近年来,国家出台一系列政策要求各行各业推动落实节能减碳要求,其中垃圾处理是城市绿色低碳循环发展的重要一环。以往,垃圾处理主要方式是填埋、焚烧、堆肥,而位于惠州的火神(广东省)环保科技有限责任公司(以下简称“火神公司”)利用一项颠覆性的黑科技,研发出全新的固体垃圾处理新方式,助力“无废城市”建设和“双碳”目标实现。
01 裂解气化垃圾处理实现“四无”
气化炉开启,进料口放入的生活垃圾以及电镀泥等工业垃圾,进入相对密闭的气化炉进行高温裂解,只见气化焚烧炉内腾起通红的火苗,却不见烟雾弥漫。不久之后,和气化炉连通的输气管道就输送出无色无味的可燃气体,这些气体在1000°C的高温环境下充分燃烧……7月15日,在由火神公司研发的“赫菲斯”垃圾裂解气化焚烧炉旁,5家工业产废企业人士,在火神公司负责人的陪同下,现场观摩了垃圾无害化裂解气化焚烧,见证了一堆臭烘烘垃圾在裂解气化技术下的“魔法消失术”。
工作人员正在操作垃圾裂解气化焚烧炉。 惠州日报记者冯旺廷 摄
“国内的垃圾焚烧设备一般从德国日本进口,这些设备使用成本高,使用附加废物多,它处理一种垃圾,会产生四种垃圾。而我们研发的这套设备,采用了垃圾裂解气化技术,能够就地、及时因地制宜地处理垃圾,在不产生二次污染的前提下,解决当前迫在眉睫的垃圾污染问题。”火神公司法人代表曾花介绍道。
城乡承载着万般精彩,也无时无刻不在产生废物垃圾。如何解决美好的城乡生活与大量废物需要处理之间的矛盾,是摆在我们面前的一道必答题。“全面建设垃圾处理处置等环境基础设施”被列入我国“十四五”规划纲要,国家出台的多项文件都对垃圾处理提出了明确要求。
近年来,国内大力推广垃圾分类,细化垃圾分类领域,其中固废产生量呈现出快速增长的态势,固废处置和利用也逐渐成为当下人们关注的焦点话题。然而在固废垃圾处理方面,此前主要处理方式仍然是填埋、焚烧、堆肥,处理过程可能产生废气(恶臭、颗粒物等)、废水(渗滤液)、废渣(炉渣、飞灰等)和温室气体(甲烷、二氧化碳等),因此垃圾处理过程意味着新污染物的产生和排放,亟须绿色低碳循环处理方式,而固废处理装备成为了处理大量产生的固体废物的关键。
“垃圾裂解气化是一个复杂的多项物理及化学过程,这套装备最大的特点是在处理垃圾时,可以直接处理湿垃圾,不用先行发酵、烘干,全程实现无黑烟,无废水,无异味,无焦油,残渣率低于5%。”曾花解释了“赫菲斯”垃圾裂解气化焚烧炉的运用原理,该设备通过不断技术革新和工艺创新,采用目前最先进的两段式热解气化燃烧模式,即将垃圾处理后放入一个密闭的特制容器,在限氧状态下,将垃圾热解气化,使其转化为可燃气体,充分燃烧,并产生高热能输出,不产生飞灰,垃圾减量化程度可达85%至95%。该项技术发明克服了传统垃圾处理的技术缺陷,达到了垃圾处理“减量化明显、无害化显著、资源化高效”的效果。
02 曾援助雷神山医院医疗垃圾处理
“我们这套技术设备还曾经援助过武汉雷神山医院医疗垃圾处理。”曾花告诉记者,2020年新冠疫情期间,新冠肺炎医疗垃圾属高危废弃物,具有感染性强、成分复杂、含水率高低不一、处理要求高的特征,不能对垃圾进行任何预处理,处理难度极大。火神公司总工程师、湖南人文科技学院固废工程中心主任、湘潭大学兼职教授、湖南大学校外导师陈庆平教授带领团队捐建湖北10个医疗废物处理站,特别是捐建武汉雷神山医院医废垃圾处理站,完成雷神山医院医疗垃圾无害化气化裂解处理车间建设任务,有效解决了关键时期湖北疫情产生的医疗垃圾,受到中国工程院、中华人民共和国生态环境部,以及湖北省和武汉市生态环境部门的高度肯定和赞誉。
该公司还拥有处理工艺以及可净化燃气的生物质气化设备等发明专利,同时拥有四项实用新型专利。
据介绍,火神公司成立于2020年,有一支专业的科研团队,包括陈庆平及湖南大学物理与微电子科学学院副院长,教授、博士生导师陈克求等。其中陈庆平专职研究垃圾裂解气化技术17年,此前已在湖南娄底建成4500平米垃圾裂解气化试验车间,主持制订企业标准《Q/OCNW 001-2020医疗废物气化处理装备及工艺》,在国家企业标准信息公共服务平台公示。研究项目《新冠肺炎医疗危废物大容量无害处理关键技术与装备研制》(2020KYGG0503)获中国工程院立项。
陈庆平教授多年来潜心研究垃圾无害化处理,在中国工程院支持和欧阳晓平院士的指导下,组建科研团队,通过大量原创性试验,突破原有裂解气化理论,在垃圾预处理、垃圾气化裂解、燃气燃烧、热能利用等方面取得技术突破,将裂解气化技术应用于生活垃圾、医疗垃圾、工业固废和危险废物处理诸多领域,形成各种不同种类垃圾裂解气化处理工艺群,部分技术在全球领先。
“赫菲斯”垃圾裂解气化焚烧炉是火神公司具有完全自主知识产权的“裂解气化型垃圾无害化处理综合利用装置”,该公司还拥有处理工艺以及可净化燃气的生物质气化设备等发明专利,同时拥有四项实用新型专利,分别是生活垃圾处理设备用裂解气化装置、聚合物垃圾处理用裂解气化装置、防止有害气体外泄的垃圾处理设备、高效农村生活垃圾处理装置。
03 助推“无废城市”愿景成为现实
“使用这种裂解气化技术处理垃圾,垃圾分类只需分为可回收和不可回收,把有价值的收回来,把没有价值的全部处理掉,可大大节约垃圾分类步骤。这项技术和装置还可以就地消化垃圾,避免了垃圾运输产生的二次污染,此外不仅省电,还能发电,让垃圾处理既节能又环保。”曾花详细介绍了垃圾裂解气化技术的优势。
火神环保第三代产品。
首先是节能高效。使用该设备,只有在第一次点火时需要助燃辅助剂,运行时充分利用自身生物质能量,在高温裂解时最高温度可达1573°C。处理垃圾时,全过程只需用到220伏电,和一个750瓦左右的电吹风机,据测算,1吨生活垃圾经裂解气化后,产生的热量相当于0.5吨标准煤的热值。以0.5立方米设备为例,一天可以处理3吨左右垃圾,仅需要耗电约20度,产生的热量可以发500度电左右。
曾花透露,火神公司已与西部斯特林公司达成了战略合作,西部斯特林公司专门为一体式裂解气化炉设计了对接型号的发电机,垃圾气化焚烧后产生的热能,采用斯特林发电机进行热能回收,实现垃圾的资源化利用。
其次环保且应用广泛,无任何污水和焦油排放,尾气不经过净化处理,或仅需简单净化处理,即可达标排放,尾气排放检测达到国家相关标准,此外灰渣为无机物和 碳化物,占比总量的5%至15%左右,不含有机高分子物质。“比如一般塑料垃圾高温处理会产生烟气、污水、飞灰和底渣,这四种成分均含有不等的二恶英,二恶英总量高。而我们领先的垃圾处理技术原理上不产生二恶英。”曾花说,该设备还应用广泛,可直接处理含水量达60%的湿垃圾,已运行的处理固废包括生活垃圾、卫生厨余、动物尸体、医疗垃圾、秸秆、电路板、等以及国家固废名录中300余种,适用于中小城镇、乡村的生活垃圾,医疗垃圾,农业垃圾等固废物处理。“比如说一些渔岛村,里面的生活垃圾要运出来再处理,特别不方便,我们这套设备只有0.5个立方,放一套就能解决全村的垃圾处理问题,助力实现美丽乡村建设”。
据悉,火神一体式裂解气化炉已经开发到第三代,实现了全数字化,高精度设计,可自动化控制,操作更加方便安全,且能精准控制炉温,风量,炉压,提高效率;同时通过多传感器设计,可实时检测8种以上有害气体及颗粒物浓度是否超标。
“火神固废气化专用技术设备,从原理上代表了未来垃圾处理的技术方向,已从技术原理上解决固体废弃物的处理难题。”垃圾处理无小事,火神公司将遵循绿色循环、低碳发展的理念,深耕研发,不断创新,带着垃圾裂解气化技术,探索“垃圾围城”解决之道,推动“无废城市”这一美好愿景成为现实。
惠州日报记者刘乙端