基本信息
- 項目名稱：
- 城市生活垃圾高溫自蔓延裂解衍生能源新技術
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 城市生活垃圾高溫自蔓延裂解衍生能源新技術項目包括裂解爐、真空吸氣系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)、焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)。生活垃圾經(jīng)分揀、破碎、烘干等前處理后，進入裂解爐，垃圾經(jīng)點燃后無需輔助能源，自持地發(fā)生高溫裂解反應，連續(xù)穩(wěn)定的轉化為粗燃氣。經(jīng)焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)凈化后，形成熱值較高的可燃氣。減量化、無害化、資源化顯著。本技術已達到RDF-7水平。
- 詳細介紹：
- 當前，全世界城市每年產(chǎn)生 4.9億噸城市生活垃圾（MSW），并且每年平均以 8.5%的速度增長。全球 60%的生活垃圾靠填埋處理，而在中國 80%的生活的垃圾都靠填埋處理，98%的城市已經(jīng)陷入垃圾圍城的困局。目前中國城市生活垃圾累積堆存量已達 70億噸，而且產(chǎn)生量每年以約 10％速度遞增。數(shù)量巨大的城市生活垃圾對環(huán)境管理和污染控制形成了嚴重挑戰(zhàn)。 西南科技大學點綠團隊在觀察和研究了農(nóng)村秸稈氣化爐后，提出了將秸稈氣化爐用于城市生活垃圾處理的設想，此設想契合了當前我國城市生活垃圾處理亟需改進的需求，得到了我校國防科技學院唐敬友教授、材料科學與工程學院何平教授及學校相關部門的大力支持。在技術初步成形的基礎上，同四川省森昆再生能源開發(fā)有限公司合作，共同研制、開發(fā)城市生活垃圾高溫自蔓延裂解衍生能源新技術。 城市生活垃圾高溫自蔓延裂解衍生能源新技術項目包括裂解爐、真空吸氣系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)、焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)。生活垃圾經(jīng)分揀、破碎、烘干等前處理后，進入裂解爐，垃圾經(jīng)點燃后無需輔助能源，自持的發(fā)生高溫裂解反應，連續(xù)穩(wěn)定的轉化為粗燃氣。經(jīng)焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)凈化后，形成熱值為1500-2000kcal/m3可燃氣。該可燃氣可用于發(fā)電并網(wǎng)，經(jīng)加壓或混入部分天然氣也可用于天然氣并網(wǎng)。垃圾經(jīng)裂解產(chǎn)生的固體灰分成分與土壤接近，可直接用于民用建筑用磚、玻璃生產(chǎn)、水泥生產(chǎn)原料。本技術具有使垃圾資源化、無害化、減量化顯著的優(yōu)點，它的全面推廣應用每年可以為國家節(jié)約數(shù)億平方米填埋用地、節(jié)約數(shù)百億垃圾處理服務費、節(jié)約垃圾處理設備投入費上千億、節(jié)約燃煤上百萬噸。本技術已達到RDF-7（美國試驗材料協(xié)會按城市生活垃圾衍生燃料的加工程度、形狀、用途等將其分成 7 類，RDF-7即將垃圾轉化為衍生可燃氣體）水平。 本技術具有以下優(yōu)勢： （1）連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣：生活垃圾經(jīng)分揀、破碎、烘干等前處理后，進入裂解爐，垃圾經(jīng)點燃后無需輔助能源，自持的發(fā)生高溫裂解反應連續(xù)穩(wěn)定的轉化為可燃氣，實現(xiàn)24小時不間斷產(chǎn)氣。 （2）設備自動化控制：設備采用計算機DCS（分布式控制系統(tǒng)）自動化控制。生產(chǎn)設備進行專業(yè)化設計，可組裝成不同規(guī)模的生產(chǎn)線，生產(chǎn)線設施全部封閉，周邊環(huán)境影響小。 （3）設備適應能力強：垃圾裂解氣化工藝適用性廣，操作靈活，可組合成一百噸至千噸以上各種規(guī)模垃圾處理設備。 （4）運行成本低：垃圾點燃后無需輔助能源，垃圾自持的發(fā)生高溫自蔓延裂解反應，裂解產(chǎn)物的余熱直接用于烘干垃圾，最大限度減少運行成本。 （5）垃圾無害化徹底：通過二次加熱部分或全部去除垃圾裂解產(chǎn)生的焦油、二噁英，最大限度消除二次污染。垃圾經(jīng)高溫裂解切實消除灰分中的有毒有害成分，使之與土壤成分接近，切實消除垃圾堆放,且整個生產(chǎn)過程均可實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。 （6）垃圾資源化利用充分：經(jīng)簡單凈化后形成高熱值的可燃氣，可直接發(fā)電并網(wǎng)，經(jīng)加壓或混入一定比例的天然氣可進行天然氣并網(wǎng)。 （7）垃圾減量化顯著：垃圾經(jīng)裂解可一次性減量80%以上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1、發(fā)明目的和基本思路:點綠團隊順應了國家需求，以引進吸收再創(chuàng)新的模式，綜合高溫自蔓延、生物質(zhì)氣化技術、金屬防腐技術，研發(fā)出了城市生活垃圾高溫自蔓延裂解衍生能源新技術（以下簡稱本技術），是完全擁有自主知識產(chǎn)權的技術。解決傳統(tǒng)垃圾處理技術（填埋、堆肥、焚燒）占地多、垃圾中可利用成分回收不充分、處理效率低、污染環(huán)境嚴重、運行成本高的問題。本技術已經(jīng)取得了快速穩(wěn)定產(chǎn)氣、無污染、零排放的效果。 2、創(chuàng)新點:（1）采用垃圾中有機質(zhì)的高溫自蔓延裂解，產(chǎn)生化學活潑性極強的自由基，在反應區(qū)快速復合反應從而生成分子量小的化合物，這與傳統(tǒng)焚燒方式的概念和原理有本質(zhì)的不同。（2）采用二次高溫裂解技術，消除二噁英和焦油，經(jīng)過簡單的凈化和干燥處理，獲得熱值高的可燃氣體，使垃圾變廢為寶，最終成為一種巨大而實用的能源。（3）采用主動吸氣式裝置和裂解爐的密切配合，從而形成快速而連續(xù)的運行模式，使整個生產(chǎn)系統(tǒng)容易集成化、工作連續(xù)化，具有極高的實用性和經(jīng)濟性。 3、技術關鍵:采取側吸式裂解反應爐，在不添加任何助燃物的條件下，實現(xiàn)垃圾中的有機物質(zhì)自持地發(fā)生高溫自蔓延裂解反應，連續(xù)穩(wěn)定地生成粗燃氣，通過簡單的焦油裂解、脫硫、脫硝和干燥處理后，最終形成熱值高達1500-2000 kcal/m3的可燃氣體。 4、主要技術指標：（1）每噸混合垃圾產(chǎn)生400-500m3凈化可燃氣（2）無污染、零排放（3）每立方米凈化可燃氣體所產(chǎn)生的熱值1500-2000kcal（4）垃圾減量80%-95%（5）日處理垃圾100噸/套。
科學性、先進性
- 當前國內(nèi)外傳統(tǒng)垃圾處理方式為填埋、焚燒和堆肥等。但填埋占地面積大、分解速度緩慢；堆肥破壞地下水質(zhì)、重金屬超標；焚燒成本高，且產(chǎn)生劇毒二噁英和有毒氣體。而本技術無污染、零排放且快速穩(wěn)定產(chǎn)氣。其先進性如下：（1）本技術采用高溫自蔓延裂解技術處理垃圾，與傳統(tǒng)焚燒方式的概念和原理有本質(zhì)的不同。在工藝上，主動吸氣式裝置和裂解爐密切配合，使系統(tǒng)運行模式快速而連續(xù)。通過簡單冷卻、過濾、脫硫、脫硝和干燥處理后，最終形成熱值為1500-2000kcal/m3可燃氣體。（2）無污染、零排放：整個工藝流程均可實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。（3）連續(xù)化生產(chǎn)：采用24小時不間斷作業(yè)，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)氣連續(xù)。（4）減量化顯著：垃圾可一次性減量80%-95％。（5）無害化徹底：本技術可有效殺滅原生垃圾的各種有害菌，充分去除臭味。（6）能量利用效率高：點燃或引發(fā)后不需要外加熱源。（7）垃圾經(jīng)處理后，產(chǎn)生的可燃氣體可作為能源完全收集，裂解殘余物無害化徹底，可做建筑用磚、水泥制造、玻璃生產(chǎn)材料使用。
獲獎情況及鑒定結果
- 經(jīng)國家科技部、中國地方城市發(fā)展研究會、中國地方政府研究院、綿陽市科技局、環(huán)保局、商務局以及國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)企業(yè)家的調(diào)研和考察，認為本技術是先進的、可行的、具有較好開發(fā)前景。該項目正在申請國家科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金。 現(xiàn)已在四川省綿陽市已建成一套日處理100噸的垃圾處理設備，完成了安裝調(diào)試，正在試運行。綿陽市豐谷酒業(yè)有限公司已經(jīng)預定了一套100噸的垃圾處理設備。 在2010年西南科技大學“節(jié)能減排”大賽中，本作品榮獲科技制作類特等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 合作
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、模型、圖紙、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1、使用說明：本項目包括裂解爐、真空吸氣系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)、焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)。生活垃圾經(jīng)分揀、破碎、烘干等前處理后，進入裂解爐，垃圾經(jīng)點燃后無需輔助能源，自持地發(fā)生高溫裂解反應，連續(xù)穩(wěn)定的轉化為粗燃氣。經(jīng)焦油裂解系統(tǒng)、二噁英消除系統(tǒng)、氣體傳輸與凈化冷卻系統(tǒng)凈化后，形成熱值較高的可燃氣。 2、技術優(yōu)勢和特點：本技術具有生產(chǎn)可連續(xù)化、占地面積小、選址靈活、大量節(jié)約土地資源和處理費用低等突出優(yōu)點，且設備模塊化。 3、使用范圍：本技術主要應用于城市生活垃圾及醫(yī)用垃圾的處理和綜合利用。 4、推廣前景：本項目可以直接推廣到秸稈、酒糟、棉桿（籽）等可燃固體廢棄物的處理。 5、經(jīng)濟效益：以日處理100噸/套生產(chǎn)線為例，按可燃氣體單價0.7元/m3為例,產(chǎn)氣年毛利潤500余萬元，投資回收期小于一年，具有極高的經(jīng)濟效益。 6、社會效益：使垃圾變廢為寶，并節(jié)約大量土地資源和政府財政支出。 7、環(huán)境效益：垃圾處理無污染、零排放和顯著減量化。
同類課題研究水平概述
- 目前國際上生活垃圾的處理方式主要包括填埋、堆肥、焚燒等。垃圾處理方式的選擇與社會經(jīng)濟發(fā)展水平、人口密度、土地及周邊條件、產(chǎn)生垃圾的成分以及居民的生活習慣和環(huán)保意識等有關。對于像日本、新加坡、瑞士等人口密度較高的國家以焚燒為主，所占比例已達 75%-85%，而對于人口密度相對較低的國家，如美國等，則以填埋處理為主 。 填埋法具有技術成熟、操作簡單、處理量大投資和運行費用低、適用于所有類型垃圾等諸多優(yōu)點，但其減容、減量化效果較差，資源化水平低，處理周期長。另外，采用填埋法需要占用大量的土地資源，場址選擇困難，并且垃圾滲濾液會污染地下水及土壤，散發(fā)的臭氣又會污染大氣，垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體既是火災及爆炸隱患，排放到大氣中又會產(chǎn)生溫室效應。 高溫堆肥既可以殺滅垃圾中的病菌，又可制造有機肥料。但此種處理方式只適用于易腐有機質(zhì)含量較高的垃圾，而且存在產(chǎn)品質(zhì)量與銷售市場的問題。高溫堆肥同填埋法一樣處理周期長，所需占地面積較大，會污染大氣和土壤，特別是垃圾中的一些重金屬元素會在土壤中富集起來，并隨食物鏈進入人體，危害居民身體健康。 焚燒法減量化程度高、處理周期短，但會產(chǎn)生二噁英等有害物質(zhì)，對環(huán)境造成二次污染。 除此之外，國內(nèi)外正在積極開發(fā)垃圾處理新技術，但終因技術難點未解決、成本高昂、裝備不過關等原因而無法實施并推廣。如垃圾厭氧處理技術和英國試驗的真空高溫處理技術成本高昂；垃圾微波處理技術尚有許多技術難點未解決、美國研究的垃圾等離子體技術尚在試驗中、英國試驗的真空高溫處理技術基本成功，但成本高昂。垃圾衍生燃料RDF技術因裝備不過關，成本居高不下，尚無成功工程案例。
