城市垃圾热解气化设计方案

城市垃圾热解气化方案

前言：

垃圾无时无刻不伴随着人类社会生活而存在，垃圾处理也是一个随之不断变革、持续发展的行业。从另一个角度讲，在技术条件足够完善的情况下，垃圾是一种永不枯竭的可利用型资源。本文着重介绍一种新型垃圾处理技术，该技术不仅能有效克服目前国内垃圾处理技术的环保缺陷，还能够同时获得几倍于前者的经济效益，真正实现变废为宝，引领未来垃圾处理行业发展方向。 一、国内垃圾现状与亟待解决的问题

? 伴随着城市化进程加快，全国各地垃圾产生量急剧增加。根据2009年中国

城市建设统计年鉴报告，全国655个设市城市生活垃圾清运量由1980年的3132万吨增加到2008年底的1.52亿吨，平均每年增长速度约为9%。我国目前的垃圾年产量占全球比重已经超过30%，中国已经成为“垃圾围城”最严重的国家。

? 城市垃圾的处理水平偏低。很多地方采取露天堆放、自然填沟和填坑等原

始方式消纳城市垃圾,部分河流沿岸成为天然垃圾堆放场。该种处理方式对土壤、河流、地下水、大气等都造成了严重的影响和危害。

? 国内城市垃圾无害化处理设施极度缺乏,已建成的垃圾处理设施又有相当部

分达不到国家环保标准，大多数城市的垃圾对环境的污染日趋严重。5亿多平方米的城市地面被垃圾侵占，每天向大气释放多达100多种有害、致癌气体。

以北京市为例，目前全市日产垃圾18400吨，其中90%为填埋处理，每年约占用土地五百亩。在这种处理方式单一、有效的垃圾分类又较难实现的情况下，没有高效能技术和设施的建设应用，四年后北京就将面临垃圾无法处理的局面。上海市全市日产垃圾近2万吨，在全市垃圾处理厂超负荷运行的情况下，按目前现有的处理能力，到2020年，全市混合垃圾处理能力及资源化处理能力缺口总计将扩大到约11700吨/日。可见，对城市垃圾实施有效处理,改善城市卫生环境，实现垃圾减量化、无害化、资源化已成为保障国计民生的重大问题。日前住房和城乡建设部、环保部等15部委联合制定的“关于推进城市生活垃圾处理工作的意见”（以下简称“意见”）已报国务院审批，于2011年初下发。“意见”出台后，将大力推动城市生活垃圾处理工作，同时城市生活垃圾处理也将成为地方政府城市管理考核的重要内容。 二、国内垃圾处理技术简介

目前国内垃圾处理主要使用以下几种技术：

? 卫生填埋处理：这种方法是大量消纳城市垃圾的有效措施。但占地面积大，

使用年限短，垃圾分解速度慢（10-20年），填埋区易产生沼气、含毒污水，对空气、土壤和地下、地表水产生污染。大城市周边由于土地资源紧张，

更限制了此类方法的应用。

? 堆肥处理：该方法通过微生物的生化作用，将垃圾中的有机质分解腐烂，

转换成肥料。但该法对垃圾成分有较高要求，产品肥效低、制造期长，不适应城市生活垃圾的迅速增长。堆肥法对塑料、金属等减量程度不高，后续处理量大，运行费及垃圾转运费用高。由于国内未能实现有效垃圾分拣，垃圾中含有重金属和有毒化合物等污染物，导致此种肥料不能进入食物链，因此堆肥产品尚面临销路问题。

? 垃圾焚烧发电：该法是指使用特殊的垃圾焚烧设备,以城市工业和生活垃圾

为燃烧介质,在对垃圾进行焚烧处理的同时,利用其产生的能量发电的一种新型发电方式。直接焚烧法可实现城市生活垃圾的减容化和资源化。但其致命缺陷是其焚烧产物中的SOX、NOX、HCl、粉尘和残渣中的重金属。特别是氧化反应产生的剧毒有机物二噁英含量较大。

以上三种垃圾处理方式中，当前发展最为迅速的是垃圾焚烧发电。与其他处理方法相比，垃圾焚烧发电具有占地少、能最大程度减害化、资源化利用程度高等优点。但其面临的主要问题表现为：

? 直接引进国外成熟的垃圾焚烧处理技术价格昂贵，从投资经济性的角

度来看，国内典型的引进日处理量1000吨的垃圾焚烧电厂总投资将达5-7亿元人民币，普通城市很难承受。同时垃圾厂运行成本也较高，需要高额的政府补贴。

? 中国的生活垃圾大多为没有经过分拣含水量高的厨余垃圾，不同的地

方垃圾的组成与特性也呈现较大差异。而国外成熟技术主要针对当地热值较高、含水率较低的生活垃圾而言处理效果好，在面对中国生活垃圾的焚烧处理效果却不尽理想。

? 无法实现真正的“清洁”焚烧。国内垃圾焚烧厂燃烧温度标准在850

度焚烧排放的烟气中含有SO2、HCl、HF、Hg、Pb、Cd、NOx、二噁英和重金属等多种有害有毒物质，会造成严重的二次污染。

? 生活垃圾焚烧发电效率有待提高。中国垃圾焚烧厂普遍都在掺煤燃烧。

国家规定允许的掺煤量为20%以下，而实际很多厂子都超过30%，甚至有的达到40%以上，以这种方式发电再去享受国家的补贴电价，严重降

低了垃圾处理厂的经济效益和社会效益。

三、垃圾热解制气技术简介 ? “热解”说明

热解在英文中使用“Pyrolysis”一词，在工业上也称为干馏。它是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为：

? 以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可燃性气体； ? 在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在内的可燃油；

? 纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解过程。

垃圾的热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解是吸热过程。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的主要产物是可燃的低分子化合物：气态的氢气、甲烷、一氧化碳；液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭和炭黑。热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。

垃圾热解气化是将含有有机可燃物的垃圾在缺氧的条件下利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的CO、H2、CH4等可燃气体。其抑制二噁英的途径主要有：减少了二噁英前体物的生成垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂。同时垃圾的热解气化还有其优点：制备出可燃气体。热解气体燃烧时空气过剩系数较低，能大大减低排烟量、提高能量利用率，降低NOx排量、减少烟气处理设备投资和处理费。

现有国际国内热解技术研究主要停留在等离子体快速热解工艺，这种工艺运行成本非常高，现在还无法做成大型化的工业装置。本公司设计建造的装置突破了现有研究方向，实现了热解装置工业化首次运行。 ? 城市垃圾分级热解气化处理技术简介

在充分分析中国垃圾品质和生物质快速热解设备的基础上,针对城市垃圾与生物质的不同，我们创新出一套低成本、适合中国国情的城市生活垃圾热解气化的清洁综合利用技术。该项技术以循环流化床分级热解气化技术为核心,配以烟气干燥、特殊的进料和排渣系统,并从源头上对二噁英的污染进行了有效地控制，从而实现垃圾资源化利用。

城市垃圾循环流化床分级热解气化工艺流程框图

经粉碎机粉碎后提升到上部料仓的城市垃圾经星型进料器进入旋筒干燥器与气化燃气换热干燥后，通过中间料仓和螺旋输送机加入到气化炉中部，与循环上行的热灰和高温燃气迅速实现掺混；较细颗粒垃圾向上流动，升温、温度700℃左右高温热解和脱氯，消除了垃圾受热后快速热解产生的焦油、酚和轻油等，主要生成CH4等小分子；较粗颗粒垃圾向下落入炉底，在沸腾状炉料中，气、固两相发生剧烈传质和传热，并发生燃烧反应和水煤气反应生成CO、H2、CO2等，石灰石作为脱硫剂脱除了燃气中的硫，反应温度为900—1100℃。一级旋风分离器分离得到的半焦和灰经返料装置被水蒸气送回到循环流化床底部，二级旋风分离器分离得到的细粉经返料装置被水蒸气和空气切向带入气流床，螺旋式斜向下流动发生高温1300℃左右气化和煅烧反应，液体熔渣和气体流入循环流化床。分离后的燃气流入旋筒干燥器换热和干燥，然后作为原料气发电或转化利用。低含碳灰渣经由换热式螺旋出渣机排于密闭灰斗，定期排到炉底渣车，再倒运入渣仓，经短皮带送到临时储渣场。由于上部热解时为还原性气氛，脱氯不会产生二噁英；下部燃烧和气化半焦无氯存在，因此也不会生成二噁英。

? 我们的技术特点

? 一个设备同时具有气流床和循环流化床两部分，实现了垃圾的分级热解和

气化；通过设置分级分离器，使夹带半焦按粒度的不同进入不同的床层。 ? 气流床为切线进料，液体排渣；气流床中生成的高温气和液态灰渣同时为

循环流化床供热，液体渣落入炉底的床料中，降温变为玻璃体，消除了流化床燃烧、热解或气化的飞灰重金属污染。

? 从源头上避免生成二噁英，实现了反应器内部分脱硫，简化了净化过程；

生成气中含有大量甲烷，热值高，适合于做燃气。

? 通过设置垃圾预热干燥和渗透液高温热解干燥，解决了国内垃圾含水过高

和渗透液无害化处理的难题。

? 气化强度大，设备体积小，钢材耗量低，固定投资大大降低；操作简单，

开停车方便，连续性好，垃圾适应性强。

? 垃圾灰中残碳含量低，固体灰渣排出，排灰过程简单。

下图为公司投资建设位于青岛的城市垃圾热解气化工业化示范装置

城市垃圾热解气化工业化示范装置

四、国内垃圾处理行业市场、产业运营环境与政策

垃圾热解制气与垃圾焚烧发电除了处理工艺和产出能源有一定区别外，其余大部相同。由于垃圾热解气化属于一种全新技术，在国内外尚无工业化运营先例，我国政府相关部门的针对配套扶植政策没有出台，所以垃圾热解制气的市场情况和扶植政策可参考相近的垃圾焚烧发电的进行说明。

在过去20年中，由于环境污染和生态破坏，中国每年造成经济损失相当于GDP的7%到20%。“十二五”规划建议中指出中国经济发展中面临十大问题，摆在首位的是资源环境问题。回顾历史，每次危机过程中往往会孕育一批新产业，新产业在危机后以其特有的生命力成为新的经济增长点，并成为摆脱经济危机的根本力量。据业内估算，“十二五”期间，我国环保投资将至少有3.1万亿，未来5年复合增长率为15%-20%，环保产值到2015年有望达到GDP的7%-8%。行业研究员认为，“十二五”是我国环保行业的黄金发展期。在环保产业高速成长的起点上，固废处理将成为一个高回报的投资行业。“十一五”期间，我国固废处理投资规模为2100亿，年均增速18.5%，据环保部中国环境规划院预测，“十二五”期间我国固废处理行业投资将达到8000亿元，较“十一五”翻两番，比大气和污水领域投资增速高4-8个百分点。

2009年4月28日，中共北京市委、市政府印发《关于全面推进生活垃圾处理工作的意见》的通知，要求调整处理结构，积极推进生活垃圾焚烧处理。2012年垃圾焚烧、生化处理和填埋比例为2：3：5；2015年比例为4：3：3。2012年前，北京市将建设阿苏卫焚烧厂、京南垃圾焚烧厂、董村垃圾焚烧厂3个垃圾焚烧处理项目；2015年前，将再建设六里屯焚烧厂、北天堂焚烧厂、南宫焚烧厂等，梁家务焚烧厂也将择机建成。2015年前将建成9座大型垃圾焚烧厂，垃圾焚烧处理总能力可达到每天8200吨。 ? 市场总容量

按照2010年已建及在建项目统计，现有城市生活垃圾焚烧处理能力约为7.4万吨/日，占全国城市生活垃圾清运量的11％。据此对未来垃圾焚烧技术市场做估算的话：

基本假设1：2020年城市生活垃圾焚烧处理率达30％。

发达国家生活垃圾焚烧处理率各不相同，如美国，地广人稀，垃圾填埋土地资源丰富，焚烧处理率约为25％；如英国，地质的特殊结构形成了天然的填埋防漏层，填埋处理成为首选，焚烧率仅10％；如日本，土地资源紧缺，焚烧率高达66％。考虑到城市生活垃圾的产生及处理有一定的半径限制，处理厂通常建在城市周边，而随着我国城市化进程，垃圾产生量逐年增大而填埋用地日益紧张。我们认为假设中国2020年城市生活垃圾焚烧率为30％是比较合理的。 基本假设2：假设未来（至2020年）垃圾年产生量与现在持平。按照国家统计年鉴数据，2003年至2008年我国城市垃圾清运总量基本维持不变。我们认为不妨将此假设作为低值情景考虑。

基于以上2个假设，可估算出2020年底我国生活垃圾焚烧处理能力应达到20.5万吨/日。对比现有7.4万吨/日的处理能力，2010-2020年间应新增生活垃圾焚烧处理能力13.2万吨/日。 ? 国家级优惠政策

? 《中华人民共和国企业所得税法实施条例》（2007）、《关于公布环境保护节

能节水项目企业所得税优惠目录[试行]的通知》（财税[2009]166号）规定垃圾焚烧项目可以享受企业所得税优惠政策。

? 《关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》（财税〔2008〕156号）

规定垃圾焚烧发电项目实行增值税即征即退的政策。

? 《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发改价格[2006]7号）

明确了垃圾焚烧发电电价补贴政策及实施期限。

? 《中华人民共和国可再生能源法（修正案）》（(中华人民共和国主席令第二

十三号，将于2010年4月1日开始实施）为垃圾焚烧发电项目的电力并网和收购提供了保障。

? 针对垃圾焚烧发电项目的约束性政策

? 《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发

〔2008〕82号）规定，现阶段采用流化床焚烧炉处理生活垃圾作为生物质发电项目申报的，其掺烧常规燃料质量应控制在入炉总质量的20%以下。其他新建的生物质发电项目原则上不得掺烧常规燃料。国家鼓励对常规火电项目进行掺烧生物质的技术改造，当生物质掺烧量按照质量换算低于80%时，应按照常规火电项目进行管理。二噁英排放浓度应参照执行欧盟标准（现阶段为0.1 TEQng/m3）。

? 《城市生活垃圾管理办法》（中华人民共和国建设部令第157号，2007年）

第二十七条规定，城市生活垃圾焚烧厂的注册资本不少于人民币1亿元。 ? 《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发

〔2008〕82号）规定，新改扩建项目环境防护距离不得小于300 米。 ? 运行模式

2004年3月19日，建设部发布《市政公用事业特许经营管理办法》，垃圾处理开始实施特许经营管理。垃圾发电项目具有前期投资大、运营成本相对较低的特点，目前主要采用BOT（建设-经营-转让）和BOO（建设-拥有-运营）两种模式，特许经营期一般在25-30年之间。

《城市生活垃圾处理特许经营协议》、《购售电合同》、《并网调度协议》为垃圾焚烧发电类项目建设与运营的最重要的三大协议。

（1）特许经营协议。特许经营协议是垃圾焚烧发电项目建设最重要的法律授权文件，由运营企业与当地人民政府或其授权的部门签订，主要内容包括：特许经营期限；垃圾供应覆盖范围、供应时间、数量和质量；垃圾处理补贴价格、价格调整方式、支付时间与方式等。特许经营合同对于日供应垃圾的数量一般使用采用照付不议的条款。结算时的实际垃圾处理量由当地环卫部门出具证明。 （2）购售电合同。一般情况下，由物价局审批垃圾焚烧发电项目的优惠电价，运营企业与电网公司签署购售电协议。

（3）并网调度协议。指运营企业与电网公司签订的电力并网协议。根据《中华人民共和国可再生能源法（修正案）》垃圾发电的所有电量可全部上网，同时由于垃圾焚烧发电项目的电量与其他类型发电项目的电量相比较小，故并网也相对容易。 ? 收入来源

垃圾焚烧发电项目的主要收入来源包括垃圾补贴、上网电价、供热收入、售渣收入等，其中发电和供热收入的增值税即征即退，垃圾补贴收入免缴营业税。这些收入项目中，垃圾补贴收入、上网电价和税收优惠为核心收入来源。 ? 垃圾处理补贴。目前我国各地垃圾处理补贴费的高低与采用的焚烧设备的

成本关系密切。其中成本较高的炉排炉，补贴相对较高（最高达到200元/吨，出现在上海）。流化床价格相对便宜，补贴相对较低，一般在50-80元/吨之间。基本对应关系见下表。

我国垃圾焚烧处理补贴费情况 设备 每吨投资额 垃圾补贴费 引进设备炉排炉 45～50万元 80～150元/吨 引进技术炉排炉 40～45万元 60～130元/吨 国产炉排炉 30～35万元 50～110元/吨 国产流化床 25～30万元 30～90元/吨 ? 发电量收购与上网。垃圾焚烧发电在发电类型上属于可再生能源发电中的

生物质发电。2007年7月25日，国家电监委发布《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》，规定电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上网电量。2009年12月26日通过的《中华人民共和国可再生能源法》（修正案）规定，电网企业应当与按照可再生能源开发利用规划建设，依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内符合并网技术标准的可再生能源并网发电项目的上网电量。根据以上两条规定，垃圾焚烧发电类项目的发电量和上网具备法律保障。

? 上网电价补贴。根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发

改价格[2006]7号），电价标准由各省（自治区、直辖市）2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。电价补贴标准为0.25元/kW?h。发电项目自投产之日起，15年内享受电价补贴；运行满15年后，取消电价补贴。自2010年起，每年新批准和核准建设的发电项目的电价补贴比上一年新批准和核准建设项目的电价补贴递减2%。

? 税收优惠。《中华人民共和国企业所得税法实施条例》（2007）规定，企业

从事前款规定的符合条件的环境保护、节能节水项目的所得，自项目取得第一笔生产经营收入所属纳税年度起，第一年至第三年免征企业所得税，第四年至第六年减半征收企业所得税。2009年12月31日财政部、国家税务总局、国家发展改革委联合发布的《关于公布环境保护节能节水项目企业所得税优惠目录[试行]的通知》（财税[2009]166号）中明确将生活垃圾焚烧列入目录。《关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》（财税〔2008〕156号）规定，“对销售下列自产货物实行增值税即征即退的政策”，其中包括“以垃圾为燃料生产的电力或者热力。垃圾用量占发电燃料的比重不低于80%，并且生产排放达到GB 13223-2003第1时段标准或者GB 18485-2001的有关规定。所称垃圾是指城市生活垃圾、农作物秸杆、树皮废渣、污泥、医疗垃圾”。根据以上规定，垃圾焚烧发电项目享受所得

税减免和免增值税的优惠政策。

垃圾热解技术市场化主要是和现在通行的垃圾焚烧竞争市场，虽然垃圾焚烧有很多缺陷，在社会上有很多质疑，但在近年来垃圾围城没有很好的解决办法，尤其是中国城市化进度加快大城市用地紧张的大背景下还是得到了迅速发展。这从垃圾焚烧由不到5年时间就从垃圾处理份额的2%上升到10%左右就是一个很好的体现。2007-2009年环保行业创投与私募股权投资市场共发生投资案例19起，其中投向垃圾处理业的有12起，所占比例达到 63.0％，投资披露的总金额达到2.56亿美元。

我国生活垃圾焚烧厂地区分布 地区 数量（座） 规模（吨/日） 比例（%） 广东省 18 15915 17 浙江省 18 13260 14 江苏省 15 13080 14 直辖市 10 12595 14 其他地区 39 37540 41 合计 100 92390 100 五、垃圾热解与焚烧技术的对比 ? 技术对比

垃圾热解气化和垃圾焚烧的区别和优势 垃圾热解气化 垃圾直接焚烧 处理过程中产生大量的含有二噁过程没有二噁英的生成条件，极少英，重金属的烟尘，不能适应越来的烟尘，重金属全部固化。可满足越严格的环保标准。在有氧条件下越来越严格的国际和国内环保标准 焚烧，产生大量二氧化碳，对环境不利 需要增加辅助处理设施（如对氮氧无需增加辅助设施 化物、二噁英等处理） 设备投资小、占地少（25-30万∕设备投资大(60—70万元∕吨垃吨垃圾）设备使用寿命20年以上 圾）设备使用寿命10—15年 可处理多种固体废弃物（生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾等危险性以城市生活垃圾为主 废物）。含水量高达60%左右的低热值固体废弃物 有大量的国外专利使用费(三菱西格所有设备全部是自有专利技术 斯等） 装置产生能效较高，处理热利用产生能效较低，热利用率：80%以率：85 - 90%，可以制造工业燃气下，装置只可以发电 也可以加装发电装置发电 现有工艺只能在装置运行期间不断装置运行期间不用添加助燃物 的加煤或重油，即增加运营成本又被相关主管部门定性为小火电 热解装置每吨垃圾最低可以产生2000大卡以上热值的燃气2000立方米，效益是焚烧方式的3倍以上 ? 环保对比

常规焚烧垃圾发电最多也就能达到每吨垃圾发电300度左右，经济效益低 从1985年深圳市建成第一座日处理量为300吨的生活垃圾焚烧厂，到2010年11月北京在门头沟区鲁家山开工建设日处理量3000吨的国内最大垃圾焚烧厂，垃圾焚烧发电在国家政策支持下取得了飞跃式的发展。但目前垃圾焚烧发电项目最大的风险为民意风险，对此政府方面既要推广垃圾焚烧发电，又必须对民众的抗议做出一定让步，因此频频出现垃圾焚烧发电项目停建现象。2009年国内爆发多起反对生活垃圾焚烧发电的群体性事件，北京六里屯、江苏吴江、广东番禺三地因为民众的强烈反对，已经建成和拟建的垃圾发电厂被迫下马和缓建。

垃圾焚烧会产生二噁英危害已广为人知，垃圾焚烧最危险的可能还不是二噁英，而是飞灰中的重金属及其化合物，从低沸点的汞、铅、镉到其他高沸点的重金属，都具有强烈的潜在毒性。汞，具有低熔点39℃、沸点356.58℃的特殊物理化学性质，在垃圾焚烧的过程中，90%以上将随烟气排放到周边的大气中。清华大学聂永丰教授认为，焚烧飞灰是一种同时具有重金属高浸出毒性和二噁英类物质高毒性当量的双重危险废物，而且富集了焚烧过程中92%的二噁英排放量。按照住房和城乡建设部的统计，我国2008年74座城市生活垃圾焚烧厂，日处理能力5.16万吨，年处理量1570万吨，按焚烧一吨垃圾产生5%飞灰的比例计算，2008年飞灰的产生量应为78.5万吨。按照环保要求，飞灰由于含有超量有毒有害物质，应按危险废物处置，处置成本高达1800元／t左右，即每吨垃圾处理成本要增加数十元到上百元。而这一费用大部分被忽视。由于我国现有的垃圾焚烧标准并没有控制可吸入颗粒物PM10、PM2.5（粒径10微米、2.5微米），实际上垃圾焚烧带来的威胁可能更大，原因是PM2.5通过呼吸道进入人体后难以再呼出，超细颗粒沉积在肺部深处甚至进入血液循环，其所携带的污染物直接威胁人体。

垃圾处理作为城市环保项目，应该把环保无害化作为首要任务。由于垃圾焚烧以处理温度850℃为标准线，所以后续的飞灰二噁英重金属等污染物只能异地处理，还有很大一部分排放在大气里污染空气。我公司在设计热解垃圾装置的同时考虑到上述因素，在热解炉后面加装了处理温度在1300℃的气流床很好的解决了上述问题，处理过程中没有二噁英的生成条件，处理后期温度可达到1300℃把垃圾内含有的重金属熔融固化真正做到了无害化排放。飞灰熔融处理技术是把垃圾焚烧飞灰在1300℃以上的高温状态下熔化成液态，再将液态熔渣经过气冷或水淬处理，产生玻璃态熔渣。熔融过程中飞灰中有机物发生热分解、燃烧及气化，而无机物则熔融形成玻璃质熔渣。熔融处理的目的是将飞灰

中在高温下熔融处理以达到减量化，经由熔融反应使飞灰达到玻璃化、无害化效果，并使重金属固溶于其中不易溶出，熔融后的熔渣可再次资源化利用。焚烧飞灰经过熔融后，密度大大增加，减容可达2/3 以上。

飞灰在1300℃进行熔融，各种重金属的分离均达到97％以上,无害化分离效果非常明显。对熔融后熔渣的重金属浸出毒性测试结果显示，渣的浸出毒性问题完全解除,达到了无害化处理效果。

高温熔融分离重金属工艺处理垃圾焚烧飞灰具有分离效果好、工艺简单、成本低的特点；可彻底排除飞灰中重金属的二次污染；金属元素可实现回收利用；经高温熔融分离后的灰渣硬度很高,可作建筑材料或冶金过程添加剂，有很好的经济效益和环境效益。 ? 运营对比

垃圾焚烧发电厂的建设成本与采用的焚烧设备、技术有密切关系。首先，垃圾焚烧发电企业的运营成本主要包括辅助燃料（煤炭或油）、维修、折旧、管理、财务、人力、材料（如活性炭）等。建成投产后的处理成本大为50-90元/吨。其次其主要收入来源包括垃圾处理补贴、售电收入、税收优惠、供热收入、售渣收入等。根据相关资料测算，日处理垃圾量规模800吨以上的流化床锅炉的上网电价为0.5元，垃圾补贴为50-70元时为盈亏平衡点。最后，从总体看，垃圾发电厂电费收入占 70%－85%左右，垃圾处理费收入占15%－30%左右，内部收益率8-12%，投资回收期8-12年。

能源设备的投资回报率主要是指设备对所处理资源热利用率的高低，燃煤热电厂的热效率最高可达到45%，垃圾焚烧厂一般不会高于20%。目前垃圾发电的成本仍然比传统的火力发电高，再加上设备投资大，导致垃圾焚烧厂发电供热收益一般只能和投资持平。盈利只能靠城市支付的垃圾处理费和国家在上网电价上给予的补贴实现。而近年来，很多城市地区燃煤价格高涨，相应的企业也越来越难保持利润。例：2011年底投产的德州市生活垃圾焚烧发电厂项目采用BOO合作方式，由北京森德环保集团投资2.9亿元进行建设，占地面积108亩，采用流化床焚烧工艺，配备2炉2机(即2台日处理365吨的垃圾焚烧炉和2台7.5兆瓦冷凝式汽轮发电机)，日处理能力为600吨，年发电量8000万度。焚烧过程中，80吨生活垃圾需要掺入20吨的煤进行助燃。8000万度电按照现在国家给的补贴电价0.5元每度计算营业额也就4000万，还要减去100吨/日优质燃煤费用。

热解垃圾可以达到热效率在80%以上，主体设备热解炉内没有机械传动设备，设备使用安全可靠，寿命大幅增加，同时我们拥有自主知识产权，投资大幅减少。热解后产出的是用途广泛城市普遍缺乏的工业燃气，效益是焚烧的几倍，还不用受到像垃圾焚烧发电那样只能通过国家补贴卖电的制约，真正做到

了2—3年(含建设期)回收投资并盈利。

垃圾热解制气技术在处理垃圾高环保性的条件下还有非常高的经济效益，由于热解是从分子层面上改变垃圾结构，所以焚烧方法难解决的高含水生物质垃圾都可以充分利用（所含大量纤维质可完全热解制气）。热解过程的环保特性还节省了焚烧方法那样的大量后期环保投资和运营成本，完全可以做到运行2年内收回投资。热解垃圾后产出的工业燃气用途灵活广泛，可以根据城市的需要解决工业的用气、用热，加装一台燃气发电机还可供电。而焚烧方式只能用来供电，还会在运行15年后被政府取消上网电价的补贴，可见两种技术盈利前景差距很大。

六、投资回报

? 装置的技术指标：

1.本垃圾热解处理装置每日处理300吨生活垃圾，可产生200000立方米热值约2000大卡/立方米的工业燃气；

2.垃圾处理后产生5—8%左右体积的固体无机物，拟用做为生产建筑砌块； ? 装置的经济指标（设备每年产生的经济效益分析指标）：

300吨装置的全年生活垃圾处理量为33000吨(按330天计算)，可获得19800万m3的可燃气，折合人民币8000万元(按0.4元/m3计)；

2.全年垃圾处理政府补贴费用600万元(按60元/吨垃圾计)。

每年总计产生经济效益约7000万元。

300吨/日城市生活垃圾循环流化床分级热解气化装置 投资价格 序号 装置名称 （万元） 1 垃圾破碎与上料系统 省略 2 高温旋筒快速干燥系统 3 循环流化床气化炉及加料系统 4 多级高温旋风分离器和返料系统 5 飞灰超高温煅烧气流床 6 高压鼓风机和罗茨引风机 7 换热式螺旋出渣机和灰渣输送系统 8 料位、温度和压力检测系统 9 除尘与换热系统 10 电仪系统 11 自动控制系统 合计 12 试验调试、运行和设备调整费 合计

设备价格及运行费用：

1.设备寿命约计15年，检修周期约为1年，检修一次总费用约计100万元； 2.设备总电耗约计550 kW，需要管理人员24名，每年设备运行管理费用约计338万元(含人工费用和电费等)。总计消耗费用约438万元，估计一至两年运行即可收回成本。 七、公司团队与技术研发优势

本文介绍的城市垃圾热解气化技术是由北京宝能科技有限公司的专家团队研发的。清洁能源研究中心自上世纪90年代末开始从事有机质下行床快速裂解制燃料油技术和设备的研究，通过对国内外的研究现状的分析，提出了热解工艺和设备一体化的研究思路，首先从快速热解设备着手，解决国内外固体快速热解难以规模化的难题。2001年开发了自混合下行热解循环流化床技术，并申请了“具有预热段的矩形下行式循环反应器”和“一种可连续操作的固体有机物热解装置”等与固体有机物热解有关的专利。2006年建立了快速下落床固体有机物热解实验装置，以及固体有机物热解的冷模实验装置，完成了固体有机物专有热解反应器和快速分离装置的结构优化及烟气提升管底部提升和干燥固体有机物颗粒的操作条件的优化；2007年建成处理量3000吨／年的固体有机物热解热模中试装置，2008年3月完成中试示范研究。该成果相继获得第十七届全国发明展览会银奖和第六届中国国际发明展览会银奖。现已在山东邹城市和茌平建成4万吨/年生物质自混合下行循环流化床热解技术的工业示范装置（见下图）。2011年1月6日通过省部级鉴定,得到包括中国工程院金涌院士、中国科学院许光文研究员等专家一致好评。获专利12项，申报8项，发表相关生物质热解文章3篇。中心在生物质快速热解的研究前后花费资金几千万，并得到了山东省科技厅，青岛市科技局等单位的大力支持。

目前清洁能源研究中心配备有专用研究实验楼一座，四层共1000平方米，水、电、气和风设施齐全，并配有热重分析仪、元素分析仪、马弗炉、烘箱、红外色谱、气相色谱、原子吸收光谱仪、粘度分析仪、PH测定仪、原子吸收分光光度计、颚式粉碎机、锤式粉碎机、气流超细粉碎机、酸度仪、COD快速测定仪、离心分离机、快速下落床农林废弃物热解实验装置、φ25×6000的自混合下行反应器热解装置、3000吨/年生物质自混合下行循环流化床快速热解中试装置、生物油高压塔式酯化反应装置、5台系列高压反应釜、200公斤／小时循环胶体磨、逆流式干燥塔、五管蒸馏仪、六管离心分离机、玻璃合成仪器、实验搅拌机、小型浮选机等实验室设备若干套。

同时作为煤科学与技术教育部重点实验室成果转化基地，可使用的大型仪器还有日本Rigaku D/max-2500型X射线衍射仪、美国Waters液相色谱-质谱联用仪(Wasters 2690-ZMD)、德国Netzsch STA 型热重-差热分析仪、美国Bio-red和Analyltical Inc.FTS-165-CDS-2000热解红外联用仪、美国PE公司紫外可见分光光度计(Biol-140型)、美国Waters公司凝胶色谱仪(Waters 600E)、北分瑞利气相色谱仪（SP-2100）、日本岛津液相色谱仪(HPLC-10A)、美国GC-MS(HP-6890/5973)、上海昌吉地质仪器有限公司氧弹仪(XRY-1A型)、美国EAI快速元素分析仪(CE440) 、SEM扫描电镜( JEOL, JSM-6700F,加速电压10 kV)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM,JEM-2010)等大型仪器。 结束语

如果把各种能源以金字塔形状排列，天然气等清洁燃气就是属于塔尖的顶级能源。在中国有的地方可能会不缺电，但没有一个城市不缺燃气。尤其在中国气源是先保民用，工业其次的情况下，不少城市开发区因为工业用气解决不了导致很多企业不能落户，阻滞了地区经济发展。我们的垃圾热解处理符合现在中国政府所有的扶植政策，节能减排、环保、新能源、循环经济等。如果垃圾处理厂所在城市有电力缺口可在设备后端加装燃气轮机发电，能源利用方式灵活。当前垃圾焚烧厂土地都是由政府无偿提供的，免除增值税和所得税，同时国家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费，即所谓的垃圾处置费，垃圾发电国家全额收购并给予每千瓦时0.25元的补贴。如果能够利用垃圾能源，还可以降低地方的GDP单位能耗，绝对是一举多得的好事。

垃圾热解气化可以说是城市垃圾处理的技术革命，真正做到了国家提倡的垃圾处理三化原则（无害化，减量化，资源化），热解气化技术在对垃圾的有机成分加以利用的同时可以对无机成分进行稳定化无害化资源化利用，从而根本上解决了二噁英、重金属等二次污染问题，处理后产出的工业燃气也大大增加了能源出售的灵活性。现在公司已经开始设计单台日处理200吨——600吨的热解炉，投资效益成倍放大。根据中国一般城市人均每天1公斤垃圾，100万

人口1天1000吨垃圾量的情况，设计2—3台热解炉并联处理，可在建厂完工后1—1.5年收回投资，在技术领先的情况下是完全可行的。在中国垃圾处理的市场非常大，现在很多城市都是采取政府支持，企业以BOT或BOO方式投资，运行管理均由公司承担，市城市管理局和环卫部门负责监管，政府按照协议价格和垃圾处理量拨付运行经费，特许经营期限为二十五年至三十年，期满后全部设施无偿移交政府。这种方式结合本垃圾热解技术可为投资方带来长久稳定、高额的回报。将建设转移至企业的方式能够弥补基础设施建设资金不足的问题，并使城市管理和环卫部门摆脱日常事务，集中精力开展市容环境卫生监管和行业管理。

在技术已经成熟的情况下公司可和具备实力的伙伴城市或区域进行合作，共同把这个利国利民并能带来丰厚经济效益的好技术推广起来,成为中国城市垃圾处理的生力军。

北京宝能科技有限公司

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