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生活垃圾亞臨界水解發電技術的工業應用

  • 分類:企業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2019-12-16 11:28
  • 訪問量:0

【概要描述】三.國際上生活垃圾水解燃料化技術與應用  在國際上針對生活垃圾進行亞臨界水解處理,日本曾經做過相關的研究,并把該技術成功應用于印尼雅加達生活垃圾處理,

生活垃圾亞臨界水解發電技術的工業應用

【概要描述】三.國際上生活垃圾水解燃料化技術與應用  在國際上針對生活垃圾進行亞臨界水解處理,日本曾經做過相關的研究,并把該技術成功應用于印尼雅加達生活垃圾處理,

  • 分類:企業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2019-12-16 11:28
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詳情

  三.國際上生活垃圾水解燃料化技術與應用

  在國際上針對生活垃圾進行亞臨界水解處理,日本曾經做過相關的研究,并把該技術成功應用于印尼雅加達生活垃圾處理,處理規模為40噸/天,處理后產物為黑色烴燃料:

  其它國際上已經成型的工業應用國家有:日本、越南、馬來西亞、泰國、緬甸、斯里蘭卡等。

  日本的這項技術獲得了“聯合國全球推薦”和“日本國貿促進會特別全球推薦”榮譽:

  四.我國生活垃圾亞臨界水解燃料化技術現狀:

  2018年10月,吉林市飛特環保股份有限公司與日本伸光科技株式會社共同簽署了《中日技術轉讓協議》和《中日合營企業合同協議》、合資成立了吉林伸飛能源環保能源有限公司(以下簡稱“伸飛環?!?,并獲得了中國境內獨家開發與工業化應用的排他權,一年來已經建成了一條60KG/H的生活垃圾亞臨界水解燃料化生產線(原生垃圾為吉林市永吉縣生活垃圾),并成功產出了黑色固態水解燃料,燃料產出率可達40%。權威檢測報告顯示:該水解燃料熱值達4200大卡,這一點不難理解:國內多數原生態生活垃圾熱值范圍1100-1600kcal/kg,大卡,水解過程中蘊含其中的熱值基本沒有損失,被“壓縮”在了產出率為30%-40%的燃料中,壓縮倍率為2.5-3.3倍,那么水解后燃料熱值應該2750-5280kcal/kg范圍,其余60%-70%的成份,大部分為水份,包括濕態垃圾的表面含水量和各種廢棄物質的內在含水量,這些水量或在工藝系統中循環利用、或者以水蒸汽形式排放大氣,過程中無任何環境污染點。

  “生活垃圾亞臨界水解燃料化技術”系統工藝原理如下:

  檢測報告的其它數據顯示,該水解燃料的成分類似于煤炭或石油,其含量更接近于咖啡殼和木屑生物質顆粒:

試樣編號

工業分析測試結果(空干基)

元素分析測試結果(空干基)

發熱量測試結果(空干基)

水分

灰分

揮發分

固定碳

N

C

H

S

O

彈桶發熱量

低位發熱量

Mad(%)

Aad(%)

Vad(%)

FCad(%)

Nad(%)

Cad(%)

Had(%)

St,ad(%)

Oad(%)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

2-30-15

4.63

12.40

63.34

19.64

1.03

47.84

5.58

0.36

28.17

20376

18781

4-20-15

6.34

10.88

62.71

20.08

1.07

48.29

5.31

0.31

27.80

19984

18417

6-15-15

5.22

11.52

63.05

20.22

1.08

48.50

5.43

0.32

27.94

20317

18749

8-25-15

4.99

14.28

59.78

20.96

1.02

47.56

5.25

0.30

26.60

19867

18351

8-40-0

3.03

12.19

65.41

19.38

1.94

63.74

7.73

0.60

26.00

25329

23478

  國內第一條用于較大型工業化處理的生活垃圾亞臨界水解燃料化生產線目前正在開工建設,位于吉林市永吉縣,項目處理規模300噸/日,預計2020年投產運營。

  五.生活垃圾亞臨界水解燃料化技術用于垃圾發電領域展望

  工業化生活垃圾亞臨界水解燃料生產線以100噸/日規模為一個處理單元,視地方生活垃圾產生量大小情況增加相應的生產線。由于產出物水解燃料完全來源于原生態生活垃圾,如果把該燃料用于焚燒發電,那么跟目前以爐排爐焚燒線為主流的垃圾焚燒發電技術一樣,能夠獲得國家相應的電價政策和發電量全額保障消納政策。其焚燒發電工藝流程示意圖如下:

  七.生活垃圾亞臨界水解燃料發電技術與傳統生活垃圾直燃發電技術的異同

  (一)相同之處:

  發電產生的電能均來自于原生態生活垃圾的熱值貢獻,所以從本質上完全能夠認定為此類發電歸屬于“生活垃圾焚燒發電”,并執行國家所有的電價政策、節能減排政策和稅收優惠政策。

  (二)區別:

  1、 生活垃圾在焚燒發電前的預處理方式不同。

  傳統生活垃圾焚燒發電,在焚燒前的預處理方式為:生活垃圾進入廠內垃圾池發酵5-9天(相應需要投資建設一座5-9天儲量的大型垃圾庫),期間濾出滲濾液,為此需要配備占地足夠大的、完整的滲濾液處理系統、沼氣收集、回噴系統、滲濾液處理后產生的濃縮液,也需要有合適的處理方式。

  而水解燃料發電技術,生活垃圾不需要發酵、不需要配備儲量5-9天的大型垃圾庫、不需要濾出滲濾液、從而不需要配備大型的滲濾液處理系統,而且無論原生態垃圾含水率多少,都可直接進入反應釜進行水解反應。從而大大節省了相應的投資成本和運行成本。

  2、 生活垃圾水解后的熱值沒有損失。

  傳統生活垃圾焚燒發電,發酵效果受季節溫度、發酵時間、混合攪拌程度所左右,發酵后熱值要么沒有完全釋放、要么在發酵過程中喪失一部分熱值(發酵熱值達到峰值后,后續開始急劇下降);而且發酵過程中濾出的滲濾液是一種高濃度有機廢水,其中含有的熱值也不能低估(表現為:處理過程中產生的沼氣、以及處理后濃縮液中含有的熱值),這些熱值損失都從一定程度上降低了原生態生活垃圾的固有熱值,從而降低了相應的電能轉換量。

  而水解燃料發電技術,由于原生態垃圾直接進入水解反應釜,其中含有的所有熱值,包括滲濾液中蘊含的熱值,都被“壓縮”在了產出物水解燃料中,過程沒有任何熱值損失環節,所以水解燃料發電技術的電能轉換率更高,其“噸垃圾上網電量”也一定高于傳統生活垃圾直燃發電技術。

  3、 臭味程度不一。

  傳統生活垃圾入廠后的垃圾池中5-9天的儲量和發酵時間產生的臭味閾值遠遠高于1-2天的臭味閾值。雖然過程中都有密閉和負壓焚燒措施,但如果密閉、負壓效果不好,溢散至工作空間的臭味不適感程度卻大相徑庭。

  另外一個重要區別是:即使有少許臭味,這個臭味僅來自于水解生產線配備的1-2天儲量垃圾池,而對于異地建設焚燒發電廠來講,由于用于焚燒的“水解燃料”沒有任何異味,所以整個發電廠沒有任何臭味源、也沒有滲濾液處理系統,與常規燃煤火力發電廠完全相同,這在很大程度上避免了安全風險、環境污染風險和鄰避效應風險,是一種典型的“生活垃圾清潔焚燒發電模式”。

  4、 焚燒爐型有重大區別

  國內目前多數采用生活垃圾焚燒爐為“爐排爐”,系統占地大、投資高、運行過程、運行參數(溫度、壓力、配風、燃燼率等)很難達到精細化調節,單爐處理規模目前最高也只能達到850噸/日。

  而水解燃料發電技術,由于產出物“水解燃料”本質上與煤炭雷同,所以“焚燒爐”選擇方面沒有特別要求,只要是火力發電常規鍋爐,皆可以選用,技術成熟,投資節省,運行穩定,而且單臺處理規??勺龅竭h遠大于850噸/日(原生垃圾)的水平。

  八.環境效益

  傳統生活垃圾焚燒發電,人們普遍比較關心的環境風險主要來自于:垃圾池大量臭味溢散、滲濾液處理不當或者雨季來臨時滲濾液產量過多、處理不及時而產生的二次污染、沼氣的產生多了一處危險源辨識點、煙氣處理不當產生的污染物超標、過程處理不當而產生的二惡英超標等方面。

  而水解燃料發電,配置的1-2天垃圾庫僅用于臨時儲存,不用于發酵,儲存時間較短而產生的臭味量大大減少;而且滲濾液無需單獨處理,可用作水解過程的補充用水并參與其中的水解反應而全部消耗;針對產出物水解燃料,由于高溫高壓水解過程中把大量的高分子有機物斷裂成低分子有機酸類、及甲氧基酮類、醛類等化合物,后續進入鍋爐燃燒時,燃燒溫度更高、燃燒更充分、二惡英生成條件受到極大限制,煙氣處理負擔較輕,綜合環境風險極小,預期的鄰避效應也會降到最低,是一種典型的清潔焚燒發電方式,具備較為優良的環境效益。

  九.應用方向

  1、水解燃料發電技術,為中小型縣城提供了一種可行的、實用的生活垃圾清潔化減量處理方式:

  傳統生活垃圾直燃發電,對于原生垃圾處理量<300噸/日的中小縣城,多數選擇放棄投資建設,因為目前國家電價政策背景下所建立的財務模型達不到收益預期、而且國家政策明確表示不鼓勵建設處理規模為300噸/日以下的垃圾焚燒發電廠(2016年國家發改委住建部《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》)、而選擇“區域間共享共建”時又受到運輸污染、運輸距離和運輸成本等方面限制(一般地,一個地方不喜歡另一個地方的原生垃圾運到本地)?;诖?,在土地利用資源日益緊張情形下(用于露天填埋的土地有限、環境污染風險較大)、在垃圾堆肥效果不理想情況下,中小縣城針對生活垃圾的“減量化”第一要務,目前為止還找不到一種適合國情的技術方案和措施去解決。

  而水解燃料發電技術,由于水解過程和發電過程可以分隔開來,分隔距離甚至可以達到200-300公里,所以該技術可以把處理規??s小到50噸/日,也就是說,如果一個縣城只能產生50噸/日的原生態垃圾量,也可以上馬建設一條水解生產線,而產出物水解燃料由于體積大幅度壓縮、運輸條件等同于煤炭運輸,所以可以運至200-300公里范圍的常規火電廠去參與焚燒。從這個特征來看,水解燃料發電技術,實質上是提供了一種“周邊幾個中小縣城水解處理、某一區域集中焚燒發電”的區域間共享共建嶄新模式。

  2、水解燃料發電技術,同樣可以用作任何大型城市垃圾焚燒發電,而且由于“發電環節”等同于常規火電,所以機爐選型簡單,也無需“幾用幾備”考慮,多大規模都可以上馬一套機爐即可(停機檢修時,水解過程可以持續生產運行)??紤]到目前國內大部分大型城市垃圾焚燒發電廠已經建成,全壽命周期較長,所以這項嶄新技術在大型城市的應用面可能會受到限制。

  3、水解燃料發電技術也可作為傳統生物質秸稈發電的替代方式,但投資收益效果仍跟傳統技術一樣,主要受制于秸稈燃料價格的不可控。

  4、更小的縣城如果暫時不具備“共享共建”條件,同樣可以只建設一條亞臨界水解生產線,產出物水解燃料供給周邊燃煤火電廠參與耦合發電,也是另外一種可行的應用方向。

  十.結論

  1、生活垃圾亞臨界水解燃料發電技術,是兩套獨立系統的組合發電方式,其中“水解反應系統”可以看作是“煤礦”,而“焚燒發電系統”所需燃料可來自于一處或多處地方的“煤炭”供應,“煤礦”停機檢修期間并不影響后續焚燒發電,而焚燒發電系統檢修時也不影響前端的“煤炭”生產。

  2、目前,在國內外,“亞臨界水技術”的研究和應用開發方興未艾,尤其在固廢處理領域、高濃度、高污染有機廢水處理領域,經常能看到最新的研究成果,目前這項技術用于生活垃圾處理和生物質秸稈處理領域,就是一種嶄新的嘗試和探索,并為我們提供了一種耳目一新的工藝系統和工業應用。同時,由于其生產過程的“清潔”屬性、以及不受規模約束的“分散”屬性,將來勢必會成為固廢處理領域的主流技術而得到大面積的推廣和應用。

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