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有機固廢無氧熱解技術裝備通過科技成果評價


發布日期:2019-12-20   來源:

12月18日,中國環境保護產業協會組織的“有機固廢無氧熱解技術裝備科技成果評價會”在北京召開,清華大學教授聶永豐、北京科技大學教授汪群慧、中國科學院生態環境研究中心研究員劉振剛、中國城市建設研究總院教高郭祥信、煤炭科學研究總院有限公司教高董衛果、北京市人民政府高工王維平、中冶長天環保能源工程技術有限公司教高顏學宏等業內知名專家出席了科技成果評價會,與會專家通過觀看汨羅萬容固體廢物處理公司現場運行視頻,及聆聽現場考察專家詳細介紹公司設備實際運行效果,進行了充分研究討論,形成專家評審意見,認為萬容科技有機無氧熱解技術裝備科技成果為有機固廢處理及資源化利用提供了一條有效的技術途徑,單機處理規模及部分技術達到了國內領先水平。

目前,處理各類有機類固廢的技術主要包括焚燒、水泥窯協同、熱解。這三類技術都屬于熱處理技術,但相較于焚燒、水泥窯協同,熱解法有著一些獨特的優勢。2017年底,國家工信部發布《關于加快推進環保裝備制造業發展的指導意見》,鼓勵在固體廢物處理處置裝備方面,重點推廣有機固廢絕氧熱解技術裝備等。2018年國家科技部將有機固廢熱解技術裝備列入了國家重大技術攻關計劃。迄今為止,國內成功工業化應用的大型連續熱解設備仍然處于開發階段,除在輪胎熱解方面有少數案例外,鮮見大型連續熱解設備應用于其他有機固廢處理領域。而本次科技成果評價的技術成果已經在湖南汨羅、郴州及河南新密等地,分別在油漆渣、污泥、油泥、廢輪胎、廢塑料、RDF等有機固廢的熱解處理方面進入產業化應用階段。

歷時六年從實驗走向市場

萬容科技研究設計院于2014年開始前期立項工作,2015年4月,“無氧熱解技術研發項目”正式立項,2015年底實現日處理10噸試驗設備運行;2016年實現日處理30噸連續爐試運行;2017年首臺日處理100噸的大型連續化熱解設備投入工業化試運行。2018年3月,正式定型的首臺連續熱解爐設備在汨羅萬容固體廢物處理有限公司投入正式運行,有效運行近10個月,累計處理量超過10000噸。

2017年首臺日處理100噸的大型連續化熱解設備投入工業化試運行

2018年首臺連續熱解爐設備在汨羅萬容固體廢物處理有限公司投入正式運行

專家評定意見為:該成果按照有機固廢無氧熱解工藝要求,實現了連續給料、無氧熱解、油氣冷凝回收、不凝氣凈化燃燒自供熱、含碳殘渣連續冷卻排渣等系統工藝裝備化。

狹路相逢勇者勝,攻堅克難攀高峰

聶永豐教授作為國內固廢處理及熱解技術領域的泰斗級專家,深知熱解技術在前期開發中歷經了許多的困難與曲折。回轉窯體的動態密封及爐內結焦問題一直是困擾熱解設備產業化運行的兩大世界級難題。

萬容科技在初期涉獵這一研究領域時并沒有認識到這些深層次的問題,但在面對這些世界級難題面前,萬容人沒有氣餒,沒有后退,而是咬著牙挺過來了。用萬容科技研究設計院車院長的話來說,“這是用錢砸出來的成果,當時就是不惜成本,反復迭代試錯!”最終在交付了巨額學費之后,在借鑒國內外技術的基礎上,萬容科技開發了組合式柔性密封技術,徹底解決了大口徑回轉窯體與固定尾罩間的高溫油氣密封難題。目前該技術只有德國某公司獨有,僅一套密封裝置就達幾十萬歐元。而萬容科技開發的這套專利裝置,僅需幾十萬人民幣。萬容科技設計開發的爐膛自動清焦裝置及熱載體內循環裝置也從根本上解決了熱解設備極易產生爐膛結焦這一“痛點”問題。

與會專家針對近年來市場上出現的一些技術不成熟、不穩定的熱解設備導致的業內對熱解技術的誤解也進行了充分的交流,有些簡易設備以“煉油”為目的,完全沒有任何環保配套設施,在環保及安全運行方面也給“熱解”技術的推廣應用帶來了負面影響,大家都期待通過萬容科技這一成果的推廣應用為“熱解技術”重新來一個“正本清源”,讓其充分發揮其“節能、環保”的優勢,為有機固廢的處理開辟一條新路。

清潔環保優勢凸顯

為應對愈發嚴重的大氣等環境污染,萬容科技在有機無氧熱解技術的推廣領域中不斷加大環保配套設施的研發力度,清潔環保優勢日臻凸顯,具體表現在:

1、排放的煙氣量及大氣污染因子少。

標準固體(煤)燃燒過量空氣系數為1.8,燃氣燃燒的過量空氣系數為1.2,而熱解過程燃燒的燃氣量又僅占物料總量的15%左右,因此,無氧熱解產生的煙氣量不到全量燃燒的10%。與此同時,由于燃燒的是氣體燃料,其單位煙氣排放的大氣危害因子煙塵、二氧化硫、NOx、重金屬等低很多,因此其排放的大氣危害因子與全量燃燒相比幾可忽略不計。

2、有效抑制生成二噁英。

固廢熱解區,由于無氧環境抑制了二噁英的合成;而在燃氣燃燒區,溫度保持在850℃以上,煙氣停留時間在2秒以上,由于無金屬催化媒介存在也能夠避免二噁英合成。

3、固化重金屬。

在無氧熱解過程中,重金屬在還原環境中由可交換態等不穩定形態向殘渣態等穩定形態轉化,重金屬幾乎全部固化在炭渣中(除汞外)。

4、減少溫室氣體排放。

生物炭具有高度的穩定性,可長時間停留土壤。通過熱解,生物質的炭轉化為生物炭,可使約50%以上的碳得到封存,大幅度減少二氧化碳、一氧化碳等溫室氣體排放。

卓越的節能減排及成本優勢

業界對熱解技術設備還存在一個普遍的誤區,即認為無氧熱解相對于直接焚燒而言,設備投資成本高、工藝復雜、運行成本高、沒有競爭力,不如“一燒了之”。

萬容科技董事長明果英則堅信,熱解技術不僅僅是在環保方面有優勢,在運行成本上也有優勢。

相比全量焚燒,無氧熱解排放到空氣中的煙氣量僅有1/10左右,通過煙氣排放損失的熱能非常少,有關煙氣處理的環保設備投資及運行成本也大幅減少。

物料熱解溫度比焚燒爐低很多,特殊的熱傳導及熱載體內循環系統,使得熱解爐消耗的能源降到最低,一般物料用于自身熱解所需耗用的能源僅占自身能量的15%左右,絕大部分能源均以“油”、 “碳”的方式保存下來。

為熱解爐提供熱源的燃燒系統產生的煙氣溫度一般在850℃以上,高溫煙氣經熱解爐夾層換熱后的溫度一般不低于500℃。這部分中溫煙氣被利用于與熱解爐配套的供干系統,其排放的尾氣溫度僅為60℃左右,煙氣余熱幾乎全部被利用,無能量損失。

由于以上原因,綜合比較當今對焚燒煙氣排放及標準的提升,熱解技術裝備由環保優勢導致的成本優勢越來越顯現出來。在生活垃圾處理領域,萬容科技通過低成本的“機械生物MBT”技術將原生垃圾轉化為高熱值的“RDF”,然后再進入熱解碳化系統形成的新一代垃圾處理技術也即將亮相。與會專家中著名的垃圾處理領域專家王維平、中國城市研究建設研究總院副總工郭祥信、煤炭科學研究總院有限公司氣化所所長董衛果等都對這一技術的應用前景十分看好,并且提出了很多建設性的指導意見。

萬容科技有機固廢無氧熱解技術主產品為高熱值的綠色能源,在當前國際能源緊張、油價高企的大背景下,對于國家能源戰略具有積極意義。下一步,萬容科技將繼續加大研發力度,持續進行技術優化改進,并在熱解氣化、熱解碳化、熱解氣電熱聯產等多個方向展開研究,推動這一節能環保優勢技術裝備的產業化應用,為城鄉廢棄物資源化利用開辟一條綠色發展、創新發展之路。

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