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垃圾气化炉之气化炉的发展前景

作者:hunanyx 发布于:2015-08-29 22:56 点击量:
[垃圾气化炉]
一、概述

我国城市对生活垃圾的污染防治与管理已日趋成熟与完善,但部分乡镇及农村还存在不足,由于缺乏固定的垃圾收集点和缺少专人管理,有些居民习惯于将生活垃圾任意倾倒在街头巷尾和房前屋后,甚至倒入河涌等水中,严重影响了当地环境质量,带来了水、大气和土壤等多种环境污染。国家住房和城乡建设部于2013年11月8日发布的并于2014年6月1日实施的行业标准(GJJ205-2013)中,推行分类收集和统筹垃圾运输及处理有3种基本模式:①村收集、镇运输、县处理的城乡一体化模式;②村收集、镇部分处理并转运、县集中处理的城乡协同模式;③户分类、村处理及镇收集与自行处理的城乡独立处理模式。上述三种模式中,第①种模式由于运输距离和运输成本问题难以实现,现实情况也是如此;第③种模式已在各地开始实施,但存在很多问题,效果不佳;第②种模式由于未见到好的处理技术和处理方式,基本未见到实施的案例。
二、城乡垃圾处理现状
1、村级垃圾处理现状
随着国家对“社会主义新农村和美丽乡村建设”的实施,农村生活垃圾处理也进入到快速发展通道,对于靠近公路和交通比较方便的村庄,基本实现了每隔200米左右放置一个封闭式垃圾收集箱,并配备农用三轮车进行收集、运输和清理。同时,政府正在将封闭式垃圾收集箱投放到交通不方便的村庄,以实现村级基本能收集垃圾的目标。对于县域经济富裕的地区,已经在每2至3个村级行政区范围内建设了小型垃圾焚烧炉处理站,对于经济不发达的农村,也基本普及了小型垃圾收集池(水泥池)的建设,没有配备垃圾收集和运输车的地方,实施的处理方法基本上就是在收集池内点火焚烧。
2、乡(镇)级垃圾处理现状
 目前,绝大部分乡(镇)都建立了简易垃圾填埋场,该填埋场底部没敷设防渗透膜和无渗沥液处理装置、无沼气导气管和导气孔等,各行政村收集的垃圾基本上运到了乡(镇)填埋场实施填埋。对于部分经济条件好的乡(镇)都建立了生活垃圾处理站,处理规模为日处理10至20吨,处理设备是带二燃室的热解气化炉,部分气化炉前端还配备了简易垃圾分选设备(包括滚筒筛、磁选机、破碎机、烘干机等)和尾气处理设备(包括旋风及布袋除尘器、活性炭喷洒吸附装置等)。
3、县城垃圾处理现状
县城垃圾的处理方式基本是填埋,且填埋场建设都比较规范,底部敷设了防渗透膜,安装了沼气导气管及排气管,配套建设了渗沥液沉淀池和处理装置等。虽还有少部分县城实施堆肥处理,但由于堆肥销售非常困难,也在转型为填埋处理。对于城区人口超过40万的县城,都在计划垃圾焚烧发电项目。
三、现已实施的垃圾处理方式存在的问题
1、村级垃圾焚烧站存在的问题
村级垃圾焚烧站使用的都是简易焚烧炉,每个焚烧站总投资约80万元,其中设备投资约50万元,湖南省近几年陆续建设了几十个村级垃圾焚烧站,约80%的焚烧站经过半年时间的运行后就关停了,主要原因有以下几点:
①因垃圾焚烧炉燃烧不完全而冒黑烟,受到周边村民的强烈抗议和阻挠;
②焚烧现场环境恶劣,空气臭、地面脏、噪音大、温度高、苍蝇满天飞、难以忍受;
③每个焚烧站需要2至4个操作工,每人每月工资不少于2500元,每月工资支出5000-10000元,乡(镇)财政难以承受;
④焚烧炉尾气没做任何处理,粉尘、CO、SO2、HC1、H2S、二噁英等有毒有害气体直接排放,严重影响方圆几平方公里范围内村民的身体健康;
⑤焚烧炉设备受HC1、H2SO4等酸性物质影响,腐蚀速度快,损伤严重,使用寿命短;
⑥在水泥池内焚烧垃圾,主要问题是上述第①条和第④条。
2、乡(镇)垃圾处理方式存在的问题
·现已实施的乡镇垃圾简易填埋方式存在的问题:
①填埋场内的渗沥液渗漏到地下,严重污染地表水源,经环科院水务专家检测,渗沥液可污染地下80米深的地下水,而农村居民打井取水,一般打井深度不超过20米,因此,垃圾填埋场周边几十平方公里范围内的地表水都会受到污染,农民喝了受污染的地表水,会严重影响身体健康;
②填埋场内臭气熏天、苍蝇满天飞、严重影响周边环境;
③填埋场内的塑料袋经过太阳晒干后,大风一吹满天飞舞,可以飘得很高很远,严重影响空气质量,尤其是北方干旱地区更为严重;
④填埋场内垃圾会释放二噁英,对周边居民影响严重。
·现已实施的乡镇垃圾热解气化处理方式存在的问题:
①对于未安装尾气处理装置的处理站,其尾气中CO、SO2、H2S、HC1、二噁英等有毒有害气体会超标10倍以上,严重影响方圆几十平方公里村民的生命健康;
②对于已安装布袋除尘和活性炭喷雾装置的处理站,其使用成本非常高和必须定期更换,否则视同没装。一般乡镇只是在受到环保部门检查或检测时才更换新的,过后从不更换,处境艰难又尴尬;
③建设一个日处理10至20吨垃圾热解气化处理站,需要投资300万元以上,正常运行后需要6-8个操作工人,每月工资开支不低于18000元,每月运行电费不少于5000元,一般乡镇财政难以承受;
④气化垃圾时,HC1或H2SO4对设备腐蚀非常厉害,严重影响设备的使用寿命,一般情况下气化炉及辅助设备使用寿命不会超过5年,其间还需要维修,而钢制烟囱使用时间不会超过2年,设备折旧和维护成本非常高;
⑤部分气化炉因燃烧不完全冒黑烟,严重影响空气质量,周边村民阻工厉害。
3、县城垃圾处理方式存在的问题
·填埋方式存在的问题:
①选址难,尤其是平原或湖区,选择几百亩土地,要动员老百姓移民,需要做大量的思想工作和巨额经济补偿;
②垃圾在地下腐烂发酵,放出热量,升高温度,释放沼气,同时二噁英等有毒物质也随沼气排出,这一点还未引起人们注意,是因为怕周边居民知道后闹事阻工。德国科学家经过检测,垃圾填埋场内的填埋物放出的二噁英气体不亚于相同重量垃圾露天焚烧产生的二噁英当量;
③填埋场周边臭气熏天,塑料袋满天飞舞,环境恶劣;
④占地面积大,填埋时间有限。
·堆肥方式存在的问题:
①堆肥机械设备技术水平较低,难以保证设备正常、稳定地运行;
②我国目前还没有开展和普及生活垃圾分类收集,因此入场垃圾中含有石块、金属、玻璃、塑料等多种不可降解组分,这些废物必须分拣出来和另行处理,但分选工艺复杂和费用很高;
③堆肥养分含量低、肥效不高、杂质多;
④垃圾中的一些重金属在堆肥中富集影响土壤结构,因此,堆肥的用途和销量受到严重影响。
四、城乡协同模式资源化处理垃圾解决方案
针对上述出现的各种问题我们设计了一种新的技术方案,该方案能彻底解决上述问题。
1、村级垃圾收集与运输
将各村庄放置的收集箱内或垃圾池内的垃圾用农用车拉到乡镇垃圾填埋场,可以每天收集运输一次,由运输司机负责将收集箱盖好,以防止雨水进入到收集箱内。监督管理好运输司机以保证垃圾在运输过程中不掉料、不漏水、不跑气、不飘扬等。
2、乡镇垃圾简易分选与转运
在乡镇垃圾填埋场建一条简易分选线,分选出大件物品、大块金属、塑料制品、木质物、编织物、有机物、无机物(砖土、瓦块、玻璃瓶等)、危险物、渗沥液等;分选线设备包括抓料斗、破袋滚筒筛、磁选机、风选机、脱水机、打包机等设备,将分选出来的砖土、瓦块、玻璃瓶、煤灰等就地填埋,将大块金属分配给操作工销售,将危险物(主要指乡镇卫生院的医疗垃圾和电池、小家电等)另行处理,将渗沥液用罐车运送到县城垃圾填埋场渗沥液处理中心进行处理,将大件可燃物、木质物、编织物、塑料、部分有机物等全部打包并运送到县城垃圾填埋场内的垃圾处理线进行分选和分拣处理。
3、县城垃圾资源化处理与热能利用
在县城垃圾填埋场内建设一条利用垃圾制取氢碳燃料的生产线,将乡镇和县城送来的垃圾经过破袋、筛分、磁选、风选、人工分拣、挤压脱水、破碎、干燥、脱氯、脱硫、粉碎、搅拌、成型、冷却、包装等十几道工序,将垃圾分选成无机物(砖土、瓦块、石头、玻璃等)、有机物(厨余物质)、金属(铁、铜、铝、电池、小家电等)、可燃物(木质物、纸质物、编织物、塑料、橡胶等)和渗沥液等五大类。将无机物就地填埋;将有机物进行厌氧发酵,发酵后的沼气可以出售或发电,沼渣可做堆肥或脱水处理后制取氢碳燃料;将金属进行回收销售;将渗沥液导入到渗沥液处理中心进行处理;将可燃物制做成氢碳燃料,氢碳燃料可以用来烧锅炉。生产线规模根据城区居民每人每天1.5公斤垃圾和农村居民每人每天0.7公斤垃圾来计算和设计,经过分选和分拣处理后,可将垃圾减量80%以上。氢碳燃料是经过脱氯、脱硫处理过的原料制做的粉料或成型料,类似于木炭,燃烧后无二噁英和二氧化硫(SO2)等有毒有害气体排放,热值高达3500大卡/公斤以上,是一种洁净环保燃料。
五、环境保护措施
1、村级垃圾收集和运输过程中,会散发难闻刺鼻的气体和有渗沥液流出,防范措施是定期及时收集和封闭运输,垃圾放在收集箱内的时间不超过3天,收集箱加盖,坏了及时维修,运输时将盖盖好并锁死,发现渗沥液流出时及时将收集厢维修好,按上述规程操作完全能满足环保要求。
2、在乡镇垃圾填埋场内建设的预处理分选线放置在封闭车间内,分选出来的砖土、瓦块、石头、煤灰、玻璃等无机物就地填埋,对周边环境和地下水源不造成任何影响。在填埋场内建设一个封闭的水泥池用来储存渗沥液,每星期用罐车将渗沥液运送到县城垃圾填埋场渗沥液处理中心进行处理。分选出来的可燃物和有机物进行压缩打包,每隔一天用农用车运送到县城垃圾填埋场进行分选和分拣处理,该部分垃圾在运输过程中必须用帆布附盖,防止掉渣和气味飘逸。
3、在县城垃圾填埋场内建设的用垃圾制取氢碳燃料的生产线,利用现有的填埋场填埋分选出来的砖土、瓦块、石头、煤灰、玻璃等无机物,该部分无机物对环境和地下水源不造成任何影响。利用现有的渗沥液处理设备处理各乡镇送来的渗沥液和分选线淅出的渗沥液,该渗沥液处理站在建设垃圾填埋场时就已按国家规定达到了环保要求。生产线安装在封闭车间内,车间内设有空气清洁系统和抽气排空系统,车间内工作人员基本闻不到刺鼻的难闻气体。车间外设置了湿法脱酸、除臭、除尘系统,该系统利用高效循环钠钙双碱法技术,去除脱氯脱硫干燥设备和抽气排空系统排出的尾气中含有的HC1、SO2、H2S、NH3等有毒有害气体。脱酸、除臭、除尘后留下的附产物以亚硫酸钙和盐酸钙的形成淅出,然后用渣浆泵将其抽到灰水沥干处理系统进行处理,处理后的沉淀物可以出售或填埋,处理后的液体为氧化状态水,可直接排放或全闭路循环使用。经过脱酸、除臭、除尘过的尾气可以直接排放,完全能达到国家最新排放标准。
经过脱氯和脱硫过的氢碳燃料类似于木炭,利用生物质燃气锅炉进行燃烧可提供蒸气和热水,燃烧后排放的尾气可达到天燃气锅炉排放的尾气标准,完全能满足环保要求。
六、投资预算与经济效益分析
1、村级垃圾收集厢与运输车辆投资预算
在各村庄交通便利处每隔200米左右放置一个垃圾收集厢,每个收集厢约3m3,造价约3000元,每2个村配置一辆农用车,每辆农用车约3万元。
2、乡镇垃圾简易分选线与运输车辆投资预算
利用现有的乡镇填埋场场地建设封闭式运行的简易垃圾分选线,需要约500m2的钢构封闭式车间,该车间造价约50万元(包括地面硬化),分选线设备包括:抓料斗、破袋筛分机、磁选机、风选机、挤压脱水机、传输皮带、打包机等设备,总投资约120万元,日处理垃圾10至30吨。运输车辆包括:罐装车一辆,农用卡车2辆,总投资约15万元,其它建办公室和砌围墙等投资约15万元,每个乡镇建设一条简易分选线和运输工具总投资约200万元。
3、县城垃圾填埋场垃圾资源化处理生产线投资预算
利用县城垃圾填埋场现有的场地建设一条垃圾资源化处理生产线,包括土地平整、地面硬化、钢架结构封闭式车间、生产线分选设备、尾气处理设备、供热风设备、燃料运输车辆等总造价约为22万元/吨垃圾。
4、经济效益分析
除去金属物质销售收入和利用厨余有机物生产的沼气销售或发电收入,氢碳燃料的销售收入归结到每吨垃圾约150元,每吨垃圾能产生税后纯利润约80万。由于农村生活垃圾中砖土、瓦块、石头、煤灰、玻璃等无机物含量比较多,热值较低,因此,每4吨垃圾才能生产1吨氢碳燃料,每吨氢碳燃料销售价600元以上(相同热值的生物质颗粒燃料销售价为900元至1200元)。分选处理每4吨垃圾(即生产1吨氢碳燃料)总生产成本约280元,包括:人工费、电费、设备折旧费、消耗材料费、设备维护费、管理费、税金等。不计算政府垃圾补贴费投资回收期4年左右,计入政府垃圾补贴费(按80元/吨计算)投资回收期3年左右。
如利用自己生产的氢碳燃料对接热能需求用户而提供能源服务与管理,则可获得高附加值利润,即可将每吨原生垃圾的附加值提高到300元以上,每吨垃圾产生的税后纯利润在160元以上,因此,投资回收期也可缩短一半。
七、城乡垃圾处理发展方向
我国农村垃圾处理还存在相关法律法规不健全,垃圾治理缺乏资金,垃圾管理机制不完善,农民环保意识差,垃圾处置技术不高,缺少整体规划等诸多问题,填埋、堆肥、热解等各种方式都在施行,但都存在许多问题,严重制约了农村垃圾处理进展。因此,投资省、环保达标、操作简单、具有造血功能和能产生经济效益的农村垃圾资源化处理与热能利用方式是城乡垃圾处理的发展方向。
我们要加强农村垃圾分类与收集,加强农村垃圾的管理机制,加强政府的资金投入,制定相应的法规条例,提高村民环保意识和积极性,倡导文明的生活生产方式。在各级政府领导、引导和投入下,在民营资本参与下,一定能将农村垃圾处理好,能将农村环境治理好,能将社会主义新农村和美丽乡村建设好! 
 
八、垃圾资源化处理及热能利用工艺流程图


文章来源:http://www.hunanyx.com


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