；通过回热措施将高温烟气中的部分热量输回热解反应室，以参与维持垃圾在热解反应室发生稳定、持续的热解反应。通过活性炭吸附+袋式除尘、高效催化转化、高压静电捕集等组合工艺，可使得烟气中的二噁英浓度远低于行业内的其它技术；对烟气中的NOx、VOCs、CO、PCDD/Fs等污染物进行了多重治理，从而具有更好的排放效果。
技术描述（创新点及优势）
①原生垃圾进入处理站后在负压环境下存放，具有更好的内部环境；
②无需供入外部辅助能源即可实现稳定、可靠、连续热解反应，对热值低至900kcal/kg的生活垃圾仍具有良好适应性；
③原生垃圾无需破碎与分拣直接入炉，大尺寸灰渣不会在炉内滞留、瘤化、板结，具有更好的适应性及可靠性；
④烟气不会在设备内部结露，设备运行可靠性、寿命大幅提高；
⑤采用多重工艺组合，使烟气中二噁英浓度远低于行业内的其它技术；
⑥对烟气中的NOx、VOCs、CO、PCDD/Fs等污染物进行多重治理，具有更好的排放效果；
⑦不产生喷淋废液、无渗沥液外排；外排烟气可达到无色、无味。
技术推广应用情况
已在全国范围内推广并得到广泛关注和认可，与多个地级市、县政府展开项目实质性洽谈，落地工作正在稳步进行中；在美国、澳大利亚及东南亚部分地区也获得高度认可并开展商务接洽，与斯里兰卡科伦坡市签订采购协议。截至目前，已签订协议或通过可研报告、项目建议书的市县达43个，站点需求达690座。
应用案例名称
丰台垃圾经济循环园区小型生活垃圾清洁热解示范站
案例地址
北京市丰台区循环经济产业园
案例规模
占地153平米；投资850万元；处理能力为9.9吨/8小时，日处理能力30吨；
项目投运时间
2022年11月10日投入运行。
验收情况
已于2023年4月顺利通过项目验收，相关设备运行稳定性、可靠性、处理能力、经济指标、排放指标均达到设计目标，尤其是各项排放指标优于国家及地方标准要求。
工艺流程
垃圾进入处理站后进入存放坑中的垃圾桶内，整桶地进入热解气化室；垃圾在热解气化室内依次运动至干燥预热区、热解气化区、贫氧深烧区、残碳燃尽区，贫氧深烧区及残碳燃尽区产生的热量作为干燥预热区及热解气化区所需的热量的一部分，垃圾热解后的剩余灰渣进至炉内灰腔并定期外排，产生的热解气导入二燃室，并在二燃室补充氧气后燃烧、形成高温烟气；高温烟气依次流经多级换热器后降低温度，其中的热量分别用于参与垃圾热解气化、渗沥液蒸发、烟气脱白、产生卫生热水等，降温后的烟气依次经过吸附、脱酸、除尘、多元催化、静电捕集等净化工艺后排空，达到极优的排放水平。在清洁尾气排放设施上安装有在线烟气连续监测系统，实时将排放数据送往运行中心、环保监督部门的数据库及对公众展示。
污染防治效果和达标情况
各污染因子排放满足下列标准：《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）、欧盟排放指令《垃圾焚烧污染物排放原则》（Directive2010/75/EC）；灰渣热灼减率：≤3.0%，有害物质破坏去除率≥99.9%；垃圾热解后减容率≥90%；二噁英类（ng TEQ/m³）0.0040。示范站稳定、可靠运行，处理能力、经济指标、排放指标均达到了设计目标，各项排放指标远优于国家及地方标准要求。
二次污染治理情况
该技术的应用过程中：垃圾进入处理站之后置于垃圾存储桶中，而不落地，可较好地克服恶臭挥发；垃圾桶存放坑采用负压设计，焚烧所需空气从垃圾桶存放坑中采集，可有效防止原生垃圾恶臭无组织散逸；渗沥液收集后采用了烘干及直接喷入热解气化室焚灭等两道措施，烟气净化过程中的冷却介质与烟气之间没有直接接触，固无有害废液产生；由于采用了吸附、脱酸、多元催化等工艺，每处理1吨生活垃圾会产生：废活性炭0.3-0.35kg，属于危废，交由具有再生或处理资质的单位进行处理；氢氧化钙与硫酸钙混合物8.3-10.5kg，混炼、固化后安全填埋；废催化剂0.1-0.12kg，自行收回，再生后循环利用。
碳排放情况
1、减少转运过程碳排放重型汽油货车运输（载重10t）碳排放因子为0.104，按平均运距50公里，运输每吨垃圾产生0.52kg碳排放。每天减少转运过程碳排放5.2kg。单个站点年减少碳排放4.38tCO2/tce。
2、热能利用减少碳排放每吨垃圾可产生10吨热水，每吨95℃热水需要标准煤12.185kg，每年每个站点可替代燃料节约碳排放：1182.6tCO2/tce。
能源、资源节约和综合利用情况
热解气化室冷态点火需要少量电能，热态无需点火，每年处理生活垃圾0.5万吨合计，耗电约9万kWh，耗水约1000m³。可产生95℃卫生热水3-5万m³供园区热水及冬天供暖；灰渣含有钾、磷、硅、钙等元素，化学稳定性极好，经筛分后用于园区绿化使用。
投资费用
项目总投资850万元，建设期为3个月，单位投资成本25-35万元/吨。
运行费用
综合运行成本40-80元/
经济收益
采用该技术设备无需建设庞大且复杂的垃圾转运系统、应急填埋场等配套设施，小型化、分散式的运营模式大大降低了收集转运成本，垃圾综合处置成本远低于集中处置成本，可为当地节省配套设施投资成本约15-30万元/吨日。
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