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儲存罐 |
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在上海市金山工業(yè)區(qū)，一臺日處理能力100噸城市生活垃圾的成套裝置正有序運(yùn)行著,。只見裝有生活垃圾的自卸車從專用通道駛?cè)胄读洗髲d,，根據(jù)信號燈等指引將垃圾倒在指定的預(yù)檢區(qū)位上。預(yù)檢機(jī)檢出超大件垃圾后,，其他垃圾被自動裝入日料倉,；被檢出的超大垃圾經(jīng)專用破碎機(jī)粉碎后，再裝入日料倉,。
接著,，上料機(jī)把日料倉中的垃圾有序送入反應(yīng)器系統(tǒng)。在預(yù)設(shè)溫度,、壓力及添加劑作用等條件下,，垃圾中有機(jī)成分被轉(zhuǎn)化成了氣、油,、炭“三態(tài)”初級能源物質(zhì),，并分別通過不同的收集系統(tǒng)分開收集、儲存,。垃圾中不參與反應(yīng)的金屬和無機(jī)物,，隨著炭化物一起排出反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)入金屬分選機(jī),，再進(jìn)行金屬物與建筑殘?jiān)蛛x,，回收處理……
上海弘和環(huán)保科技有限公司董事長陳鴿飛說,，迄今為止,，這臺裝置已穩(wěn)定示范運(yùn)行一年多時(shí)間，并已成功轉(zhuǎn)化處理了1200多噸垃圾,。裂解得到的油和炭經(jīng)多家用戶試用，回饋信息良好,，通過分子蒸餾方法還能將“油”提煉成供發(fā)動機(jī)使用的柴油,。
生活垃圾“煉”成“氣”“油”
垃圾，已成為我國社會的“頑疾”,。目前,，我國垃圾年增長率超過10%，年產(chǎn)近1.5億噸。超過1/3城市遭遇“垃圾圍城”,，城市生活垃圾累積堆存量已達(dá)70億噸,，累計(jì)侵占土地75萬畝；農(nóng)村也在劫難逃,，不少地方處于“垃圾靠風(fēng)刮”的狀態(tài),。
10月29日，中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會在北京主持召開科技成果鑒定會,。上海弘和自主研發(fā)“城市生活垃圾無害化低溫?zé)o氧還原裂解轉(zhuǎn)化處理產(chǎn)業(yè)化示范裝置”科技成果通過了鑒定,。鑒定專家們還一致認(rèn)為，企業(yè)自主研發(fā)的裂解技術(shù)及裝置,，已具備了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用條件,，在生活垃圾裂解處理領(lǐng)域達(dá)國際領(lǐng)先水平。
該公司和同濟(jì)大學(xué)共同承擔(dān)了“十一五”國家科技支撐計(jì)劃“城鄉(xiāng)生活垃圾中廢塑料高效穩(wěn)定裂解技術(shù)與示范”課題和上海市配套科研示范項(xiàng)目“城市生活垃圾裂解裝置連續(xù)運(yùn)行及廢水廢氣處理工藝的關(guān)鍵技術(shù)研究”,，該項(xiàng)目就是在上述課題,、項(xiàng)目研發(fā)成果基礎(chǔ)上的延伸，并應(yīng)用型轉(zhuǎn)化,。
如何做到把垃圾變成能源,？陳鴿飛解釋說，公司所發(fā)明的“城市生活垃圾無氧還原裂解轉(zhuǎn)化技術(shù)”,，即通過對有機(jī)物適度加熱,，使組成有機(jī)物的大分子鏈段在一定壓力、溫度,、時(shí)間及添加劑作用條件下發(fā)生斷裂而轉(zhuǎn)化成可再利用的可燃?xì)?、裂化油、固體炭等“三態(tài)” 初級能源物質(zhì),。
“這就如同成千上萬年前的生物質(zhì),，經(jīng)過長期地下裂變而形成地球上的煤、石油,、天然氣,。”陳鴿飛說,，該技術(shù)的基本研究思路是讓生活垃圾找到“回去”的路,。即任何有機(jī)垃圾物質(zhì)，無論是“葷”的,、“素”的還是“人造”的,，已沒有使用價(jià)值，不過,，它們都是由基本有機(jī)分子合成而來,，只是其各自的合成條件和環(huán)境不盡相同,。按照有機(jī)物質(zhì)基本合成反應(yīng)規(guī)律，都應(yīng)存在合成反應(yīng)的逆條件,。如能有效地找到該類逆條件,，有機(jī)物的大分子都應(yīng)該能被降解。因此,，找到逆條件并建立逆向工程體系,，是實(shí)現(xiàn)將有機(jī)垃圾物質(zhì)送“回家”的關(guān)鍵。
“煉”就過程“零污染”
“城市生活垃圾無害化低溫?zé)o氧還原裂解轉(zhuǎn)化處理產(chǎn)業(yè)化示范裝置”由垃圾收儲臺,、中間儲存庫,、機(jī)械給料機(jī)、皮帶傳輸機(jī),、喂料脫氣釜,、還原裂解反應(yīng)釜、燃?xì)夥蛛x收集,、裂化油分離收集,、炭粉分離收集、建筑金屬渣塊分離收集,、污水收集及處理回收系統(tǒng)等單元組成的一體化生產(chǎn)裝置,。
陳鴿飛說，對高分子有機(jī)物分子鏈的斷鍵裂解,，傳統(tǒng)技術(shù)一般都采用氧化斷鍵和熱力斷鍵,。但該類方法會激發(fā)產(chǎn)生化學(xué)活性極大的游離基，使反應(yīng)過程會伴生眾多副反應(yīng),，還會合成如“二噁英”等有毒有害物質(zhì),。
“低溫?zé)o氧還原裂解轉(zhuǎn)化處理技術(shù)是通過還原反應(yīng)，將構(gòu)成有機(jī)垃圾物的高分子‘拆開’成若干個(gè)小分子,，原有的高分子化學(xué)鍵能通過重整轉(zhuǎn)移的形式被重新分配,，或保留到新構(gòu)成的小分子物質(zhì)中。再根據(jù)新生物質(zhì)的物理特性將它們各自分離,，即可得到有資源價(jià)值的油,、氣、炭類物質(zhì),?！标慀濓w表示，由于該反應(yīng)過程是在密閉環(huán)境進(jìn)行,，系統(tǒng)環(huán)境的無氧條件能杜絕“二噁英”等有害物的合成,，而且工藝過程對反應(yīng)產(chǎn)物實(shí)行全收集，系統(tǒng)無排放,，可實(shí)現(xiàn)無害化并對環(huán)境“零污染”,。
陳鴿飛說，裂解技術(shù)不但能解決隨著城市化進(jìn)程加快帶來的環(huán)境和能源問題,，資源的循環(huán)利用和二氧化碳減排問題,，還能大大地減輕人類活動對環(huán)境及大氣的破壞。
中國可再生能源學(xué)會副理事長,、高工孟憲淦等也表示,，生活垃圾無氧還原裂解轉(zhuǎn)化技術(shù)及裝置，以裂解方式處理生活垃圾,，實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化,，提高了環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，適合我國國情,，為生活垃圾處理提供了新途徑,；通過清潔工藝優(yōu)化組合，將生產(chǎn)過程中的廢氣,、廢水進(jìn)行循環(huán)再利用,，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，有效減少了有害物質(zhì)排放,；企業(yè)自主研發(fā)的生物質(zhì)裂解轉(zhuǎn)化處理工藝,、固體物料在反應(yīng)釜中的流動技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn),，為項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)保障,；項(xiàng)目裝置及轉(zhuǎn)化物經(jīng)檢測符合標(biāo)準(zhǔn)，用戶應(yīng)用評價(jià)良好等,。
成本比垃圾焚燒發(fā)電低50%以上
目前,，對城市生活垃圾的主要處理方式為填埋和焚燒。填埋需占用大量的土地,，而且被填埋垃圾中的有機(jī)物會腐爛并產(chǎn)生高濃度的滲濾液,，不但處理成本高而且環(huán)境隱患大，目前在寸土寸金的城市里難以持續(xù)大范圍推行,；垃圾焚燒處理過程成本昂貴,煙氣治理要求高,。因此，尋找新的資源轉(zhuǎn)化技術(shù),，實(shí)現(xiàn)生活垃圾的無害化處理已成當(dāng)前城市發(fā)展及管理的“剛需”,。
據(jù)經(jīng)濟(jì)核算，與垃圾焚燒發(fā)電相比,，生活垃圾無害化低溫?zé)o氧還原裂解轉(zhuǎn)化技術(shù)及裝置的建設(shè)成,、處理成本要低50%以上。即以日處理200噸生活垃圾規(guī)模的工廠為例,，其建設(shè)投資約1億人民幣,，即噸垃圾處置能力投資成本為50萬元人民幣,，若規(guī)模放大到1000噸/日，其投入成本還可大幅下降,。而正規(guī)焚燒電廠,，即使建成上千噸規(guī)模的電廠，其單位成本基本都要超過60萬元人民幣,。此外,，從處理過程的運(yùn)行成本來說，由于生活垃圾裂解項(xiàng)目是以“廢”制“廢”,，除了用少量的電外,，完全可用廢棄物自身煉化產(chǎn)生的能源來處理“自己”。因此,，其主要運(yùn)行成本是人工費(fèi),。按目前上海人工標(biāo)準(zhǔn)測算，噸垃圾處理成本不超過100元人民幣,。
陳鴿飛還算了一筆賬,，單以上海為例，若生活垃圾全部采用該技術(shù)處理,，每年至少可轉(zhuǎn)化得到動力油資源216000噸,、有機(jī)碳粉資源2160000噸。如按現(xiàn)價(jià)折算,，每年可提供的“礦產(chǎn)資源性”價(jià)值至少超過50億元人民幣,。
■背景閱讀
含碳垃圾變“石油”
有機(jī)垃圾變能源技術(shù)目前已成為全世界研究的熱點(diǎn)。2009年12月7日美國科學(xué)網(wǎng)站問卷全球科學(xué)家,，宣布了美國最新的十大環(huán)保技術(shù),，名列榜首的就是“含碳垃圾變石油”。
在2007年5月10日出版的《自然》雜志上,，美國康奈爾大學(xué)生物地球化學(xué)家Johannes Lehmann設(shè)想了一種經(jīng)濟(jì)且有效應(yīng)對全球變暖的方式,，即通過生物吸收固定大自然的二氧化碳，再通過在無氧條件下裂解樹木,、草和農(nóng)作物秸稈等,，產(chǎn)生可利用的生物能源。
Johannes認(rèn)為,，通過低溫?zé)o氧裂解方式制得生物能源,，在殘?jiān)惺Ｓ嗵汲练e量將是其他能源獲取途徑的兩倍。該過程產(chǎn)生的氣體和其他生物燃料產(chǎn)品中的碳含量會降低,。運(yùn)用這種方法,，能額外減少12%至84%的溫室氣體排放。此外，讓裂解反應(yīng)產(chǎn)生的固體產(chǎn)物回到土壤,，會形成穩(wěn)定而長久的碳沉積,，能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高肥料效率和保持度,，最終使土壤的生產(chǎn)力得到提升,。
