梁永煌，魏 濤（中國(guó)五環(huán)工程有限公司，武漢 430223）

?

垃圾氣化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

梁永煌，魏 濤
（中國(guó)五環(huán)工程有限公司，武漢 430223）

摘 要：簡(jiǎn)介了垃圾氣化技術(shù)及其主要特點(diǎn)，總結(jié)了當(dāng)前兩種主流垃圾氣化技術(shù)—熱分選氣化技術(shù)和等離子氣化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況，分析了我國(guó)垃圾氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，展望了垃圾氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：垃圾氣化技術(shù)；熱分選氣化；等離子氣化；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1　垃圾氣化技術(shù)及其特點(diǎn)

1.1垃圾氣化技術(shù)簡(jiǎn)介

所謂垃圾氣化技術(shù)，是指采用氣化的方法，在高溫狀態(tài)下將垃圾氣化熔融和分解，垃圾中的有機(jī)物可以轉(zhuǎn)化為合成氣（主要為CO和H2），而無(wú)機(jī)物則可以轉(zhuǎn)化為玻璃體灰渣。

國(guó)外對(duì)垃圾氣化技術(shù)的研究起步較早，早在20世紀(jì)80年代初，國(guó)外就開始對(duì)垃圾氣化進(jìn)行了大量的研究，主要是針對(duì)二英的處理，有些已形成成熟的技術(shù)和設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用較多的垃圾氣化技術(shù)主要分為兩類：1）采用氣化熔融焚燒技術(shù)，典型代表是瑞士熱分選氣化技術(shù)；2）采用等離子氣化技術(shù)，典型代表是美國(guó)西屋公司的等離子氣化技術(shù)。

垃圾氣化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種垃圾處理新技術(shù)，與一般垃圾焚燒技術(shù)不同，采用垃圾氣化技術(shù)處理垃圾，幾乎能將垃圾中的有機(jī)物完全氣化并轉(zhuǎn)化成合成氣（主要為CO和H2）并加以利用，而無(wú)機(jī)物則可變成無(wú)害的玻璃體灰渣，可實(shí)現(xiàn)垃圾處理過(guò)程污染物的“零排放”。垃圾氣化技術(shù)具有效率高、安全、無(wú)二次污染的特點(diǎn)，為垃圾處理的無(wú)害化、減量化和資源化處理開拓了一條新途徑，有望替代傳統(tǒng)的垃圾焚燒技術(shù)。

1.1.1熱分選氣化技術(shù)

熱分選氣化技術(shù)是把生活垃圾、商業(yè)垃圾、工業(yè)垃圾和其他特殊垃圾通過(guò)無(wú)間斷的循環(huán)過(guò)程，高溫氣化有機(jī)成分和直接熔化無(wú)機(jī)成分，從而獲得合成氣體、玻璃狀礦物質(zhì)、富含金屬和硫的一種垃圾處理技術(shù)。該技術(shù)在后續(xù)處理過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生純凈水、鹽和鋅副產(chǎn)品。與其他熱處理過(guò)程相比，沒(méi)有灰、爐渣這些需要大量成本去存放或填埋處理的物質(zhì)，其灰渣為玻璃體，無(wú)毒無(wú)害，可進(jìn)一步綜合利用。

（1）熱分選氣化技術(shù)原理

熱分選氣化技術(shù)是一種兩步法熔融氣化技術(shù)，該技術(shù)是將垃圾中的有機(jī)成分氣化和無(wú)機(jī)成分熔融進(jìn)行結(jié)合，完全燃燒氣化垃圾中可燃成分的同時(shí)，熔融焚燒后的無(wú)機(jī)灰渣，并回收灰渣中的有價(jià)金屬、熔融渣等有用物質(zhì)的一種垃圾處理技術(shù)。

熱分選氣化技術(shù)先將垃圾進(jìn)行壓縮，再置于400℃～600℃的脫氣通道進(jìn)行加熱熱解，生成可燃?xì)怏w，并隨垃圾一起進(jìn)入高溫氣化爐進(jìn)行進(jìn)一步氣化和熔渣。垃圾在熱分選氣化爐1200℃～2000℃的高溫下進(jìn)行反應(yīng)，有機(jī)成分在還原性氣氛下被徹底分解成以CO及H2為主的合成氣，無(wú)機(jī)物則被高溫熔化成熔融狀態(tài)，并在后續(xù)工藝中被急冷形成玻璃體渣。整個(gè)過(guò)程將垃圾熱解氣化過(guò)程和熔融過(guò)程置于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備中進(jìn)行，再將這兩個(gè)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體，形成了一個(gè)完整的垃圾氣化熔融工藝。

（2）熱分選氣化技術(shù)流程（見圖1）

圖1 瑞士熱分選氣化技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)圖

如圖1所示，先將垃圾放入密閉、留有液體和空氣的壓力機(jī)（氮?dú)獗Ｗo(hù)），通過(guò)高壓將垃圾氣密壓緊形成塞子狀，并通過(guò)氣流將其壓入脫氣通道。在脫氣通道中不斷加熱，垃圾被干燥，有機(jī)成分氣化揮發(fā)，經(jīng)過(guò)至少1小時(shí)的反應(yīng)處理后，垃圾被送入氣化爐高溫反應(yīng)堆。脫氣產(chǎn)生的碳和含炭化合物在水蒸汽豐富、溫度高達(dá)1600℃～2000℃的環(huán)境中與氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)而氣化生成以CO和H2為主的合成氣。合成氣在1200℃以上的溫度中停留時(shí)間大于2秒，能有效將生成的二英和呋喃等大分子有機(jī)物分解破壞，此后合成氣離開氣化爐，進(jìn)行噴水和水浴急冷，將合成氣溫度迅速降低到90℃以下，在此過(guò)程中，可有效避開二英的生成區(qū)間，同時(shí)合成氣以CO和H2為主，為還原性氣氛，能遏制和減緩二英的生成，從而保證急冷后的合成氣中幾乎不含二英和呋喃。急冷后的合成氣進(jìn)一步進(jìn)入洗滌塔，充分洗滌除去合成氣中攜帶的粉塵和鹵化物。經(jīng)洗滌除塵后的合成氣用引風(fēng)機(jī)送至下游凈化工序進(jìn)一步凈化處理后用于發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品。激冷后的水送至水處理裝置進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后回用或排放。

此外，垃圾中的無(wú)機(jī)物在高達(dá)1600℃～2000℃的環(huán)境中被充分熔融，并在1600℃以上的均質(zhì)通道中流動(dòng)和分層，渣中的金屬以單質(zhì)狀態(tài)存在，且由于其密度大，沉在熔融流體的下層，而其他輕質(zhì)熔渣則浮在上層。熔融態(tài)的金屬和渣沿著均質(zhì)通道流動(dòng)，在均質(zhì)通道出口，熔渣經(jīng)水淬冷形成穩(wěn)定的金屬和玻璃體渣后流入渣池。此后，撈渣機(jī)將金屬和渣從渣池中撈出，并用磁分選設(shè)備將渣中的金屬單質(zhì)分離出來(lái)回收，玻璃體渣則可作為建筑材料，進(jìn)一步綜合利用。

1.1.2等離子氣化技術(shù)

等離子體（Plasma）技術(shù)最早是由美國(guó)科學(xué)家Langmuir于1929年在研究低氣壓下汞蒸氣中放電現(xiàn)象時(shí)提出的。等離子體技術(shù)應(yīng)用于污染治理的研究開始于20世紀(jì)70年代。90年代，美國(guó)、加拿大、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家將該技術(shù)應(yīng)用于廢物處理并取得了不俗的業(yè)績(jī)。

等離子氣化技術(shù)的原理，簡(jiǎn)而言之，即利用等離子體的高溫高能，在氣化劑的輔助作用下，將垃圾廢物進(jìn)行高溫氣化和熔融，垃圾中的有機(jī)物被氣化形成以CO 和H2為主的合成氣，而無(wú)機(jī)物則被熔融后急冷形成無(wú)害的玻璃體渣。

等離子氣化技術(shù)主要由進(jìn)料系統(tǒng)、等離子氣化爐、熔融物處理系統(tǒng)、合成氣處理系統(tǒng)、電極驅(qū)動(dòng)及冷卻密封系統(tǒng)組成。垃圾通過(guò)進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入等離子氣化爐，有機(jī)物被分解氣化，無(wú)機(jī)物則被熔化成玻璃體及金屬產(chǎn)物，被收集到處理器中被急冷成固態(tài)，金屬可回收，玻璃體渣可進(jìn)一步綜合利用，合成氣經(jīng)凈化處理后可用于發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品。圖2為美國(guó)西屋等離子氣化中試工廠的流程圖。

圖2 美國(guó)西屋等離子氣化中試工廠流程圖

圖2的中試工廠并未對(duì)合成氣進(jìn)行有效利用，而實(shí)際示范工廠及商業(yè)化工廠流程均在此流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)：出洗滌塔的合成氣用引風(fēng)機(jī)抽出，送至下游凈化工序?qū)铣蓺膺M(jìn)一步凈化處理，再將凈化后的合成氣送去發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品。

1.2垃圾氣化技術(shù)的特點(diǎn)

無(wú)論是熱分選氣化技術(shù)，還是等離子氣化技術(shù)，其最主要的技術(shù)特點(diǎn)是利用高溫高能對(duì)垃圾進(jìn)行氣化處理，以達(dá)到垃圾處理的無(wú)害化和減量化要求。同時(shí)，垃圾氣化生成的合成氣可用于發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品，而玻璃體渣無(wú)毒無(wú)害，可進(jìn)一步綜合利用，這些技術(shù)特點(diǎn)是垃圾焚燒等其他垃圾處理技術(shù)所不具備的。垃圾氣化技術(shù)應(yīng)用流程如圖3所示。

圖3 垃圾氣化技術(shù)應(yīng)用流程圖

垃圾氣化技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)在于其優(yōu)異的環(huán)保特性，相比垃圾焚燒處理，垃圾氣化技術(shù)在廢氣和廢渣的排放和治理方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

1.2.1廢氣排放和治理

圖4為采用熱分選氣化技術(shù)在日本建設(shè)的垃圾氣化工廠對(duì)排放氣體進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)，表1為采用等離子垃圾氣化技術(shù)在日本建設(shè)的兩個(gè)垃圾氣化發(fā)電廠的廢氣排放情況。

表1　日本等離子垃圾氣化發(fā)電廠的廢氣排放情況

圖4 日本熱分選氣化工廠檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖5 二英生成反應(yīng)式

圖6 二英生成—溫度曲線圖

從圖4和表1可以看出，無(wú)論是采用熱分選氣化技術(shù)，還是采用等離子氣化技術(shù)，其實(shí)際尾氣排放中的SOx、NOx和二英均低于環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是二英的排放低于最嚴(yán)格環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的1/10，結(jié)果表明，垃圾氣化技術(shù)具有優(yōu)異的廢氣排放指標(biāo)。

此外，垃圾氣化技術(shù)由于生成的是還原性合成氣，它的碳排放量也明顯低于焚燒處理方式。

1.2.2固廢排放和治理

垃圾氣化技術(shù)的另一主要優(yōu)勢(shì)在于其排放的廢固灰渣為玻璃體，為非重金屬浸出性的灰渣，無(wú)毒無(wú)害，可進(jìn)一步綜合利用。

圖7為熱分選氣化工廠廢渣排放組成，從圖中可以看出廢渣中金屬以單質(zhì)形式存在并被磁分選設(shè)備分出，而玻璃渣為非重金屬浸出的灰渣，可進(jìn)一步綜合利用。

日本的等離子垃圾氣化工廠對(duì)其排出的固體灰渣進(jìn)行了重金屬浸出實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)果表明，其能滿足重金屬非浸出性要求，測(cè)試結(jié)果顯示8種檢測(cè)的重金屬（砷、鉻等）浸出數(shù)據(jù)低于毒性特征溶出程序（TCLP）標(biāo)準(zhǔn)的百分之一，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。此外，在印度建設(shè)的日處理68噸危險(xiǎn)廢物的等離子氣化工廠的檢測(cè)效果同樣令人滿意。

圖7 熱分選氣化工廠的廢渣組成

表2　日本等離子垃圾氣化發(fā)電廠的熔渣重金屬浸出檢測(cè)結(jié)果?。▎挝弧。簃g/L）

2　垃圾氣化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題

2.1垃圾熱分選氣化技術(shù)應(yīng)用情況

熱分選氣化技術(shù)在世界范圍內(nèi)共有1個(gè)實(shí)驗(yàn)工廠和8個(gè)運(yùn)行工廠，目前還有多個(gè)項(xiàng)目處于前期研究階段，其應(yīng)用情況如表3所示。

2.2等離子氣化技術(shù)應(yīng)用情況

等離子氣化技術(shù)目前已在美國(guó)、日本、英國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家建立了一定規(guī)模的示范工廠，我國(guó)上海也建立了一套日處理30噸的醫(yī)療廢物和焚燒飛灰的等離子氣化中試裝置。

2.2.1國(guó)外等離子氣化技術(shù)應(yīng)用情況

目前，國(guó)外主要有3家企業(yè)擁有商業(yè)化的等離子垃圾氣化技術(shù)：美國(guó)西屋等離子公司（WPC，已被加拿大Alter NRG公司收購(gòu)）、加拿大的普拉斯科（Plasco）能源集團(tuán)公司和德國(guó)Bellwether公司。

（1）美國(guó)西屋等離子氣化技術(shù)

美國(guó)西屋公司在等離子體與等離子氣化領(lǐng)域已有40多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該公司早在20世紀(jì)60年代就開始為航天用途建造等離子炬。之后，等離子炬多年用于銷毀化學(xué)武器、印刷電路板和石棉等有毒廢物。20世紀(jì)90年代初，該公司在美國(guó)設(shè)置了一個(gè)處理固體廢物并帶有發(fā)電的試驗(yàn)裝置；到20世紀(jì)90年代末，該公司又在日本建造了一個(gè)中試規(guī)模的等離子氣化裝置，主要將生活垃圾、污水污泥、廢舊汽車粉碎后的殘留物等進(jìn)行處理。

美國(guó)西屋等離子氣化技術(shù)是目前世界上發(fā)展最好的等離子垃圾氣化技術(shù)，其示范和中試裝置已在美國(guó)和日本成功運(yùn)行，目前正逐漸在全世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，其業(yè)績(jī)見表4。

（2）加拿大Plasco等離子氣化技術(shù)

加拿大Plasco等離子氣化技術(shù)主要是針對(duì)北美生活垃圾，研制了基于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的等離子氣化工藝。其工藝流程核心是垃圾的兩級(jí)熱解，第一級(jí)利用廢物自身熱值熱解，第二級(jí)利用等離子電弧加熱重整合成氣，同時(shí)用等離子體炬玻璃化裂解室的廢渣。2008年底，加拿大決定建造北美地區(qū)規(guī)模最大的氣化垃圾焚燒發(fā)電廠，采用Plasco公司的等離子氣化技術(shù)，整個(gè)項(xiàng)目投資1.25億美元，處理規(guī)模400t/d，每噸城市生活垃圾的處理價(jià)格預(yù)計(jì)低于60美元，發(fā)電量可達(dá)21MW，可滿足19,000戶當(dāng)?shù)鼐用衩咳账琛４送?，Plasco還與中國(guó)節(jié)能集團(tuán)合資，擬在北京或四川建設(shè)100t/d的等離子垃圾氣化實(shí)驗(yàn)裝置。

（3）德國(guó)Bellwether公司等離子氣化技術(shù)

德國(guó)Bellwether公司等離子氣化技術(shù)采用氣化熔融 +等離子重整工藝（IMG），主要包含進(jìn)料、干燥、氣化和灰渣玻璃化4個(gè)步驟，垃圾首先送入氣化爐內(nèi)干燥，然后在缺氧和高溫環(huán)境下使其氣化，熔渣玻璃化，合成氣進(jìn)入等離子重整爐，通過(guò)等離子電弧進(jìn)行處理，含有焦油、毒質(zhì)的初級(jí)混合燃?xì)庠诘入x子體的作用下被分解，合成氣得到純化，再經(jīng)凈化最終生成清潔合成氣，可用于發(fā)電或供熱等。垃圾灰渣落入熔爐底部，經(jīng)玻璃化后，變成無(wú)害的建筑材料。該公司在等離子氣化處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研制了“集成式等離子氣化技術(shù)”，通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)、能量循環(huán)再利用方式，使得系統(tǒng)整體效率顯著提升，總能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到80%。

表3　熱分選氣化技術(shù)業(yè)績(jī)表

表4　美國(guó)西屋公司等離子氣化技術(shù)業(yè)績(jī)表

Bellwether公司在羅馬尼亞有1個(gè)城市生活垃圾等離子氣化技術(shù)的示范項(xiàng)目，2008年11月投產(chǎn)，最大處理量12t/h，氣化效率80%～85%，發(fā)電量1.4MW，等離子能耗400kW，污染物排放滿足環(huán)保排放要求。Bellwether公司目前正在世界各地推廣其等離子垃圾氣化技術(shù)，近幾年也在中國(guó)尋求合作單位。

除上述3種目前發(fā)展較好的等離子氣化技術(shù)外，國(guó)外還有接近中試規(guī)模的以色列環(huán)境能源公司的12t/d的試驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的有韓國(guó)浦項(xiàng)大學(xué)10t/d的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，技術(shù)路線與3種主流等離子氣化技術(shù)相近。

2.2.2我國(guó)等離子氣化技術(shù)概況

我國(guó)在等離子體處理垃圾方面的研究起步較晚，但發(fā)展很快，也研發(fā)出了一些專用的等離子體處理設(shè)備。

中科院力學(xué)所近20年來(lái)進(jìn)行了多方面的等離子廢物處理的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作，如等離子反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)特征、有害/可利用元素遷移規(guī)律、玻璃體物理化學(xué)穩(wěn)定性等，并在實(shí)驗(yàn)室建成了一條3t/d的等離子體處理模擬醫(yī)療垃圾的實(shí)驗(yàn)線（“863”項(xiàng)目），與企業(yè)合作建成了2條工業(yè)規(guī)模（5～10t/d）的等離子體處理危險(xiǎn)廢物的生產(chǎn)線。此外，中科院力學(xué)所正在建立處理50t/d城市生活垃圾篩上物的示范裝置，其處理工藝流程可概述為預(yù)處理、等離子體裂解、尾氣降溫脫酸除塵、發(fā)電。中科院力學(xué)所已形成了自己的等離子氣化技術(shù)，并嘗試建立示范裝置，但要真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，仍然需要一個(gè)過(guò)程。

武漢凱迪電力對(duì)生物質(zhì)及其他固體廢物的等離子氣化進(jìn)行了研究，在武漢建立了一套生物質(zhì)等離子氣化制乙醇的中試裝置；北京環(huán)宇冠川致力于采用等離子氣化技術(shù)對(duì)各類廢棄物（包括城市生活垃圾、工業(yè)、醫(yī)療和電子等有害廢棄物、冶煉廢棄物和尾礦，污水污泥等）的安全環(huán)保處理和資源化研究，在廣東江門建立了一套處理工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物（主要為油漆廢渣）的等離子氣化示范裝置；武漢華電天和側(cè)重于等離子炬的開發(fā)，也在處理固體廢物方面做了很多研究和嘗試。

目前，等離子氣化技術(shù)在我國(guó)主要應(yīng)用于處理高危廢棄物，取得了一定的成果，可以處理醫(yī)用垃圾、廢棄輪胎和電子垃圾等，但現(xiàn)階段研究仍主要限于實(shí)驗(yàn)室和一些小型的中試裝置，離市場(chǎng)化和工業(yè)化應(yīng)用還有一定的距離。

2.3垃圾氣化技術(shù)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題

2.3.1垃圾收集與分類

目前，國(guó)內(nèi)大部分的垃圾還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)分類收集，一般均為混合收集，含水率高（40%～60%），熱值低（850k～1600k/kg），對(duì)于采用垃圾氣化技術(shù)進(jìn)行處理存在難度。

垃圾氣化技術(shù)在處理垃圾時(shí)對(duì)熱值有一定的要求，熱值越高的垃圾越易于處理，熱值太低或垃圾中的無(wú)機(jī)物組成過(guò)高時(shí)，垃圾氣化處理時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一定的困難，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性也會(huì)大受影響。國(guó)外垃圾氣化技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)有效的垃圾收集與分類，提高垃圾熱值，是采用垃圾氣化技術(shù)處理垃圾的一項(xiàng)重要保障措施，但我國(guó)在這方面做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，能否有效進(jìn)行垃圾收集與分類，提高垃圾熱值，對(duì)于垃圾氣化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展將有重要的影響。

2.3.2技術(shù)的成熟度和可靠性

垃圾氣化技術(shù)不同于其他垃圾處理技術(shù)，技術(shù)的密集性和復(fù)雜性較高。當(dāng)前廣泛應(yīng)用的熱分選氣化技術(shù)和等離子氣化技術(shù)雖已經(jīng)過(guò)了30多年的發(fā)展和應(yīng)用，但從其應(yīng)用情況來(lái)看，熱分選氣化技術(shù)最近的一個(gè)工業(yè)化項(xiàng)目于2006年在日本建成投產(chǎn)后，近9年來(lái)沒(méi)有新建項(xiàng)目，在日本已投產(chǎn)的項(xiàng)目也是經(jīng)過(guò)了一系列的技術(shù)改造和優(yōu)化后，運(yùn)行穩(wěn)定性才逐漸有了保障；美國(guó)西屋等離子氣化技術(shù)最近的工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目是2013年在我國(guó)武漢建成投產(chǎn)日處理100t生物質(zhì)的氣化工廠和2014年初在我國(guó)上海建成投運(yùn)的日處理30t醫(yī)療廢物和飛灰的試驗(yàn)工廠。據(jù)了解，受各方面因素影響，武漢的工廠目前尚不能長(zhǎng)周期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，上海的工廠也主要用于處理醫(yī)療廢物和飛灰的試驗(yàn)和積累數(shù)據(jù)。

垃圾氣化技術(shù)和煤氣化技術(shù)有一定的相似性，煤氣化技術(shù)從最開始的研究開發(fā)到目前日趨成熟的廣泛應(yīng)用經(jīng)過(guò)了近百年的發(fā)展過(guò)程，而垃圾氣化技術(shù)從20世紀(jì)80年代起才開始研究開發(fā)，迄今為止才經(jīng)歷了30年的發(fā)展。因此，垃圾氣化技術(shù)的成熟性和可靠性仍需要經(jīng)過(guò)一個(gè)長(zhǎng)期的應(yīng)用、積累和優(yōu)化過(guò)程。

2.3.3項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性

由于垃圾氣化技術(shù)相對(duì)于其他垃圾處理技術(shù)要復(fù)雜，投資明顯較高，同時(shí)由于一般垃圾水分含量較高、無(wú)機(jī)物較多、熱值較低，導(dǎo)致采用垃圾氣化技術(shù)建設(shè)的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性一般不好。調(diào)查表明，當(dāng)前的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目一般只能夠達(dá)到基本的收支平衡，很少正常盈利，而同等規(guī)模的垃圾氣化發(fā)電項(xiàng)目，其項(xiàng)目的總投資是垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的1.5～2.5倍，雖然垃圾氣化技術(shù)能量利用效率較高，但操作成本也相應(yīng)較高，導(dǎo)致項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性比一般垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目差。從兩種主流垃圾氣化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展較緩慢的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，經(jīng)濟(jì)性差應(yīng)是重要影響因素之一。

因此，垃圾氣化技術(shù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題成為了當(dāng)前制約垃圾氣化技術(shù)推廣和應(yīng)用的主要因素。

2.3.4財(cái)政優(yōu)惠政策

隨著人們對(duì)環(huán)保的日益重視，我國(guó)出臺(tái)了很多涉及垃圾處理領(lǐng)域的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，著力改善人們的生產(chǎn)和生活環(huán)境，但在政策支持力度上仍存在著明顯的不足，且目前尚缺少針對(duì)垃圾氣化方面的政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。

以和垃圾氣化最為相近的垃圾處理方式——垃圾焚燒發(fā)電為例，目前我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目普遍采取的是企業(yè)商業(yè)投資行為和政府電價(jià)支持機(jī)制，采用該機(jī)制主要是由于我國(guó)各級(jí)政府財(cái)政實(shí)力相對(duì)較弱，沒(méi)有一次性足額撥款直接建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠的能力。當(dāng)前的政策是只將垃圾焚燒發(fā)電作為城市環(huán)衛(wèi)設(shè)施、公益設(shè)施來(lái)建設(shè)和運(yùn)行，費(fèi)用和還貸全部要有政府補(bǔ)貼，主要來(lái)源是靠垃圾收費(fèi)或財(cái)政補(bǔ)貼，而電價(jià)不補(bǔ)貼或補(bǔ)貼很少。而由于垃圾焚燒發(fā)電廠的造價(jià)較高，尚不夠還貸款本息，垃圾處理費(fèi)又很難收繳，且很多城市對(duì)垃圾焚燒發(fā)電只是進(jìn)行補(bǔ)貼承諾，實(shí)際上垃圾焚燒發(fā)電廠很難得到。通過(guò)計(jì)算，當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電的電價(jià)只有0.7元/度以上才能保本微利，但由于總收入較低，垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)普遍反映經(jīng)營(yíng)困難，個(gè)別企業(yè)甚至不能正常歸還貸款，主要原因還是垃圾焚燒發(fā)電的上網(wǎng)電量較少，有些地方政府垃圾處理補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)偏低或不能完全落實(shí)，電價(jià)相對(duì)較低等原因?qū)е隆?/p>

垃圾氣化比垃圾焚燒的環(huán)保性更好，但投資也更高昂，垃圾焚燒發(fā)電在當(dāng)前的政策支持力度下尚不能很好地生產(chǎn)盈利，因而垃圾氣化項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性必然較差。而垃圾氣化項(xiàng)目屬于社會(huì)性公益事業(yè)，其所追求的重點(diǎn)是垃圾無(wú)害化處理的環(huán)境效益和社會(huì)效益，若得不到有效的投資、稅收、補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策和政府補(bǔ)貼支持，垃圾氣化項(xiàng)目將難以長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

綜上所述，由于存在上述問(wèn)題，我國(guó)的垃圾氣化技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展還需要經(jīng)過(guò)一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。

3　垃圾氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前，垃圾填埋技術(shù)雖在我國(guó)生活垃圾處理領(lǐng)域仍處于主導(dǎo)地位，但受土地資源限制，填埋處理的比例在我國(guó)已開始下降；受處理成本和產(chǎn)品銷路影響，堆肥技術(shù)在我國(guó)垃圾處理領(lǐng)域的發(fā)展前景并不看好；垃圾焚燒處理除了會(huì)產(chǎn)生二英等致癌物質(zhì)外，焚燒飛灰含重金屬也會(huì)污染環(huán)境，造成二次污染，此外，垃圾焚燒“鄰避效應(yīng)”帶來(lái)的群體性事件也造成了一定的社會(huì)問(wèn)題，影響了推廣應(yīng)用。垃圾氣化技術(shù)雖起步較晚，但技術(shù)先進(jìn)，發(fā)展較快，可以很好地避免垃圾填埋、堆肥、焚燒帶來(lái)的多種問(wèn)題，將會(huì)逐漸發(fā)展成為垃圾處理領(lǐng)域的主流技術(shù)，目前處于快速推廣和應(yīng)用階段。

從生態(tài)角度看，垃圾是一種污染源，但從資源利用角度來(lái)看，垃圾是地球上唯一不斷增長(zhǎng)的資源：4～8噸的城市垃圾燃燒所產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于1噸標(biāo)煤燃燒產(chǎn)生的熱量，以城市垃圾焚燒發(fā)電為例，如果能將我國(guó)城市垃圾充分有效地用于發(fā)電，每年將可節(jié)省2500萬(wàn)～5000萬(wàn)噸煤炭資源。因此，從資源利用角度來(lái)看，可以將垃圾當(dāng)成一種低熱值資源。采用垃圾氣化技術(shù)，通過(guò)合理可行的工藝技術(shù)方案和先進(jìn)的工程技術(shù)手段加以利用，不但可將垃圾進(jìn)行氣化后清潔發(fā)電，還可將垃圾氣化生產(chǎn)天然氣、制取氫氣等化工產(chǎn)品，既可解決垃圾帶來(lái)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題，也可避免垃圾焚燒所產(chǎn)生的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題，同時(shí)還能很好地起到廢棄物再利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效果，為我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供一種新的思路。

目前，雖然我國(guó)垃圾氣化技術(shù)在垃圾收集與分類、技術(shù)成熟度和可靠性、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和政策及補(bǔ)貼等方面還存在著一些問(wèn)題，但隨著人們對(duì)環(huán)保的日益重視和我國(guó)能源資源短缺日益嚴(yán)峻的形勢(shì)下，采用垃圾氣化技術(shù)不但可以有效解決垃圾帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而且可以將垃圾氣化生成的合成氣用于發(fā)電或生產(chǎn)化工產(chǎn)品，進(jìn)行循環(huán)利用，緩解當(dāng)前我國(guó)資源能源短缺狀況，真正實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無(wú)害化、減量化和資源化。

綜上所述，垃圾氣化技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。與此同時(shí)，垃圾氣化技術(shù)本身也需朝著提高技術(shù)的可靠性、成熟性和經(jīng)濟(jì)性等方面發(fā)展。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著垃圾產(chǎn)生量的日益增長(zhǎng)，造成的環(huán)境問(wèn)題、生態(tài)問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題也日益嚴(yán)峻，而垃圾氣化技術(shù)具有優(yōu)異的環(huán)保特性，能夠解決垃圾處理所帶來(lái)的一系列問(wèn)題。將垃圾當(dāng)成一種低熱值的資源，采用先進(jìn)的垃圾氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氣用于發(fā)電或制取天然氣等化工產(chǎn)品，在解決垃圾帶來(lái)問(wèn)題的同時(shí)，將能很好地起到廢棄物再利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效果，并在一定程度上緩解當(dāng)前我國(guó)資源能源短缺狀況。

技術(shù)先進(jìn)性和環(huán)保優(yōu)越性是垃圾氣化技術(shù)最主要的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，相比于垃圾填埋、堆肥和焚燒技術(shù)，垃圾氣化技術(shù)可以真正實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無(wú)害化、減量化和資源化，無(wú)疑是垃圾處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。但無(wú)論是熱氣化技術(shù)，還是等離子氣化技術(shù)，其工業(yè)化應(yīng)用目前還處于前期階段，技術(shù)的成熟性和可靠性還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證和積累，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性還有待進(jìn)一步研究和提高，進(jìn)行廣泛推廣和應(yīng)用尚需時(shí)日。作為垃圾處理領(lǐng)域的新技術(shù)，垃圾氣化技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)和最環(huán)保的垃圾處理技術(shù)，必將成為未來(lái)垃圾處理領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜吳鵬，高慶先，張恩琛，等.中國(guó)城市生活垃圾處理及趨勢(shì)分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，2006，19（6）：115-120.

[2] 肖波，汪瑩瑩，蘇瓊.垃圾氣化處理新技術(shù)研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2006，24（10）：18-20.

[3] 胡建杭，王華，劉慧利，等.城市生活垃圾氣化熔融焚燒技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（11）：78-81.

[4] YAMADA Sumio，SHIMIZU Masuto，MIYOSHI Fumihiro. Thermoselect Waste Gasification and Reforming Process[J].JFE TECHNICAL REPORT，2004，6（3）.

[5] 埃德·道奇，譚亞軍.等離子氣化技術(shù)在垃圾處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（10）：59-61.

[6] 黃耕.等離子氣化技術(shù)在固體廢物處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（6）：43-45.

[7] 王希，張春飛，王曉婷，等.城市生活垃圾等離子氣化技術(shù)研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2012，32（12）：20-24.

[8] 張煥亨.國(guó)內(nèi)垃圾處理技術(shù)發(fā)展方向分析[J].科技博覽，2012（17）：578-579.

[9] M.I.Boulos.Thermal plasma processing[J].IEEE Trans. Plasma Sci.，1991 （19）：1078-1089.

[10] 吳承康.我國(guó)等離子體工藝研究進(jìn)展[J].物理，1999，28（7）：388-393

[11] J.Heberlein，A.B.Murphy.Thermal plasma waste treatment[J].J. Phys.D：Appl. Phys.，2008（41）：1-20.

[12] E. Gomez,D.Amutha Rani,C.R.Cheeseman, et al. Thermal plasma technology for the treatment of wastes： A critical review[J].Journal of Hazardous Materials，2009（161）：614-626.

[13] 林小英，李玉林.等離子體技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用[J].資源調(diào)查與環(huán)境，2005，26（2）：128-131.

[14] H.Huang，L.Tang.Treatment of organic waste using thermal plasma pyrolysis technology[J].Energy conversion and management，2007（48）：1331-1336.

[15] S.K.Nema，K.S.Ganeshprasad.Plasma pyrolysis of medical waste[J].Current Science，2002，83（3）：271-278.

[16] K.Moustatas，D.Fatta，S.Malamis,et al.Demonstration plasma gasification/ vitrification system for effective hazardous waste treatment[J].Journal of Hazardous Materials，2005（123）：120-126.

[17] 王傳英.等離子體處理危險(xiǎn)廢棄物的研究[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，13（3）：79-82.

[18] 楊捷，汪小憨，趙黛青，等.城市生活垃圾氣化發(fā)電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)[J].可再生能源，2013，31（7）：20-123.

Application Status and Development Tendency of Refuse Gasification Technology

LIANG Yong-huang, WEI Tao
(China Wuhuan Engineering Co., Ltd, Wuhan 430223, China)

Abstract:The paper introduces briefly the refuse gasification technology and its main characteristics; focuses on two different types of refuse gasification technologies--- developments and applications of thermal selection and gasification technology and plasma gasification technology; analyzes the main problems existed in the development process of the refuse gasification technology in China and prospects the development tendency of the refuse gasification technology.

Keywords:refuse gasification technology; thermal selection and gasification; plasma gasification; application status; development tendency

中圖分類號(hào)：X799.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-5377（2016）03-0047-08