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有机固废无氧热解技术装备通过科技成果评价


发布日期:2019-12-20   来源:

12月18日,中国环境保护产业协会组织的“有机固废无氧热解技术装备科技成果评价会”在北京召开,清华大学教授聂永丰、北京科技大学教授汪群慧、中国科学院生态环境研究中心研究员刘振刚、中国城市建设研究总院教高郭祥信、煤炭科学研究总院有限公司教高董卫果、北京市人民政府高工王维平、中冶长天环保能源工程技术有限公司教高颜学宏等业内知名专家出席了科技成果评价会,与会专家通过观看汨罗万容固体废物处理公司现场运行视频,及聆听现场考察专家详细介绍公司设备实际运行效果,进行了充分研究讨论,形成专家评审意见,认为万容科技有机无氧热解技术装备科技成果为有机固废处理及资源化利用提供了一条有效的技术途径,单机处理规模及部分技术达到了国内领先水平。

目前,处理各类有机类固废的技术主要包括焚烧、水泥窑协同、热解。这三类技术都属于热处理技术,但相较于焚烧、水泥窑协同,热解法有着一些独特的优势。2017年底,国家工信部发布《关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》,鼓励在固体废物处理处置装备方面,重点推广有机固废绝氧热解技术装备等。2018年国家科技部将有机固废热解技术装备列入了国家重大技术攻关计划。迄今为止,国内成功工业化应用的大型连续热解设备仍然处于开发阶段,除在轮胎热解方面有少数案例外,鲜见大型连续热解设备应用于其他有机固废处理领域。而本次科技成果评价的技术成果已经在湖南汨罗、郴州及河南新密等地,分别在油漆渣、污泥、油泥、废轮胎、废塑料、RDF等有机固废的热解处理方面进入产业化应用阶段。

历时六年从实验走向市场

万容科技研究设计院于2014年开始前期立项工作,2015年4月,“无氧热解技术研发项目”正式立项,2015年底实现日处理10吨试验设备运行;2016年实现日处理30吨连续炉试运行;2017年首台日处理100吨的大型连续化热解设备投入工业化试运行。2018年3月,正式定型的首台连续热解炉设备在汨罗万容固体废物处理有限公司投入正式运行,有效运行近10个月,累计处理量超过10000吨。

2017年首台日处理100吨的大型连续化热解设备投入工业化试运行

2018年首台连续热解炉设备在汨罗万容固体废物处理有限公司投入正式运行

专家评定意见为:该成果按照有机固废无氧热解工艺要求,实现了连续给料、无氧热解、油气冷凝回收、不凝气净化燃烧自供热、含碳残渣连续冷却排渣等系统工艺装备化。

狭路相逢勇者胜,攻坚克难攀高峰

聂永丰教授作为国内固废处理及热解技术领域的泰斗级专家,深知热解技术在前期开发中历经了许多的困难与曲折。回转窑体的动态密封及炉内结焦问题一直是困扰热解设备产业化运行的两大世界级难题。

万容科技在初期涉猎这一研究领域时并没有认识到这些深层次的问题,但在面对这些世界级难题面前,万容人没有气馁,没有后退,而是咬着牙挺过来了。用万容科技研究设计院车院长的话来说,“这是用钱砸出来的成果,当时就是不惜成本,反复迭代试错!”最终在交付了巨额学费之后,在借鉴国内外技术的基础上,万容科技开发了组合式柔性密封技术,彻底解决了大口径回转窑体与固定尾罩间的高温油气密封难题。目前该技术只有德国某公司独有,仅一套密封装置就达几十万欧元。而万容科技开发的这套专利装置,仅需几十万人民币。万容科技设计开发的炉膛自动清焦装置及热载体内循环装置也从根本上解决了热解设备极易产生炉膛结焦这一“痛点”问题。

与会专家针对近年来市场上出现的一些技术不成熟、不稳定的热解设备导致的业内对热解技术的误解也进行了充分的交流,有些简易设备以“炼油”为目的,完全没有任何环保配套设施,在环保及安全运行方面也给“热解”技术的推广应用带来了负面影响,大家都期待通过万容科技这一成果的推广应用为“热解技术”重新来一个“正本清源”,让其充分发挥其“节能、环保”的优势,为有机固废的处理开辟一条新路。

清洁环保优势凸显

为应对愈发严重的大气等环境污染,万容科技在有机无氧热解技术的推广领域中不断加大环保配套设施的研发力度,清洁环保优势日臻凸显,具体表现在:

1、排放的烟气量及大气污染因子少。

标准固体(煤)燃烧过量空气系数为1.8,燃气燃烧的过量空气系数为1.2,而热解过程燃烧的燃气量又仅占物料总量的15%左右,因此,无氧热解产生的烟气量不到全量燃烧的10%。与此同时,由于燃烧的是气体燃料,其单位烟气排放的大气危害因子烟尘、二氧化硫、NOx、重金属等低很多,因此其排放的大气危害因子与全量燃烧相比几可忽略不计。

2、有效抑制生成二噁英。

固废热解区,由于无氧环境抑制了二噁英的合成;而在燃气燃烧区,温度保持在850℃以上,烟气停留时间在2秒以上,由于无金属催化媒介存在也能够避免二噁英合成。

3、固化重金属。

在无氧热解过程中,重金属在还原环境中由可交换态等不稳定形态向残渣态等稳定形态转化,重金属几乎全部固化在炭渣中(除汞外)。

4、减少温室气体排放。

生物炭具有高度的稳定性,可长时间停留土壤。通过热解,生物质的炭转化为生物炭,可使约50%以上的碳得到封存,大幅度减少二氧化碳、一氧化碳等温室气体排放。

卓越的节能减排及成本优势

业界对热解技术设备还存在一个普遍的误区,即认为无氧热解相对于直接焚烧而言,设备投资成本高、工艺复杂、运行成本高、没有竞争力,不如“一烧了之”。

万容科技董事长明果英则坚信,热解技术不仅仅是在环保方面有优势,在运行成本上也有优势。

相比全量焚烧,无氧热解排放到空气中的烟气量仅有1/10左右,通过烟气排放损失的热能非常少,有关烟气处理的环保设备投资及运行成本也大幅减少。

物料热解温度比焚烧炉低很多,特殊的热传导及热载体内循环系统,使得热解炉消耗的能源降到最低,一般物料用于自身热解所需耗用的能源仅占自身能量的15%左右,绝大部分能源均以“油”、 “碳”的方式保存下来。

为热解炉提供热源的燃烧系统产生的烟气温度一般在850℃以上,高温烟气经热解炉夹层换热后的温度一般不低于500℃。这部分中温烟气被利用于与热解炉配套的供干系统,其排放的尾气温度仅为60℃左右,烟气余热几乎全部被利用,无能量损失。

由于以上原因,综合比较当今对焚烧烟气排放及标准的提升,热解技术装备由环保优势导致的成本优势越来越显现出来。在生活垃圾处理领域,万容科技通过低成本的“机械生物MBT”技术将原生垃圾转化为高热值的“RDF”,然后再进入热解碳化系统形成的新一代垃圾处理技术也即将亮相。与会专家中著名的垃圾处理领域专家王维平、中国城市研究建设研究总院副总工郭祥信、煤炭科学研究总院有限公司气化所所长董卫果等都对这一技术的应用前景十分看好,并且提出了很多建设性的指导意见。

万容科技有机固废无氧热解技术主产品为高热值的绿色能源,在当前国际能源紧张、油价高企的大背景下,对于国家能源战略具有积极意义。下一步,万容科技将继续加大研发力度,持续进行技术优化改进,并在热解气化、热解碳化、热解气电热联产等多个方向展开研究,推动这一节能环保优势技术装备的产业化应用,为城乡废弃物资源化利用开辟一条绿色发展、创新发展之路。