美國(guó)是開(kāi)展固體廢物熱解技術(shù)最早的國(guó)家。1970年，隨著美國(guó)將《固體廢物法》改為《資源再生法》，各種固體廢物資源化首端處理和末端處理的系統(tǒng)得到廣泛開(kāi)發(fā)。其中，將垃圾熱解轉(zhuǎn)換為貯存性能源的再生能源新技術(shù)的研究也得到推進(jìn)。很多技術(shù)均是在這一時(shí)期誕生的。在諸多熱解技術(shù)中，EPA首先選中了以有機(jī)物氣化為目標(biāo)的回轉(zhuǎn)窯式Lan dgardProcess，并于1975年2月在Baltimore市投資建成了處理能力為1000t/d的生產(chǎn)性設(shè)施。該流程是在回轉(zhuǎn)窯中加入輔助燃料熱解垃圾，回收可燃性氣體。由于結(jié)果不理想，該系統(tǒng)只運(yùn)行30天，最后改成了處理能力為600t/d的垃圾焚燒爐。

最早以液化為目標(biāo)的熱解技術(shù)是由OccidentalResearchCorporation開(kāi)發(fā)的Occiden talProcess，于1977年在圣地亞哥城建成，處理能力為200t/d。垃圾經(jīng)一次破碎、分選、干燥后，再經(jīng)二次破碎投入反應(yīng)器，與其中循環(huán)流動(dòng)的灰渣在450～510℃混合接觸數(shù)秒，使之分解為油、氣和碳黑。該設(shè)備只在20%處理能力條件下運(yùn)行了幾次，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間約4小時(shí)。因機(jī)械故障太多，最終被該公司放棄。

EPA通過(guò)上述兩種流程的開(kāi)發(fā)，基本上掌握了熱解技術(shù)，但最終并未投入實(shí)用。而是將城市垃圾資源化處理的方向轉(zhuǎn)到了垃圾衍生燃料(RefuseDerivedFuel，RDF)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

八十年代后，美國(guó)能源部對(duì)固體廢物實(shí)施新的資源和能源再利用的技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃。該計(jì)劃的目標(biāo)不僅是對(duì)化石燃料和有價(jià)物質(zhì)的節(jié)約，更充分考慮了環(huán)境和健康問(wèn)題。研究開(kāi)發(fā)的對(duì)象也從一般性城市垃圾轉(zhuǎn)向了木材、農(nóng)業(yè)廢物等可能轉(zhuǎn)化為能源的生物質(zhì)，從微生物學(xué)和熱化學(xué)兩條技術(shù)路線(xiàn)發(fā)展替代化石燃料的清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。其中熱化學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容包括了固體廢物焚燒和以制造各種燃料或化工原料為目的的熱解技術(shù)，其中最重要的是將生物質(zhì)作為能源利用的開(kāi)發(fā)研究。

歐洲發(fā)展熱解的初衷是作為焚燒輔助手段以減少垃圾焚燒的二次污染。歐洲各國(guó)建立了一些以垃圾中的纖維素物質(zhì)(如廢木材、庭院廢物、農(nóng)業(yè)廢物等)和合成高分子材料為對(duì)象的熱解試驗(yàn)裝置。

歐洲運(yùn)行的固體廢物熱解系統(tǒng)以10t/d以下的規(guī)模居多，以城市垃圾為對(duì)象的大部分設(shè)施主要生成氣體產(chǎn)物，伴生的油類(lèi)凝聚物通過(guò)后續(xù)的反應(yīng)器進(jìn)一步裂解。也有若干系統(tǒng)將熱解產(chǎn)物直接燃燒產(chǎn)生蒸汽。在Kiener系統(tǒng)中采用了以熱解氣體為燃料的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。而Saarberg-Fernw?rme開(kāi)發(fā)的熱解系統(tǒng)為了提高熱解氣體的品質(zhì)，采用了純氧氧化，在該系統(tǒng)中還包括了在-150℃下分餾熱解氣體的過(guò)程。使用最多的反應(yīng)器類(lèi)型是豎式爐，間接加熱的回轉(zhuǎn)窯和流化床也得到一定程度的開(kāi)發(fā)。

日本有關(guān)城市垃圾熱解技術(shù)的研究是從1973年實(shí)施的StarDust‘80計(jì)劃開(kāi)始的，該計(jì)劃的中心內(nèi)容是利用雙塔式循環(huán)流化床對(duì)城市垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行氣化。隨后，又開(kāi)展了利用單塔式流化床對(duì)城市垃圾中的有機(jī)物液化回收燃料油的技術(shù)研究。在上述國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃的推動(dòng)下，一些民間公司也相繼開(kāi)發(fā)了許多固體廢物熱解技術(shù)和設(shè)備。這些技術(shù)大都是作為焚燒的替代技術(shù)得到開(kāi)發(fā)的，并部分實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

在各企業(yè)開(kāi)發(fā)的諸多熱解系統(tǒng)中，新日鐵的城市垃圾熱解熔融技術(shù)最早得以實(shí)用化。首先，于1979年8月在釜石市建成了兩座處理能力50t/d的設(shè)備，接著又于1980年2月在茨木市建成了三座150t/d的移動(dòng)床豎式爐，迄今已連續(xù)運(yùn)行18年，1996年又在該市興建二期工程。該系統(tǒng)是將熱解和熔融一體化的設(shè)備，通過(guò)控制爐溫，使城市垃圾在同一爐體內(nèi)完成干燥、熱解、燃燒和熔融。城市垃圾在干燥段受熱蒸發(fā)掉水分后，逐漸下移至熱解段，通過(guò)控制爐內(nèi)的缺氧條件，使垃圾中的有機(jī)物熱解轉(zhuǎn)化為可燃性氣體，該氣體導(dǎo)入二燃室進(jìn)一步燃燒，并利用其產(chǎn)生的熱量進(jìn)行發(fā)電。由于灰渣熔融所需的熱量?jī)H只靠固定在固相中的碳黑不夠，還需要通過(guò)添加焦碳來(lái)保證燃燒熔融段的溫度。灰渣熔融后形成玻璃體，使垃圾的體積大大減小，重金屬等有害物質(zhì)也被完全固定在固相中，可以直接填埋處置或作為建材加以利用。

顯然，國(guó)際上早期對(duì)熱解技術(shù)的開(kāi)發(fā)目的主要集中在兩個(gè)方面。一個(gè)是以美國(guó)為代表的，以回收貯存性能源(燃料氣、燃料油和碳黑)為目的；另一個(gè)是以日本為代表的，減少焚燒造成的二次污染和需要填埋處置的廢物量，以無(wú)公害型處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)為目的。

由于城市垃圾的成分復(fù)雜，要順利運(yùn)行以回收能源為目的的熱解處理系統(tǒng)，需要保持產(chǎn)品具有穩(wěn)定的質(zhì)和量。因此，美國(guó)在開(kāi)發(fā)城市垃圾熱解技術(shù)同時(shí)，還充分考慮了配套的城市垃圾破碎、分選等預(yù)處理技術(shù)。而要進(jìn)行較為徹底的破碎和分選，要消耗大量的動(dòng)力和建立復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。此外，垃圾中的低融點(diǎn)物質(zhì)給系統(tǒng)操作可能造成的障礙、以及有害物質(zhì)的混入等對(duì)回收產(chǎn)物質(zhì)量的影響等也必須予以考慮。多年來(lái)，城市垃圾中直接熱解回收燃料的技術(shù)，在實(shí)用化方面并沒(méi)有取得太大的進(jìn)展。但將熱解作為焚燒處理的輔助手段，利用熱解產(chǎn)物進(jìn)一步燃燒廢物，在改善廢物燃燒特性，減少尾氣對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染的方面，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家則已經(jīng)取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。

近年來(lái)，城市垃圾中的廢塑料增加明顯。廢塑料成分不僅會(huì)在焚燒過(guò)程中產(chǎn)生爐膛局部過(guò)熱，從而造成爐排及耐火襯里的燒損，同時(shí)也是二惡英的發(fā)生源之一。隨著各國(guó)對(duì)焚燒過(guò)程中二惡英排放限制的嚴(yán)格化，廢塑料的焚燒處理越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。許多國(guó)家相繼制訂了有關(guān)法律、法規(guī)，限制大量焚燒廢塑料。在此背景下，廢塑料的熱解處理技術(shù)逐漸成為世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。其中的廢塑料熱解制油技術(shù)則已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)實(shí)用化階段。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”