固废处理

垃圾发电技术的未来

2020-02-15 11:29:26 综合开发研究院

全球每年产生超过20亿吨废物,到2050年,这一数字可能再增长70%。我们一直在寻找将所有废物转化为能源的方法,最广泛的方法是焚化-即燃烧垃圾发电,但是许多环保主义者说这种方法太污染因而反对声音不绝于耳。

焚化是废物管理行业目前用于将城市固体废物转化为电、热、金属回收和其他增值产品的解决方案。实际上,目前所有的废物转化能源设施都是焚化炉。据估计,西欧有超过450台正在运行的焚化炉,美国大约有176台工业垃圾焚烧装置正在运行。

焚化炉必须排出燃烧的副产物(CO2、H2O、CO、NOx、SOx、微小颗粒等)才能发挥作用。焚化炉实质上是一个与烟囱相连的盒子,烟囱的底部是火,顶部是洗涤器,以提取最恶劣的污染物,但将其余的颗粒物和温室气体排放到大气中。在焚化过程中,过量的氧气被添加到废物中,以便在低温下燃烧。结果是热量和CO2和其他氧化燃烧或部分燃烧的副产物的排放,包括有毒的二恶英和呋喃。根据美国环保署的数据,垃圾焚烧产生的每兆瓦时能量释放了5,511磅的二氧化碳,是用煤产生相同量能量的大约2.5倍。高达30%的加工固体废物仍以灰烬形式存在,并且分类为危险固体废物。

更好的解决方案可能是气化,气化技术最早是在1800年代开发的,已经在全世界商业应用了一个多世纪。今天,大多数运行中的气化厂生产化学药品、燃料、电力和化肥。

气化的最常见误解是“气化只是焚化的另一种形式。”现代气化炉没有烟囱,而所有焚化炉都有烟囱以排放燃烧废气。气化炉有30多种不同的品牌和型号,各种气化炉的设计,原料的排放和范围以及可扩展性方面都存在重大差异。

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虽然焚烧和气化技术可能看起来相似,焚化的能量资源是开放的燃烧和高温热,气化的主要能量资源是一氧化碳和氢组成的中间合成气体(CO,H2) ,其能既可以燃烧产生电能,也可以通过气液(GTL)催化或合成气发酵工艺将其干净地转化为液体燃料和各种化学化合物。

合成气(CO + H2)转化是将城市固体和液体废物、煤炭和生物质转化为燃料和生化产品的重要过程。在气化中,通过高温将单一原料或多种原料进行转化,并仔细控制转化条件,以便在排出之前,几乎所有碳含量都转化为CO和H2合成气。

不能转化为合成气的非碳质材料,例如金属、玻璃、岩石、沙子、污垢和混凝土,会以灰烬或黑曜石状惰性玻璃状渣熔融物的形式倒入,视情况而定。矿渣可以被安全地填埋,因为它永远不会浸出,但是这种材料还可以作为磨料、建筑材料或路基,有多种商业用途。

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越来越多的因素引起人们对气化的兴趣,包括对气候变化的关注、不断上升的环境污染、石油和天然气价格、严格的环境法规、以及日益增长的共识。


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