固体废物的能源利用

固体废物的能源利用第一节固体废物焚烧热利用第二节固体废物的热解与能量回收第三节固体废物沼气利用第四节污泥的焚烧第一节固体废物焚烧热利用一、固体废物焚烧技术的发展历史二、固体废物焚烧技术的特点三、固体废物焚烧热的利用四、国外焚烧技术的应用现状五、国内焚烧技术的应用现状六、固体废物焚烧技术发展展望一、固体废物焚烧技术的发展历史1.发展简史2.现代焚烧技术概貌1.发展简史垃圾焚烧技术作为一种以燃烧为手段的垃圾处理方法，其应用可以追溯至人类文明的早期，如刀耕火种时期的烧荒即可视为焚烧应用的一例。但焚烧作为一种处理生活垃圾的专用技术，其发展历史与其他垃圾处理方法相比要短得多，大致经历了三个阶段：萌芽阶段、发展阶段和成熟阶段。萌芽阶段是从19世纪80年代开始到20世纪初期。从20世纪初到60年代末的约半个世纪，是垃圾焚烧技术的发展阶段。从20世纪70年代初到叨年代中期的20多年间，是生活垃圾焚烧技术的成熟阶段，也是生活垃圾焚烧技术发展最快的时期。综合分析发达国家生活垃圾焚烧技术在近二十年间迅速发展的原因，除了经济、技术、观念等因素外，还有一些其他方面的影响，比如:随着城市建设的发展和城市规模的扩大，城市人口数量骤增，生活垃圾产量也快速递增，使原有的垃圾填埋场日益饱和或已经饱和，而新的垃圾填埋场地又难于寻我，采取垃圾焚烧方法，可使生活垃圾减容85%以上，最大限度地延长现有垃圾填理场的使用寿命。此外，随着人们生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增长，提高了生活垃圾的热值，为这些国家应用和发展生活垃圾焚烧技术提供了先决条件。例如：日本城市生活垃圾的低位热值就己经由20世纪60年代的3344~4196kJ/kg，提高到目前的6270~7160kJ/kg，便采用垃圾焚烧方法可以制取更多的蒸汽和电能，以获得比较理想的经济效益。2.现代焚烧技术概貌现代城市生活垃圾焚烧厂系统组成见图进厂垃圾计量系统；垃圾卸料及贮存系统；垃圾进料系统；垃圾焚烧系统；焚烧余热利用系统；烟气净化和排放系统；灰渣处理或利用系统；污水处理或回用系统；烟气排放在线监测；垃圾焚烧自动控制系统等。典型的城市生活垃圾焚烧系统的工艺单元包括系统：二、焚烧技术的特点1．燃烧工艺的特点2．热能利用的特点3．环境保护的特点4．焚烧技术的特点1．燃烧工艺的特点一般固体燃料的燃烧目标主要是热能利用，而生活垃圾的焚烧目标主要是无害化处理，追求的是生活垃圾能在垃圾焚烧炉中充分燃烧。为此垃圾焚烧工艺通常采用较高过剩空气比的运行模式，其实际供气量一般比理论空气量高70%-120%；同时为克服在垃圾燃烧过程中出现聚集而造成局部空气(氧)传递阻碍的现象，垃圾焚烧炉排必须设计成能使垃圾层经常处于翻动状态的构造，以利于生活垃圾的充分燃烧。2．热能利用的特点尽管垃圾焚烧的主要目标是使垃圾充分燃烧，但能量回收在垃圾焚烧中的重要性也已被充分认识，从而在现代垃圾焚烧厂设计中得到体现。但是由于生活垃圾焚烧烟气具有含水量大、氯化氢浓度高等特点，对材料有较大的腐蚀性，热能回收系统也因此受到明显的影响。为此，焚烧余热利用系统一般不把过热器设置于炉内的强辐射区而使过热蒸汽温度受到限制;离开热能回收段的烟气温度一般不低于250℃也影响到热能回收的效率；而蒸汽式空气预热器的应用也将造成可用蒸汽能量的损失。因此城市生活垃圾焚烧的热能回收率通常要比燃煤锅炉低10%以上。3．环境保保护的特特点城市生活活垃圾在在输送、、贮存与与燃烧过过程均存存在产生生二次污污染的可可能。，，其中最最主要的的是烟气气污染，，包括颗颗粒物、、SO2、HCl、NOx、重金属属和毒害害性微量量有机物物(如二恶英英等)等空气污污染物。。现代垃垃圾焚烧烧技术所所包含的的烟气净净化系统统通常能能较有效效地控制制除NOx和二恶英英以外的的一般污污染物。。但目前前还缺乏乏技术可可靠、经经济可行行的NOx和二恶英英等的末末端净化化工艺，，只能以以燃烧过过程的工工艺控制制为主要要手段加加以调控控。此外，垃垃圾贮存存与灰渣渣冷却过过程产生生的污水水和灰渣渣，也是是垃圾焚焚烧厂常常见的污污染物。。其中对对污水虽虽已有较较有效的的净化甚甚至回用用技术，，但单独独处理的的工程投投资及运运行成本本均较高高，一般般可采用用经预处处理后排排人城市市污水管管道，送送城市污污水处理理厂集中中深度处处理的方方法;而灰渣特特别是飞飞灰通常常需用代代价比较较昂贵的的安全处处置法处处理，如如安全填填埋、水水泥或沥沥青固化化后卫生生填埋等等。4．焚烧技技术的特特点城市生活活垃圾处处理的基基本原则则是无害害化、减减量化和和资源化化。垃圾圾焚烧技技术与这这些处理理原则最最为切合合的是它它卓越的的减量化效果，通通常垃圾圾焚烧技技术可使使处理的的生活垃垃圾减重重80%和减容叨叨%以上。这这对城市市生活垃垃圾处理理管理目目标的实实现具有有非常重重要的意意义。垃圾焚烧烧处理所所达到的的无害化效应，亦亦曾受到到普遍的的认同。。目前，，因其烟烟气中可可能含有有难以控控制的二二恶英等等高毒性性有机物物而易受受到质疑疑。但总总的来看看，相比比于卫生生填埋与与堆肥所所同样存存在的潜潜在环境境危害，，垃圾焚焚烧技术术的无害害化特性性仍有一一定的优优势。垃圾焚烧烧处理的的资源化效益主要要来自其其热能回回收，以以电能输输出来体体现，这这一效益益并不能能完全代代表生活活垃圾全全部的资资源价值值。但电电能良好好的市场场前景及及其他生生活垃圾圾资源回回收技术术尚不完完善的现现状，使使垃圾焚焚烧发电电这一生生活垃圾圾资源化化的途径径仍具有有很大的的现实价价值。三、固体废物物焚烧热的利用（一）固固体废物物焚烧释释热发电电（二）固固体废物物焚烧供供热（一）固固体废物物焚烧释释热发电电利用固体体废物焚焚烧释热热发电已已有百年年历史，，第一个个固体废废物发电电设备于于1895年在德国国汉堡建建成。1905年在纽约约建成美美国第一一座利用用焚烧城城市垃圾圾生产电电力的工工厂。直直到1950年以前，，垃圾焚焚烧设备备一直采采用包括括有耐火火材料的的燃烧炉炉和具有有专门回回收热量量的锅炉炉装置。。1954年第一座座现代水水墙式垃垃圾焚烧烧炉在瑞瑞士的伯伯尔尼建建成。70年代以来来，由于于受到能能源危机机的冲击击，加上上各种环环保法规规的不断断实施与与强化，，在发达达国家主主要用城城市污泥泥，垃圾圾和工业业排放的的有机废废物焚烧烧发电得得到迅速速发展。。目前，，欧洲有有500座以上的的垃圾焚焚烧热回回收工厂厂在运行行，每座座处理垃垃圾能力力130~1800t。联邦德德国与美美国垃圾圾焚烧处处理量占占全部城城市垃圾圾量的25%以上。日本在垃垃圾焚烧烧处理方方面，现现已跃居居世界领领先地位位，大阪阪市西淀淀区清扫扫工厂从从1965年开始采采用焚烧烧法发电电，该厂厂装有两两台容量量为2700kW的发电机机组。1976年在东京京都葛饰饰清扫工工厂，成成功地装装配了1.2××104kW的发电设设备。到到1980年日本已已有28个城市的的清扫工工厂利用用垃圾发发电，总总发电能能力已达达10万千瓦。。比较典典型的是是东京都都葛饰清清扫工厂厂的垃圾圾焚烧发发电厂，，每天垃垃圾处理理量1200t，发电机容量量为1.2×104kW，该厂采用递递送式连续燃燃烧型焚烧炉炉，配有高效效除尘器，每每小时处理1.42×105m3，排气含尘量量0.03mg/L。锅炉的最大大蒸汽量为18.8t/h,蒸汽压力为0.2MPa蒸汽温度为277℃为了减少排气气中的氯化氢氢含量，采取取了严格的垃垃圾分类收集集措施，清除除不适于燃烧烧的杂质。为为提高发电电电力稳定性，，对输入热量量采取自动控控制，减少了了蒸汽量的波波动问题，同同时在汽轮机机的排气上采采用气冷式真真空复水器，，以提高发电电效率。根据据日本43座焚烧厂统计计，日处理废废物达2700t。利用固体废物物焚烧释热发发电的工艺流流程同普通燃燃料发电的工工艺大体相同同，其主要设设备为焚烧炉炉、空气冷凝凝器，透平发发电机、热交交换器、减压压阀、消耗器器、泵等。利用固体废物物释热发电的的关键问题是是如何提高发发电电力的稳稳定性。导致致其不稳定的的因素很多，，如废物中可可燃部分的质质量与数量等等。城市垃圾圾的组成因产产生的地区季季节变化而有有所差异，特特别是垃圾中中所含水分，，都会影响发发热量。为提高垃圾发发电的稳定性性，首先要加加强垃圾的质质量与数量的的管理，主要要措施有：①增大垃圾处理理厂的贮存容容量，以减少少短期内垃圾圾的质量，数数量的变化；；②加强垃圾的筛筛、分处理，，以增加可燃燃物的回收数数量和质量；；③扩大垃圾的收收集范围，加加强可燃性工工业废物的收收集，以促进进垃圾质量稳稳定。为提高固体废废物发电的稳稳定性，还要要严格控制焚焚烧条件和改改进工艺设备备，如控制炉炉内的焚烧温温度，控制蒸蒸汽的产生量量，改进汽轮轮机排气的冷冷凝设备等。。此外，也可可以采用通过过固体废物热热解制得的衍衍生燃料为燃燃料，来提高高固体废物发发电电力的稳稳定性。目前，由于我我国垃圾中可可燃性物质比比较少，发热热量在3.344××103kJ/kg以下，焚烧时时不能自燃，，需加辅助燃燃料，经济上上不合算，故故不宜采用焚焚烧法处理。。而我国在固固体废物的焚焚烧释热发电电主要是利用用煤矸石，据据不完全统计计，目前我国国约有烧煤矸矸石的沸腾炉炉2000多台，其中韶韶关电厂的大大型煤矸石锅锅炉蒸发量为为130t/h。我国有多座座以煤矸石，，劣质煤为燃燃料的坑口电电站。如萍乡乡矿务局高坑坑电厂，设有有两台35t/h的沸腾炉，配配有两台6000kW汽轮发电机组组。燃料以洗洗矸为主，掺掺以适量的洗洗中煤，煤矸矸石与洗中煤煤的配比为3.227:1，经脱水、筛筛分、破碎、、掺合而成，，发热量为6252kJ/kg。每年总发电电量可达0.72亿度，除本厂厂用电外，每每年可向电网网供电0.60亿度。多年来来的运行实践践表明，利用用固体废物煤煤矸石、劣质质煤沸腾燃烧烧发电的技术术是可行的，，经济上是合合理的。（二）固体废废物焚烧供热热固体废物的焚焚烧释热在发发电同时，利利用过剩蒸汽汽的方式供暖暖；也可以单单独供暖。利利用废物焚烧烧释热供热的的工艺流程比比较简单，主主要设备为焚焚烧炉、空气气冷凝器、热热交换器、泵泵、槽等。空空气冷凝器是是为了防止蒸蒸汽过剩而设设的，假如没没有蒸汽用户户，蒸汽就可可在空气冷凝凝器中降压。。为了充分利利用废物的焚焚烧热，一般般都采用既供供电又供热的的方式。利用垃圾焚烧烧释热供暖的的典型实例是是法国巴黎市市的垃圾焚烧烧厂。法国巴巴黎整个供热热系统由三个个燃油锅炉工工厂、一个火火力热电厂、、三个废物管管理局的垃圾圾焚烧处理厂厂构成，实行行联合运营，，总输出热能能1.75×1O6kW。由垃圾焚烧烧炉所供应的的蒸汽量约占占巴黎市所需需汽量的40%。日本的垃圾圾焚烧厂的废废物焚烧热也也是既发电又又供热。除前前边所述的葛葛饰清扫工厂厂外，丰桥市市资源化中心心也是一个典典型代表。该该工厂每夭焚焚烧垃圾240t，粪便243m3，所发电力供供自己使用，，所产生的蒸蒸汽则用于处处理粪便生产产堆肥，以及及向地方自治治团体中心和和温室供应温温水。我国利用废物物焚烧释热供供热起步较晚晚，目前仅限限于利用煤矸矸石焚烧供热热供电。如辽辽宁省南票矿矿务局、抚顺顺电厂等都已已成功的运营营多年，为煤煤矸石的综合合利用开辟了了广阔的道路路。四、国外焚烧烧技术的应用用现状1.焚烧应用技术术2.焚烧在垃圾处处理方法中的的地位1.焚烧应用技术术四种垃圾焚烧烧炉型的比较较几种焚烧炉型型的应用优缺缺点2.焚烧在垃圾处处理方法中的的地位五、国内焚烧烧技术的应用用现状1．应用现状2．现状分析1．应用现状我国生活垃圾圾焚烧技术的的研究起步于于20世纪纪80年代代中中期期，，““八八五五””期期间间被被列列为为国国家家科科技技攻攻关关项项目目，，目目前前仅仅有有深深圳圳等等极极少少数数城城市市采采用用了了生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术。。随随着着我我国国东东南南部部沿沿海海地地区区和和部部分分中中心心城城市市的的经经济济发发展展和和生生活活垃垃圾圾低低位位热热值值的的提提高高，，近近年年来来己己有有不不少少城城市市将将建建设设生生活活垃圾圾焚焚烧烧厂厂提提到到了了议议事事或或办办事事日日程程，，如如深深圳圳、、珠珠海海、、上上海海、、广广州州、、顺顺德德、、中中山山、、常常州州、、北北京京、、厦厦门门等等。。国产产化化焚焚烧烧技技术术设设备备焚烧烧技技术术和和设设备备大大致致有有以以下下几几种种型型式式：：顺推推式式机机械械炉炉排排焚焚烧烧设设备备；；逆推推式式机机械械炉炉排排焚焚烧烧设设备备；；履带带式式机机械械炉炉排排焚焚烧烧设设备备；；立窑窑式式焚焚烧烧设设备备；；流化化床床焚焚烧烧设设备备。。基本本上上包包括括了了世世界界上上常常用用的的垃垃圾圾焚焚烧烧设设备备型型式式。。综合合型型焚焚烧烧技技术术设设备备这这里里所所说说的的综综合合型型焚焚烧烧技技术术设设备备，，是是指指把把引引进进技技术术设设备备与与国国产产技技术术设设备备有有机机结结合合的的生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧系系统统。。迄迄今今，，已已采采用用或或拟拟采采用用这这种种模模式式的的有有深深圳圳、、珠珠海海、、广广州州、、上上海海、、北北京京、、厦厦门门等等城城市市。。2．现现状状分分析析自20世纪纪80年代代后后期期，，国国内内城城市市生生活活垃垃圾圾处处理理行行业业开开始始关关注注现现代代垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术。。目目前前制制约约我我国国推推广广垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术的的主主要要因因素素有有：：大部部分分城城市市的的生生活活垃垃圾圾的的低低位位热热值值较较低低(<3344kJ/kg)，不不能能达达到到自自燃燃的的要要求求；；城市市生生活活垃垃圾圾中中灰灰渣渣含含量量较较高高，，制制约约了了焚焚烧烧减减量量化化效效益益的的发发挥挥；；国内内尚尚未未系系统统掌掌握握垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术，，在在建建设设与与运运行行中中均均缺缺乏乏可可靠靠的的技技术术支支撑撑；；现代代化化垃垃圾圾焚焚烧烧属属高高成成本本技技术术，，建建设设的的筹筹资资难难度度较较大大。。尽管管如如此此，，随随着着我我国国经经济济的的发发展展，，有有利利于于垃垃圾圾焚焚烧烧应应用用和和推推广广的的因因素素正正在在逐逐步步成成熟熟：：近年年来来，，相相当当部部分分城城市市的的生生活活垃垃圾圾，，尤尤其其是是一一些些分分类类收收集集的的垃垃圾圾，，其其低低位位热热值值已已达达4180-5852kJ/kg，不不仅仅达达到到了了自自燃燃的的要要求求，，热热能能回回收收发发电电也也有有了了较较稳稳定定的的基基础础；；城市市生生活活垃垃圾圾可可焚焚烧烧性性好好的的城城市市，，一一般般也也是是经经济济力力较较强强、、填填埋埋空空间间较较困困难难的的城城市市，，从从管管理理方方面面也也具具有有进进行行垃垃圾圾焚焚烧烧的的能能力力与与要要求求；；国内内对对城城市市生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术的的积积累累已已有有了了较较好好的的基基础础。。六、、焚焚烧烧技技术术发发展展展展望望1.技术术分分析析2.应用用前前景景3.发展展趋趋势势4.我国国的的对对策策及及法法规规1.技术术分分析析目前前以以机机械械炉炉排排焚焚烧烧炉炉为为代代表表的的垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术已已比比较较成成熟熟，，并并在在应应用用中中取取得得了了良良好好的的效效益益，，但但垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术远远非非完完善善，，主主要要表表现现在在：：目前前焚焚烧烧炉炉渣渣的的热热灼灼减减率率一一般般为为3%～5%，尚尚有有潜潜力力可可挖挖；；气相相中中亦亦残残留留有有少少量量以以CO为代代表表的的可可燃燃组组分分；；气相相不不完完全全燃燃烧烧为为高高毒毒性性有有机机物物(以二二噁噁英英为为代代表表)的再再合合成成提提供供了了潜潜在在的的条条件件末燃燃烬烬的的有有机机质质和和不不均均匀匀的的晶晶相相条条件件，，便便灰灰渣渣中中有有害害物物质质的的再再溶溶出出污污染染不不能能完完全全避避免免；；垃圾圾焚焚烧烧的的经经济济性性及及资资源源化化仍仍有有改改善善的的余余地地。。2.应用用前前景景发展展城城市市生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术的的有有利利因因素素，，在在较较长长时时期期和和许许多多国国家家仍仍会会存存在在，，在在全全球球范范围围内内生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术仍仍将将有有较较大大的的发发展展空空间间；；以以垃垃圾圾资资源源综综合合利利用用技技术术系系统统为为代代表表，，可可望望替替代代垃垃圾圾焚焚烧烧的的适适宜宜技技术术尚尚处处于于发发展展前前期期，，在在近近阶阶段段尚尚不不足足以以对对垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术造造成成很很大大的的压压力力。。另另外外，，生生活活垃垃圾圾处处理理社社会会化化、、市市场场化化和和民民营营化化是是近近来来全全球球化化的的趋趋势势，，垃垃圾圾焚焚烧烧管管理理与与经经营营的的集集约约化化程程度度较较高高，，属属比比较较适适宜宜的的民民营营化化技技术术，，未未来来以以垃垃圾圾处处理理贴贴费费与与售售电电收收人人为为经经营营基基础础的的民民营营化化垃垃圾圾焚焚烧烧产产业业，，将将对对推推进进城城市市生生活活垃垃圾圾焚焚烧烧技技术术的的总总体体进进步步发发挥挥积积极极的的作作用用。。3.发展趋趋势纵观近近年来来生活活垃圾圾焚烧烧技术术的发发展过过程，，可以以发现现有以以下四四个比比较明明显的的特点点:焚烧技技术正正向着着自我我完善善方向向发展展；焚烧技技术证证向着着多功功能方方向发发展；；焚烧技技术正正向着着资源源化方方向发发展；；焚烧技技术正正在向向智能能化方方向发发展。。4.我国的的对策策及法法规对策：：在技术术上，，应完完善现现代主主流焚焚烧设设备——机械炉炉排焚焚烧炉炉的国国产化化技术术体系系，同同时及及时发发展以以流化化床焚焚烧炉炉为代代表的的先进进焚烧烧技术术和设设备；；在资金金投人人方面面，应应制定定有关关优惠惠政策策，吸吸引国国内外外资金金投人人垃圾圾焚烧烧设施施的建建设与与经营营，有有效地地推进进我国国城市市生活活垃圾圾焚烧烧事业业的发发展。。在经营营与管管理方方面，，亦应应为垃垃圾焚焚烧产产业化化发展展的民民营化化经营营与法法规化化管理理准备备必要要的政政策与与机构构基础础，使使垃圾圾焚烧烧产业业的运运营既既能发发挥社社会资资源的的作用用，并并保障障其应应有的的收益益，同同时也也不能能偏离离城市市生活活垃圾圾处理理以社社会与与环境境效益益最大大化为为主要要目的的的基基本准准则。。法规：：《生活垃垃圾焚焚烧污污染控控制标标准》第二节节固固体体废物物的热热解与与能量量回收收（一））概述述（二））典型型固体体废物物的热热解（一））概述述热解是是把有有机固固体废废物在在无氧氧或缺缺氧条条件下下加热热分解解的过过程。。该过过程是是一个个复杂杂的化化学反反应过过程。。包括括大分分子的的键断断裂，，异构构化和和小分分子的的聚合合等反反应，，最后后生成成各种种较小小的分分子。。热解解的过过程可可以用用通式式表示示如下下：有机固固体废废物(H2、CH4、CO、CO2等)气体＋＋(有机酸酸、焦焦油等等)有机液液体＋＋碳黑黑＋炉炉渣采用热热解法法生产产气体体燃料料是使使有机机固体体废物物在8000～10000℃的温度度下分分解，，最终终形成成含H2、CH4、CO等气体体燃料料。热热解所所得燃燃料气气有两两个作作用：：一是是把热热解气气体直直接送送入二二级燃燃烧室室燃烧烧，用用于生生产蒸蒸汽和和预热热空气气；二二是通通过净净化，，冷凝凝除烟烟尘、、水、、残油油等杂杂质，，生产产出纯纯度较较高的的气体体燃料料，以以备它它用。。所生生产的的气体体燃料料的性性质因因废物物的种种类、、热解解方法法而异异。热热值一一般为为4186~29302kJ/m3。热解法法生产产液体体燃料料是使使有机机固体体废物物在500～600℃的温度度下分分解，，最终终形成成含有有乙酸酸、丙丙酸、、乙醇醇、焦焦油等等的液液体燃燃料。。热解解产生生的燃燃料油油是具具有不不同沸沸点的的各种种油的的混合合物，，含水水焦油油比较较多，，精制制后方方能得得到热热值较较高的的燃料料油。。热值值一般般为29302kJ/L左右。。（二））典型型固体体废物物的热热解1.城市垃垃圾的的热解解2.农业固固体废废物的的热解解3.污泥的的热解解1.城市垃垃圾的的热解解随着工工业的的发展展，人人民生生活水水平的的提高高，城城市垃垃圾中中的可可燃组组分日日趋增增长，，纸张张、塑塑料及及合成成纤维维等占占有很很大比比例。。因此此，日日本和和美国国结合合本国国城市市垃圾圾的特特点开开发了了许多多工艺艺，有有些已已达到到实用用阶段段。我我国的的城市市垃圾圾不同同于日日本与与美国国，这这些工工艺能能否应应用于于我国国有待待研究究。1.1主要热热解工工艺日本与与美国国开发发的热热解工工艺主主要有有：移动床床热解解工艺艺双塔循循环式式流动动床热热解工工艺管型瞬瞬间热热分解解回转窑窑热分分解法法高温熔熔融热热分解解Andco-Torrax法纯氧高高温热热分解解UCC流程移动床床热解解工艺艺双塔循循环式式流动动床热热解工工艺纯氧高高温热热分解解法2.农业固固体废废物的的热解解农业固固体废废物中中存在在大量量的脂脂肪，，蛋白白质，，淀粉粉和纤纤维素素，也也可以以经过过热解解而得得到燃燃料油油与燃燃料气气。早早在50年代，，我国国就从从农业业的废废玉米米芯中中提取取糠醛醛，作作为化化工原原料。。我国国农机机科学学院设设计的的小型型热解解气化化炉，，可用用于部部分农农业固固体废废物的的热解解，产产生气气的成成分如如表5-23所示。。3.污泥的的热解解近几年年，国国外固固体废废物的的热解解另一一发展展是将将城市市垃圾圾和含含可燃燃组分分的工工业垃垃圾与与污泥泥进行行联合合热解解，这这样可可以更更有效效地回回收热热能。。自1971年以来来，西西欧、、美国国相继继建立立了一一些联联合处处理装装置。。第三节节固固体体废物物的沼沼气利利用（一））概述述（二））厌氧氧发酵酵工艺艺的原原理与与控制制条件件（三））沼气气池结结构类类型（四））填埋埋气的的利用用（一））概述述沼气是是有机机物在在厌氧氧条件件下经经厌氧氧细菌菌的分分解作作用产产生的的以甲甲烷为为主的的可燃燃性气气体。。利用固固体废废物的的厌氧氧发酵酵生产产沼气气的方方法有有两种种：一一是有有机固固体废废物的的卫生生填埋埋，自自然发发酵产产生沼沼气。。如城城市垃垃圾的的卫生生填埋埋，有有机物物分解解过程程中产产生的的气体体含甲甲烷45%~60%，含二二氧化化碳35%~50%，还有有少量量的碳碳氢化化合物物和少少量硫硫化氢氢。可可把这这部分分气体体收集集、净净化、、回收收利用用。如如美国国在1985年已有有44个填埋埋场地地，其其中23个对这这些气气体加加以回回收，，生产产可燃燃气体体，21个则直直接用用于发发电。。另一一种方方法是是农业业废物物沼气气化。。我国国从1958年开始始在农农村生生产和和利用用沼气气。由由于这这种方方法简简便易易行，，便于于推广广，因因此在在我国国发展展较快快。如如广州州市效效区鹤鹤岗村村发展展猪舍舍与沼沼气相相结合合的低低压沼沼气池池，农农民利利用收收集的的城市市厨房房垃圾圾作饲饲料喂喂生猪猪，猪猪粪尿尿注入入沼气气池制制取沼沼气，，沼气气作燃燃料，，滤液液用来来养鱼鱼，沼沼气渣渣用作作农田田肥料料，成成为一一个多多功能能典型型生态态农场场。农农业废废物沼沼气化化是处处理垃垃圾、、粪便便、农农业废废物的的有效效途径径。（二））厌氧氧发酵酵工艺艺的原原理与与控制制条件件1.厌氧发发酵工工艺的的原理理2.工艺控控制条条件1.厌氧发发酵工工艺的的原理理有机物物厌氧氧发酵酵依次次分为为液化化、产产酸、、产甲甲烷三三个阶阶段（（图5-19）。每每一阶阶段都都有独独特的的微生生物类类群起起作用用。在在液化化阶段段，发发酵菌菌（包包括纤纤维分分解菌菌、脂脂肪分分解菌菌、蛋蛋白质质水解解菌））利用用细胞胞外酶酶对有有机物物进行行体外外酶解解，使使固体体物质质变成成可溶溶于水水的物物质，，然后后，细细菌再再吸收收可溶溶于水水的物物质，，并将将其降降解成成不同同产物物。在在产酸酸阶段段，醋醋酸分分解菌菌把前前一段段产生生的中中间产产物丙丙酸、、丁酸酸、醇醇类等等进一一步分分解成成醋酸酸和氢氢气。。在产产甲烷烷阶段段，甲甲烷菌菌利用用H2/CO2、醋酸酸及甲甲醇、、甲酸酸、甲甲胺等等碳类类化合合物为为基质质，将将其转转化成成甲烷烷、二二氧化化碳等等气体体。。2.工艺控控制条条件（1）原料料的配配比（2）温度度（3）pH值（4）搅拌拌（三））沼气气池结结构类类型（1）水压式式沼气池池（2）浮罩式式沼气池池（1）水压式式沼气池池（2）浮罩式式沼气池池（四）填填埋气的的利用（1）垃圾沼沼气燃烧烧供热／／发电（2）垃圾沼沼气作民民用燃料料（3）垃圾沼沼气作汽汽车燃料料（1）垃圾沼沼气燃烧烧供热／／发电就地利用用沼气燃燃烧供热热或发电电是应用用最广的的办法。。沼气的的净化也也可以采采用较低低水平的的处理，，其方法法为将填填埋气经经过一系系列冷却却器、分分离器和和过滤器器使气体体净化，，得到的的沼气甲甲烷浓度度达40%以上，然然后再送送至锅炉炉燃烧。。这种方方法得到到的沼气气是低热热值燃料料，如果果增加吸吸吸附净净化法，，还可得得到高热热值沼气气燃料。。主要用用在为填填埋场和和附近居居民供热热，还可可用于发发电厂锅锅炉和工工业窑炉炉做燃料料，如制制砖窑。。垃圾沼气气发电目目前在美美国应用用较多，，全美国国有150多个沼气气发电厂厂。沼气气发电的的形式有有内燃机机发电、、燃气轮轮机发电电、蒸汽汽轮机发发电几种种形式。。内燃机机发电因因为其空空气污染染低，操操作方便便，是费费用效益益较高的的技术，，它适用用性强，，便于开开启关闭闭，投资资较省，，应用较较广，发发电量可可在30~2000kW范围。但但内燃机机易被燃燃气腐蚀蚀，应加加强对腐腐蚀性气气体的除除去。美美国最大大的来及及沼气发发电厂有有50多台内燃燃发电机机，平均均每个垃垃圾场有有5台内燃发发电机。。垃圾沼气气发电过过程一般般如下：：填埋气（（LFG）自垃圾圾填埋场场收集系系统收集集后（浅浅表LFG因热值较较低应单单独收集集，送去去火炬系系统燃烧烧，深层层LFG则被进人人发电系系统），，经鼓风风机加压压，通过过滤膜过过滤除去去大于5-10um的颗粒，，再经冷冷凝器、、分离器器去除其其所含水水分，然然后进入入内燃发发电机燃燃烧发电电。发出出的电部部分自用用（一般般10%），其余余可升压压进入电电网输出出。采用用垃圾沼沼气(LFG)发电技术术成熟，，一百吨吨垃圾产产生的垃垃圾沼气气（LFG）可发电电1000kW。LFG发电应注注意沼气气中所含含有的一一些杂质质，如硫硫化物、、硅氧烷烷等，因因其会产产生腐蚀蚀或破坏坏催化剂剂，故应应先对其其进行预预处理，，一般控控制进入入内燃发发电机的的燃气中中的S应在10~200××10-6，此外还还要注意意气体输输送管及及阀门的的堵塞问问题，应应备用一一套发电电系统以以便维修修。润滑滑油也需需要更换换。一般般认为，，采用内内燃机发发电，需需维护费费0.01~0.015美元/kW·h。良好的的管理可可保证发发电机正正常运行行，每年年发电时时间可达达90%。（2）垃圾沼沼气作民民用燃料料垃圾沼气气作民用用燃料必必须将甲甲烷的浓浓度提高高到98%以上，不不仅要除除去气中中的二氧氧化碳，，还还要除去去其中的的其它有有害的有有机挥发发物。沼气毕竟是从从垃圾中产生生的，可能会会存在一些尚尚未被人们认认识到的有毒毒、有害物质质。特别是垃垃圾如没有经经过分类、分分捡，有毒有有害物质（如如漆油、废弃弃的日光灯电电他等等）进进入生活垃圾圾的可能性更更大。极有可可能进人沼气气，做民用燃燃料易对人造造成污染，另另外沼气燃料料有一定的气气味，令人不不快。因此，，不主张直接接做民用燃料料使用。况且且沼气需净化化至天然气质质量，意味CH4含量要由4%提纯至98%以上，如此高高的净化效率率只有膜分离离方能达到。。这种净化方方法是处理成成本最高的，，直接影响其其经济效益因因此，做为城城市民用燃料料可行性有待待继续寻求技技术、经济的的评估。（3）垃圾沼气作作汽车燃料鉴于垃圾沼气气(LFG)净化处理作汽汽车燃料，其其尾气排放的的污染大大减减轻，具有显显著环境效益益；且成本不不高，经济效效益显著，美美国已开发了了采用垃圾沼沼气代替汽油油作汽车燃料料的工艺。其其工艺技术是是垃圾沼气的的净化处理，，除去气体中中的CO2,H2S,使甲烷浓度由由40%~45%，提高到80%以上；然后，，将净化气加加压至25MPa，压入高压贮贮罐作汽车加加气用。LosAngeles卫生局等筹建建的由LFG制取汽车清洁洁燃料示范工工程于1993建成。该工程程规模为250Nft3/s，约1000m3/d，其工艺如图图9。第四节污污泥的焚烧污泥焚烧处理理始于1934年美国密歇根根州安装的第第一台多膛炉炉，至20世纪80年代逐渐被流流化床焚烧炉炉代替。1984年，新加坡南南洋技术研究究院的Jarnis和Vickrdge发现，取自新新加坡各个污污水厂的污泥泥，在550℃燃烧时是自燃燃的。而安大大略湖现场污污泥焚烧炉的的成功生产，，则进一步证证明经合适预预处理的污泥泥，在焚烧过过程中完全达达到了热能自自持。1995年，日本有近近50%的污泥采用了了焚烧的方法法进行处置，，而欧盟各国国采用焚烧方方法处置的污污泥也超过了了10%，预计到2005年这一比例将将增至38%。污泥焚烧的分分类完全焚烧湿式氧化（即即不完全焚烧烧）完全焚烧1.定义2.基本原理3.污泥的燃烧热热值4.工艺流程与影影响因素5.设备1.定义在污泥完全焚焚烧过程中污污泥所含水分分被完全蒸发发，有机物质质被完全焚烧烧，焚烧的最最终产物是CO2、H2O和N2等气体及焚烧烧灰，称为完完全焚烧。2.基本原理污泥焚烧是指指对脱水或干干燥后的污泥泥，依靠其自自身的热值和和辅助燃料，，送人焚烧炉炉进行热处理理的过程，这这是由生物固固体具有一定定热值和可燃燃烧性决定的的。焚烧处理理的产物是烟烟气和炉渣／／灰。反应结结果使有机质质转化为CO2、H2O和N2等气相物质，，反应过程释释放的热量则则维持反应系系统的温度，，使处理过程程能持续地进进行。炉渣主主要由污泥中中不参与燃烧烧反应的无机机矿物质组成成，同时也会会含一些未燃燃尽的残余有有机物（可燃燃物），炉渣渣对生物代谢谢是惰性的，，因此无腐败败、发臭、致致病菌污染等等产生卫生学学的因素。污污泥中在焚烧烧时不挥发的的重金属是炉炉渣环境影响响的主要来源源。污泥焚烧烧的另一部分分固相产物是是在燃烧过程程中，被气流流挟带存在于于出炉烟气中中，通过烟气气除尘设备（（如旋风分离离器、静电除除尘器或袋式式过滤器）被被分离的固体体颗粒，这种种固相产物称称为飞灰。飞飞灰中的无机机物，除了包包括污泥中的的矿物质外，，还可能包括括烟气处理的的药剂（如干干式、半干式式除酸器净化化工艺中使用用的石灰粉、、石灰乳等）），其中的无无机污染物以以挥发性重金金属Hg,Cd,Zn为主，这些挥挥发再沉积的的重金属一般般比炉渣中的的重金属有更更强的迁移性性，使飞灰成成为浸出毒性性超标（固体体废物浸出毒毒性鉴别标准准）的有毒废废物；飞灰中中的有机物多多为耐热化学学降解的毒害害性物质，气气相再合成产产生的二噁英英类高毒性物物质也可吸附附于飞灰之上上，因此飞灰灰安全处置是是污泥焚烧环环境安全性的的重要组成环环节。3.污泥的燃烧热热值由于污泥所含含的有机物质质可燃，其燃燃烧热值的计计算式为：式中：Q为污泥的燃烧烧热值，kJ/kg（污泥干重））；Pv为有机物质（（即挥发性固固体）含量，，%；G为机械脱水时时，所加无机机混凝剂量（（以占污泥干干固体重量百百分数计），，当用有机高高分子混凝剂剂或未投加混混凝剂时，G=0；a、b为经验系数，，与污泥性质质有关，新鲜鲜初沉污泥和和消化污泥：：a=131，b=10；新鲜活性污污泥：a=107，b=5。3.污泥的燃烧热热值污泥的燃烧热热值也可以查查表6-­1得。4.工艺流程与影影响因素污泥焚烧工艺艺流程4.工艺流程与影影响因素影响因素主要要有以下几个个方面：（1）污泥含水率率（2）温度、时间间、氧气量、、挥发物含量量（3）污泥预处理理5.设备（1）立式多段炉炉（2）烟气处理系系统湿式氧化1.概述2.基本原理3.湿式氧化工艺艺的分类4.湿式氧化的应应用特性1.概述1958年Zimmermann首次采用湿式式氧化法处理理造纸黑液，，其工作条件件是控制反应应温度在150~374℃、压力在3~20MPa下，使黑液中中有机物氧化化降解，处理理后废液的COD去除率大于90%。污泥湿式氧氧化分为次临临界湿式氧化化（温度低于于374℃、压力21.8MPa）和超临界湿湿式氧化（温温度高于374℃、压力21.8MPa）。传统的污污泥湿式氧化化法属于次临临界湿式氧化化（SubCWO）。为了满足足反应对压力力的要求，近近年来一种垂垂直深井湿式式氧化反应器器引起人们普普遍兴趣，它它依靠污泥的的自重在井深深达1200~1800m的地下产生高高压，利用有有机物氧化放