概要:隨著城鎮(zhèn)化的持續(xù)發(fā)展,焚燒處理的減量化優(yōu)勢(shì)越顯得突出。在國(guó)家“十二五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃中明確提出,“十二五”期間,規(guī)劃新增生活垃圾無(wú)害化處理能力58萬(wàn)噸/日,其中選用焚燒技術(shù)的達(dá)到35%,東部地區(qū)選用焚燒技術(shù)達(dá)到48%。但由于城市垃圾管理和處理是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅僅取決于技術(shù)和成本因素,而且還受很多因素制約。
看看歐洲的新技術(shù)發(fā)展情況。歐盟垃圾填埋導(dǎo)則(landfilldirective)的出臺(tái),以及對(duì)于綠色能源的一系列政策支持,機(jī)械生物處理技術(shù)和厭氧消化技術(shù)的發(fā)展,成為過(guò)去20年垃圾處理領(lǐng)域的重大突破。機(jī)械生物處理技術(shù)發(fā)展的早期目標(biāo)主要是將進(jìn)入填埋場(chǎng)的垃圾有機(jī)組分穩(wěn)定化,填埋后不再持續(xù)產(chǎn)生滲濾液和張甲烷。綠色能源政策的鼓勵(lì)下,上述兩類(lèi)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,成為近年來(lái)歐洲垃圾處理技術(shù)的主要方向。
這類(lèi)的工藝突出體現(xiàn)了以下目的:(1)通過(guò)機(jī)械和生物分離,便于厭氧消化處理,將生物質(zhì)能源通過(guò)沼氣化進(jìn)行能源利用;(2)高熱值的可燃物大多通過(guò)水泥窯、造紙廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)等工業(yè)窯爐,或?qū)iT(mén)的流化床燃燒發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行能源回收利用。
1.MYT工藝介紹:
MYT(MaximumYieldTechnology)工藝,該工藝是20世紀(jì)80年代末德國(guó)發(fā)生垃圾處理危機(jī)后發(fā)展的應(yīng)對(duì)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和民眾更高的環(huán)境、健康要求而發(fā)展的機(jī)械生物處理技術(shù),是一種生態(tài)的能源化處理技術(shù)。當(dāng)時(shí)的巴登州南部一個(gè)地區(qū)的民眾,反對(duì)直接焚燒,不愿進(jìn)行分類(lèi)收集,德國(guó)維爾利環(huán)境公司(WEHRLEUmwelt
GmbH)經(jīng)過(guò)10年的研發(fā),發(fā)展了淋濾理技術(shù),即通過(guò)淋濾,將混合垃圾中的有機(jī)組分水解后分離出來(lái),進(jìn)行厭氧消化和沼氣發(fā)電利用,垃圾剩余的物料就成為含水率40%以下,熱值在2000kcal/kg以上的可燃物,非常有利于進(jìn)一步的燃燒和熱能利用。這樣,不僅對(duì)于有機(jī)質(zhì)和可燃物進(jìn)行能源最大化利用,更主要的是這是一個(gè)生態(tài)化的處理工藝,將對(duì)環(huán)境的影響降低到最小,也達(dá)到了分類(lèi)收集達(dá)不到的效果,很容易被民眾所接受。
2.工藝分解:
工藝全過(guò)程分為四個(gè)階段:
階段1:機(jī)械預(yù)處理:
用滾筒篩將物料分選為大于和小于150mm兩部分。大于150mm部分,經(jīng)過(guò)磁選和手選,金屬進(jìn)行回收,惰性物填埋處理,可燃物送焚燒廠(chǎng)。小于150mm的部分,經(jīng)過(guò)重物質(zhì)分選和磁選后,送淋濾反應(yīng)器處理。
階段2:淋濾處理
150mm以下的物料由皮帶輸送機(jī)送到淋濾反應(yīng)器(是一個(gè)臥式的、中間帶緩慢攪拌裝置、底部有滲漏網(wǎng)格的設(shè)施)進(jìn)行2天的水解酸化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)厭氧消化后的沼液回流到淋濾反應(yīng)器,底部收集的濾液經(jīng)過(guò)機(jī)械除渣后送UBF厭氧消化反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化處理,停留時(shí)間6-10天。經(jīng)過(guò)淋濾處理后的垃圾,經(jīng)過(guò)擠壓脫水,使物料的含水量降為40%左右,隨后進(jìn)行后續(xù)處理。經(jīng)過(guò)厭氧消化后的污水,一部分作為淋濾液回流,其余部分經(jīng)MBR系統(tǒng)處理后排放。
階段3:生物干化
經(jīng)過(guò)擠壓脫水的物料,用皮帶機(jī)通過(guò)自動(dòng)布料機(jī)裝入隧道窯式好氧倉(cāng)進(jìn)行好氧干化處理。物料共停留9天,在第4天時(shí)通過(guò)自動(dòng)翻倒設(shè)備進(jìn)行倒倉(cāng)作業(yè),以增加干化的均勻性。經(jīng)過(guò)好氧生物干化,物料含水量降低到10%。
階段4:機(jī)械分選和RDF生產(chǎn)
根據(jù)后續(xù)利用要求,物料通過(guò)風(fēng)力分選和篩分,獲得不同粒度和熱值的燃料,并將惰性物料分離出來(lái)。
3.產(chǎn)物去處分析:
分選出的不同特性的RDF燃料根據(jù)要求送往水泥廠(chǎng)和造紙廠(chǎng)作為替代燃料,熱值范圍從13000KJ/Kg—20000KJ/Kg,惰性物
則送至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置。
這樣,混合垃圾經(jīng)過(guò)以上步驟處理,轉(zhuǎn)化成為以下產(chǎn)物:
(1)有機(jī)質(zhì)部分經(jīng)過(guò)降解產(chǎn)生沼氣,通過(guò)發(fā)電和余熱回收,作為場(chǎng)內(nèi)能源利用;(2)可燃質(zhì)部分經(jīng)過(guò)生物干化和分選,加工成為適合水泥廠(chǎng)和造紙廠(chǎng)等工業(yè)設(shè)施的燃料;(3)淋濾液經(jīng)過(guò)厭氧消化后,部分需要經(jīng)過(guò)MBR工藝處理排放;(4)分選出的惰性殘?jiān)椭撂盥駡?chǎng)填埋處理。
ZAK工藝的物料平衡如下圖:
4.工藝特點(diǎn):
該工藝的設(shè)施具有如下特點(diǎn):
(1)進(jìn)料車(chē)間采用自動(dòng)密封門(mén)和風(fēng)幕機(jī),防止車(chē)間臭氣外溢;所有設(shè)備都密封設(shè)計(jì),防止產(chǎn)生粉塵和臭氣。通風(fēng)設(shè)備從這些車(chē)間和設(shè)備抽風(fēng),使整個(gè)系統(tǒng)保持負(fù)壓運(yùn)行,抽出的氣體通過(guò)生物濾池處理。因此,廠(chǎng)區(qū)范圍和車(chē)間內(nèi)都有非常良好的嗅覺(jué)和視覺(jué)環(huán)境。
(2)按照德國(guó)MBT設(shè)施的廢氣處理標(biāo)準(zhǔn),對(duì)好氧干化產(chǎn)生的廢氣采用RTO技術(shù),利用廠(chǎng)內(nèi)厭氧消化產(chǎn)生的沼氣在800℃下焚燒處理。
(3)與焚燒等工藝相比,該工藝的特點(diǎn)是:由于不要求分類(lèi)收集,垃圾的管理成本大大下降;同時(shí),對(duì)環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn),不存在二口惡英的問(wèn)題,可以建在離居民區(qū)較近的地方,也節(jié)約了運(yùn)輸成本;垃圾中的生物質(zhì)通過(guò)厭氧消化轉(zhuǎn)換成沼氣,部分作為廢氣RTO處理的能源,剩余部分可用于發(fā)電??扇假|(zhì)部分制成RDF用于生產(chǎn)企業(yè)的替代能源,由此實(shí)現(xiàn)垃圾所含能源的最大化利用。
(4)盡管生產(chǎn)的RDF在送到造紙廠(chǎng)和水泥廠(chǎng)時(shí),仍然需要支付用戶(hù)11歐元/噸的廢物處理費(fèi),但相比于其它方法的處理,該費(fèi)用在德國(guó)算是比較低的,尤其大大低于焚燒處理
5.市場(chǎng)應(yīng)用分析
近年來(lái),受政策推動(dòng),RDF應(yīng)用受到行業(yè)的關(guān)注,尤其是利用水泥窯進(jìn)行垃圾的協(xié)同處理,也成為國(guó)內(nèi)垃圾處理的一個(gè)新的熱點(diǎn)。但是,無(wú)論從相關(guān)政策還是市場(chǎng)機(jī)制,都存在較大的發(fā)展制約:缺乏相關(guān)工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),尤其是缺乏處理過(guò)程中對(duì)于有機(jī)組分處理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指南和產(chǎn)品氯化物含量的標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)和使用過(guò)程中造成新的二次污染。缺乏盈利模式和市
場(chǎng)機(jī)制,如果不能將產(chǎn)品直接轉(zhuǎn)化為電力能源銷(xiāo)售,RDF產(chǎn)品很難通過(guò)市場(chǎng)銷(xiāo)售獲得收益。即使在德國(guó),送工業(yè)爐窯處理利用的
RDF物料仍然需要價(jià)格倒貼。這樣,很難創(chuàng)造適宜的市場(chǎng)條件。在我國(guó)的生活垃圾焚燒發(fā)電處理的路線(xiàn)受阻的情況下,生態(tài)化的環(huán)境友好的能源最大化利用技術(shù),是一個(gè)適宜的選擇,同時(shí)具有中國(guó)實(shí)際情況下的商業(yè)模式的適應(yīng)性:由于MYT工藝處理產(chǎn)物可以分成主要三類(lèi):生物質(zhì)部分、塑料纖維部分和惰性物部分,將生物質(zhì)部分作為RDF燃料利用,就不存在氯化物超標(biāo)的問(wèn)題,可以直接作為生物質(zhì)燃料在工業(yè)窯爐利用;而塑料部分可以采用其他方式利用,如作為低品質(zhì)混合塑料利用,德國(guó)正在探索采用熱解氣化處理技術(shù)進(jìn)行利用。在與水泥窯加和使用時(shí),可以在生物干化后不經(jīng)分選直作為燃料和骨料進(jìn)行利用。由于MYT工藝的靈活性,可以采用與焚燒發(fā)電相結(jié)合的模式。經(jīng)過(guò)淋濾處理后,不經(jīng)生物干化的物料熱值可以達(dá)到2000kcal/kg,直接采用流化床或爐排爐焚燒發(fā)電,與原垃圾直接焚燒發(fā)電相比,由于通過(guò)預(yù)處理分選和有機(jī)垃圾淋濾技術(shù),在對(duì)入爐物料大大減量化的同時(shí)提高其熱值,充分提高了焚燒污染控制效率和效果,提高鍋爐效率;同時(shí),有機(jī)質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生的沼氣發(fā)電也進(jìn)一步增加了項(xiàng)目的整體效益。
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