1  、项目信息

1.1 、项目名称及建设单位

项目名称:30T/D生活垃圾热解气化项目

1.2 、编制原则及依据,本方案的编制遵循以下原则进行：

（1）执行国家关环境保护的政策、法律、法规、规范和标准；

（2）以实现生活垃圾减量化、无害化、资源化的总原则；

（3）合理设计，力求达到投资省、操作简单，做到环境效益与经济效益的统一

（4）设计过程采用国家标准及设计规范，法定计量，文字说明简洁、准确；

（5）根据项目当地总体规划，结合当地气候特点、交通情况、经济水平及消费结

构合理论证项目当地生活垃圾产生量；

（6） 根据项目覆盖区域位置及生活垃圾特点，选择适宜的生活垃圾处理方式，

所选工艺技术成熟、经济合理且日常管理费用低，以取得良好的环境效益、经济

效益和社会效益。

*本方案的编制遵循以下依据进行：

1】、《中华人民共和国环境保护法》（2014 年，主席令第 9 号）；

2】、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》2004 年，主席令第 31 号；

3】、《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》

4】、《中华人民共和国水污染防治法》；

5】、《城市市容和环境卫生管理条例》（1992 年国务院令 101 号）；

6】、《投资项目可行性研究指南》；

7】、《关于实行城市生活垃圾处理收费制度促进垃圾处理产业化的通知》（国家计

委、财政部、建设部、国家环境保护总局 [2002]872 号）；

8】、国务院批转住房城乡建设部等部门关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见

的通知（国发[2011]9 号）；

9】、《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》；

10】、《国家环境保护标准“十三五”发展规划》；

1.3  、项目概况;项目地的位置、人文、气候等资料业主方没有提供，只提供了覆盖垃圾量每天约 30 吨，本方案按照每天 30 吨垃圾量设计，采用热解气化处理工艺，以下是技术和系统的介绍。

2 、垃圾热解气化技术介绍

2.1 、处理现状;随着新农村建设的加快，农村人口从相对分散变为相对集中，产生的垃圾如何妥善处置成为当前面临的迫切问题。农村生活垃圾已成为农村环境脏乱差的最突出表现。一方面，随着城镇化的加快推进，一些过去只在城市出现的生活垃圾也成为农村垃圾的主要组成部分，不可降解垃圾占比迅速增加。另一方面，垃圾集中露天堆放，导致“垃圾山”恶臭熏天，蚊蝇乱飞。目前，我国农村约有 6.5亿常住人口，每年产生生活垃圾约 1.1 亿吨，其中有 0.7 亿吨未做任何处理。对地下水、土壤、大气造成严重破坏。由于农村垃圾相对点位较分散、收集较困难、运输距离远、因此整体对农村垃圾的收运覆盖将导致运输成本较高；同时，我国农村缺乏投资成本和运行成本都相对较低的、有效处理垃圾的技术和设备；其现状大多采用原始堆放，简易填埋、露天焚烧等方式处理。这直接威胁到农民的生产生活，无害化处理农村垃圾已迫在眉睫。我国农村垃圾处理所面临的现实困境，迫切需要开发一种操作简单，经济、高效、清洁的垃圾处理技术和设备。

2. 2 、常规处理的弊端;随着我国经济实力和技术储备的增强，各种生活垃圾处理处置技术在我国得到了不同程度、不同范围的研究和应用，很多经济发达地区已经建立了卫生填埋场和焚烧厂等多种处理设施。

2.2.1、填埋作为生活垃圾处理最为常用的处理方式之一，在国内被广泛应用。但是，填埋所带来的土地资源浪费及潜在的环保风险，使填埋处理暴露出其技术自身的不完整性及落后性；事实是直接填埋处理早在几十年前就在大多数发达国家遭淘汰。

2.2.2、关于焚烧，虽然作为一种较为有效的大规模垃圾减量处理技术，目前在发达国家也被广泛应用。但是焚烧处理所暴露的不可预测，环保风险,给周围居住者带来心理上的不安，同时大大降低了周围区域的环境量及区域价值。尤其对于分散化少量化的乡镇县域垃圾更不适宜。

2.3  、垃圾热解气化的发展;热解气化技术被称为“第三代”废物处理技术，环保性能优异是本热解气化技术的最大优点,本技术与垃圾直接焚烧技术最根本的区别就在于热解气化技术解决了烟气污染问题,无二次污染,烟气达标排放。尤其对抑制二恶英的产生有显著效果。由于炉排直接焚烧是一个强氧化过程,焚烧过程中会产生大量的 SO2、HCl 和 NOx,同时,因炉排无法承受 1000℃以上的高温,使焚烧的工作温度受到限制，而 1000℃以下的焚烧温度难于使二恶英完全分解;热解气化技术的核心就是可抑制二噁英。在热解气化炉内,温度控制在 300℃以内,控制给氧量呈还原气氛,铜、铝、铁不会氧化,没有 CuO 等产生也不会有 CuCl₂ 的产生和存在,也就没有使二噁英再合成的催化剂(CuO、CuC12 等化合物),没有了CuCl2 和碳原子的催化，二噁英的合成也就没有了可能;同时热解气化技术还能减少NOx 和 SO2 的排放，这是因为缺氧燃烧属还原性气氛，N、S 极少氧化而被残留在渣中。而独特的多腔体全方位配风孔设计确保烟气形成湍流，与空气中的氧气充分混合，所需空气过量程度低，相应地减少了来自空气的 N 源，使得NOx 排放降低;此外，有研究表明，热解气化反应后，垃圾中含有的氯元素绝大部分转移到固相产物（底渣）中，使得排烟中 HCl 含量大低于常规生活垃圾焚烧炉的标准限值。因此热解气化处理技术的适应性和环保性能特别突出,它代表了垃圾处理技术的发展方向。更适宜于中小规模分散化的县域乡镇垃圾特点，做到了及时就地无害化，减量化处理。

2.4 、垃圾热解气化新技术及其优点

2.4.1.垃圾热解气化是将含有有机可燃物的垃圾在缺氧的条件下利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的CO、H2、CH4 等可燃气体。其抑制二噁英的途径主要有：减少了二噁英前体物的生成垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe 等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂。热解气化燃烧时空气过剩系数较低，能大大减低排烟量、提高能量利用率，降低NOx 排量、减少烟气处理设备投资和处理费。

2.4.2.垃圾处理后产生 5%―8%体积的固体无机物，可作为生产建筑砌块。酸性气体作为气化剂在气化炉中得到处理。清洁处理后的合成气可作为燃料供给锅炉，也可经过高效燃气轮机发电机系统发电。

2.4.3.优点一：垃圾废弃物减量化效果显著;垃圾热解气减量化效果显著，可一次性减量 90％以上，而且处理垃圾品种多样化，可处理多种固体废弃物，包括生活垃圾、工业垃圾、农林废弃物的秸秆、政府污水处理厂的固体等危险性废物），含水量高达 60%左右的低热值固体废弃物等，减少了垃圾的储存量。

2.4.4.优点二：杜绝“二噁英”严重污染问题;众所周知，焚烧发电的二噁英污染严重，甚至多次爆发群众集体抗议。垃圾热解项目在制作过程中，通过减少二噁英前体物的生成，从根本上抑制二噁英的产生。而且垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe 等金属不易生成促进二噁英生成的催化剂， 后续采用超高温重金属固化技术，原生垃圾经过热解碳化处理，可杀灭各种有害菌，真正做到无害化。从而真正排除了二噁英物质对环境以及人体的伤害，完全符合国家对二噁英标准的要求。

2.4.5.优点三：解决汞、铅、镉等有毒重金属污染;焚烧飞灰是一种同时具有重金属高浸出毒性和二噁英类物质高毒性当量的双重危险废物，而且富集了焚烧过程中 92%的二噁英排放量。从低沸点的汞、铅、镉到其他高沸点的重金属，都具有强烈的潜在毒性，残留在空气中，有的转变成气态或固态颗粒物，如可吸入颗粒物PM10、PM2.5（粒径 10 微米、2.5 微米），PM2.5 通过呼吸道进入人体后难以再呼出，超细颗粒沉积在肺部深处甚至进入血液循环，其所携带的污染物直接威胁人体，对健康造成极大的伤害;垃圾热解碳化在工艺上本身产生飞灰极少，通过后道尾气处理系统的过滤吸附等处理后，可以直接环保排放。

2.4.6.优点四：无二次污染、无害化排放，减少对人体的伤害;焚烧气体中含有 SO2、HCl、HF、Hg、Pb、Cd、NOx、二噁英和重金属等具有很高的毒性，容易产生二次环境污染，后续的飞灰二噁英重金属等污染物只能异地处理，还有很大一部分排放在大气里污染空气;垃圾热解项目通过抑制二噁英前体物产生，不仅杜绝后续飞灰物质，各种重金属的分离均达到 97％以上，无害化分离效果非常明显。对熔融后熔渣的重金属浸出毒性测试结果显示，渣的浸出毒性问题完全解除,达到了无害化处理效果。不仅有利于环境，而且减少了对人体健康的伤害，符合社会发展的方向，更能适应国家未来更严格的污染物排放标准,表2-1：垃圾焚烧炉和垃圾热解气化对比

3.1 、垃圾热解系统工艺流程:垃圾由收集车从垃圾收集点或垃圾中转站装车后送到垃圾处理站，进场的垃圾通过卸料门卸入垃圾堆放区。垃圾堆放区贮存 5 天的垃圾量设计，为完全封闭的负压空间，热解气化设备的助燃空气从垃圾存储区房间内抽取，以避免臭气外逸;人工对大件惰性物挑选投入炉中，经过干燥段干燥后的垃圾进入热解炉热解层进行热解碳化，气化后烟气进入静电捕焦器、UV 光解、活性炭吸附重金属二噁英等，经引风机进行排入大气中。产生炉渣可以外售作为建筑材料使用，如制砖、铺路等。其工艺流程如图 3-1 所示。

图 3-1 系统流程框图

图 3-2 工艺流程图

3.2 、垃圾贮存及进料

1） 垃圾贮存:垃圾贮存确保可以容纳 5 天的垃圾量。以确保垃圾供给量出现严重波动时热解炉的原料供应，倒堆去除水分，尽可能的提高入炉垃圾热值。

2） 垃圾进料: 采用垃圾贮存和热解炉分层设计，垃圾的贮存区在二层平台，热解炉在一层平台，进料口与二层平台在同一个水平面，垃圾车进入二层平台后，可以直接卸料在二层平台的贮存区，经过人工初步分拣后的垃圾可以轻松的推入热解炉内，减少了垃圾的进料机构，简单易操作，没有机械故障风险。如果现场无条件做二层平台，可以加皮带给料机上料。

3.3 、热解气化系统:热解气化炉本体采用新型的燃烧室结构，主要由一个立式圆筒形气化室和独特的多腔型助燃室构成。通过控制助烧室的通风量和炉膛温度, 达到在气化室进行缺氧燃烧和热解碳化，在低温缺氧状态下使垃圾充分燃烬, 达到消除二次污染的环保要求。气化实际上总是兼有燃料的干燥、裂解、氧化、还原过程。助燃空气，以及来自预干燥段的水蒸汽和低沸点可燃气体由热解气化炉底部炉排上方一次风管送入炉膛。其中，空气能给燃烧层提供充分的助燃氧。当燃烧过程中消耗了大量氧后，极少量的空气在上行至气化段和热分解段时继续提供参与反应的氧，从而形成了无氧或欠氧状态。而干燥产生的水蒸汽可作为热解气化层的部分气化剂。立式炉型和独特的风管送风方式满足了垃圾在关键的热分解气化阶段温度和反应空气量（欠氧和无氧）的条件，并能使参与反应的垃圾维持在这个环境下足够的时间。由此可以看出，垃圾在热解气化炉内经热解后实现了能量的两级分配，热解气体进入尾气处理系统分解过滤，热解后的残留物在热解气化炉的氧化段燃烧，垃圾的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡，在投料和排渣系统连续稳定运行的外部条件下，炉内各反应段的物理化学过程也连续、稳定地进行，因此热解气化炉可以连续地、正常地运转。

表 3-1 热解炉主要技术参数

3.4 、烟气净化系统

3.4.1 、高效又安全的选择性非催化还原（SNCR）脱硝工艺：SNCR 脱硝技术即选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为 SNCR）技术，是一种不用催化剂，在 850～ 1100℃的温度范围内，将含氨基的还原剂（如氨水，尿素溶液等）喷入炉内，将烟气中的NOx 还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。SNCR 脱硝系统凭借建设成本、工艺、效率等多方面优势特别适合工业燃煤锅炉脱硝改造。传统的的喷枪多数采用还原剂（如尿素溶液或氨水）和空气直接混合后射入锅炉，液体和气体二者相互影响，混合后雾化后并不好，控制与调节困难、脱硝效果不佳；若采用经过设计改良的特制耐高温高压雾化喷枪，则混合均匀、雾化效果好，易于调节和控制，脱硝效果好;减少NOx 的方法主要在NOx 生成和脱除两个方面下功夫。已生成的NOx 脱除目前已经实现工程化的主要有SCR 和SNCR 两种工艺。相比SCR 系统建设成本高，SNCR 系统建设成本低，对现有系统改造较少，更适合用在排放并不高的工业锅炉，特别适合工业燃煤链条锅炉脱硝改造，建成后运行成本低。SNCR 技术是利用 SNCR 还原剂需求量不同，SNCR 系统还原剂以尿素为主，脱硝效率在 50%~75%左右，尿素运行成本低，SNCR 脱硝效率高又稳，波动少;为了有利于长期稳定达标超低排放，本项目烟气脱硝采用SNCR法，利用高温点脱硝区域的设立，采用SNCR 工艺炉内脱硝，即减少催化剂的用量，又提高了脱硝效率;SNCR 脱氮是利用高压雾化喷枪喷入系统的还原剂尿素液将烟气中的 NOX 还原为氮气分子（N2）和水蒸气，在炉膛的后端 750℃左右，安装还原剂（尿素液）高压雾化喷枪，还原剂（尿素液）通过高压雾化喷枪喷入烟气中，并与烟气混合，其过程化学相对简单，在合适的温度下，尿素中的氨基还原剂，分解为活化的 NH2，NH3 激发分子，通过一系列反应后，激发了的 NH3 与烟气中的NOX 接触并反应， 将 NOX 还原为 N2 和 H2O，其原因为烟气中 NOX90%-95%是以 NO 的形式存在。反应如下： 4NH2+4NO+O2→4N2+6H2O CO（NH2）2+NO+O2→4N2+2CO2+4H2O;反应过程可能发生副反应，副反应主要产物为 N2O，N2O 是一种温室气体。整个系统由还原剂（尿素液）贮槽，还原剂高压喷枪，喷入装置和控制仪表所构成。

3.4.2 、湿法脱酸反应塔：HQCWSN 型急旋流式脱酸反应塔设计的脱酸剂为 8-10 弱碱性水，该脱硫工艺以氢氧化钠片碱为主，运行费用低;其中脱硫剂供给系统、脱硫副产物处理等公共部分统一配置。烟气由布袋除尘器除尘后，烟气经引风机送入脱酸反应塔。烟气切向进入反应塔，在高速离心力作用下与高压碱液雾化气水混合中和，烟气在混合中和区下移阶段（流速在 1-1.4m/s）与吸收剂浆液喷雾形成较大气液接触界面，烟气与液体雾粒顺流充份接触，在雾粒降落过程中吸收 SO2  并捕润超微细粉尘粒，湿润的尘粒向下流入脱硫塔底部，从溢流孔排出进入沉淀池。在筒体内下移的净化后的气体经过底部气水分离器除雾脱水，完成整个脱酸反应程序之后，通过脱水区进入活性炭吸收塔。含尘废液通过筒体底部溢流孔排入沉淀池，（溢流孔有水封设计防止漏气，并设有清理孔便于进行筒体底部清理）经沉淀（除灰）并加碱（再生）后循环使用。脱酸液采用外循环吸收方式，循环池内一次性加入碳酸钠制成脱酸液(循环水)，用循环泵打入脱酸塔进行除尘脱酸。吸收了SO2 的脱酸液落入塔底流入循环水池，每天定量与新来的石灰进行污泥加速沉淀与再生反应，反应后的浆液流入沉淀池沉淀，当一个沉淀池沉淀物集满时，浆液切换流入到另一个沉淀池，然后由人工或用潜污泵清理这个沉淀池的沉渣，废渣晾干后外运处理。上清液流入循环池，循环池内经补充新鲜碱液的脱酸液还是由循环泵打入脱酸反应塔，经喷嘴雾化后与烟充分接触，然后流入污泥沉淀池，如此循环，循环池内脱酸液PH 下降到一定程度后则补充新鲜碱液，以恢复循环脱酸液的吸收能力。钠碱法：钠碱法是采用氢氧化钠溶液作为吸收剂吸收烟气中的SO2，该法具有耗碱少、吸收能力强、系统不结垢、不堵塞、易存储等优点。

3.4.3 、高压静电除尘消烟气：高压静电除尘消烟气与机械除尘器相比，具有除尘消烟效率高、阻力损失小、气体处理量大等特点。不仅可保证后续工序对气体质量的要求，而且可明显改善操作环境;

3.4.4  、高压静电除尘消烟气采用结构形式有同心圆式、管式和蜂窝式等三种。无论哪种结构，其工作原理，即在金属导线与金属管壁〔或极板〕间施加高压直流电，以维持足以使气体产生电离的电场，使阴阳极之间形成电晕区。按电场理论，正离子吸附于带负电的电晕极，负离子吸附于带正电的沉淀极。所有被电离的正负离子均充满电晕极与沉淀极之间的整个空间。当含焦油雾滴等杂质的热解气通过该电场时，吸附了负离子和电子的杂质在电场库伦力的作用下，移动到沉淀极后释放出所带电荷，并吸附于沉淀极上，从而达到净化气体的目的。当吸附于沉淀极上的杂质量增加到大于其附着力时，会自动向下流趟，从高压静电除尘消烟气底部排出，净气体则从高压静电除尘消烟气上部离开并进入下道工序。

3.4.5 、等离子UV 光解：本装备利用特制的高能高臭氧UV 紫外线光束照射热解气体，裂解其中的臭气及酸性气体体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC 类， 苯、甲苯、二甲苯的分子键，使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO2、H2O 等。其反应原理：利用高能高臭氧UV 紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧; UV+O2→O-+O*(活性氧)O+O2→O3(臭氧),臭氧对有机物具有极强的氧化作用，从而消除尾气中的臭气及酸性等有机气体；同时利用高能UV 光束裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到杀灭细菌的目的，本装备特点：

1） 高效除恶臭：能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，效率最高可达 99%以上。

2） 无需添加任何物质：只需要设置相应的排风管道和排风动力，使恶尾气气体通过本设备进行脱臭分解净化，无需添加任何物质参与化学反应。，

3） 适应性强：可适应高浓度，大气量，不同恶臭气体物质的脱臭净化处理，可每天 24 小时连续工作，运行稳定可靠。

4） 运行成本低：本设备无任何机械动作，无噪音，无需专人管理和日常维护，只需作定期检查，本设备能耗低，（每处理 1000 立方米/小时，仅耗电约 0.2 度电能），设备风阻极低<50pa,可节约大量排风动力能耗。

3.4.6 、活性炭吸附系统：本装置采用独特的蜂窝式活性炭填充箱，活性炭在 250 度以内对二噁英和重金属有极强的吸附作用，蜂窝式的活性炭吸附的比表面积大，跟气体的接触面积充分，能够充分的跟气体接触，从而吸附气体中的二噁英和重金属等有害成分，可以有效的进一步控制尾气的二噁英含量，使尾气二噁英排放处于近乎 0 排放的标准。

3.4.7 、烟气排放系统

a. 该系统是通过引风机和烟囱将烟气净化系统处理达标的尾气排放到大气中。引风机的功能是将烟气从烟气处理系统抽送入烟囱，选用离心式风机。根据《生活垃圾热解气化处理工程技术规范》，引风机风量宜按最大计算风量加 15～30％，风压裕量宜为 10～20％。

b. 烟囱高度 45m，烟囱的直径和高度是根据烟气量及烟尘和有害气体的排放量来确定的，烟囱出口处的烟气流速一般为 10-20m/s。烟气排放经过第三方检测机构检测完全符合GB18485-2014 排放标准。