低温气化法：提取能源的新方法

与高温热解相比，在低温加热条件下，有机物分子有足够时间在其最弱的键处断裂，重新结合为热稳定性固体，因此固体燃料产率增加，而挥发分产率相对减少。

6.3.2.1　城市生活垃圾常压低温热裂解

常压低温（小于500℃）热裂解技术是新一代的更简捷、更经济、更容易实现垃圾转化为能源产业化的技术。曾应用在上海金山100 t/d生活垃圾气化处理示范装置，成功处理了数千吨生活垃圾，其工艺技术的合理性和成熟性得到了充分的证明［46］。

1）装置特点

（1）垃圾处理前无须分拣（除大尺寸物件外）；模仿人体肠胃的“蠕动”方式，传送并消化生活垃圾。

（2）工艺反应温度在常压低中温度区间。

（3）投运过程中不产生废气、废液和废物等污染物，属近零/零排放。

该装置开启了国内垃圾循环经济的先河，突破了生物质从“碳水”转化为“碳氢”的工程化瓶颈。

2）系统配置与示范

由图6-20可见，系统的生产流程简洁明了。合成气经水激冷液化，裂化油气水自动分离。产生的合成气供反应器内垃圾转换反应所需热源。多余的合成气可供内燃机发电或管道供气，产出的电能供生产用或上网；收集的生物油可做一般燃料或为高级油品深加工；碳粉可做工业原料；当垃圾能源站配置微电网，可纳入区域分布能源系统，既能上网又可独岛运行。

其经济指标：1 t MSW可产可燃气100～120 m3、裂化油10～30 kg、碳粉100～150 kg。

图6-20　城市生活垃圾无氧裂解工艺流程

3）零排放效果

系统采用低温气化技术，没有废气排放，不产生废气污染物；没有水污染。垃圾水分以及反应产生的水供合成气冷却冷凝，排出水进入循环水池，自然曝气、沉淀；生产过程实现人机操控下连续运行，并全程监控。残余渣无毒。垃圾中的废金属光泽依旧，便于富集处理；其余非金属物体可做路基建材。

6.3.2.2　生物质气化多联产转化技术

南京林业大学的生物质木片气化多联产转化技术装置与燃气发电机（500 kW）系统如图6-21所示。它颠覆了以往将秸秆、稻壳、林业剩余物等生物质废料直接燃烧发电、单一产出的模式，实现了“一技多产”和“零排放”“零污染”［47］。除产出电能、热水外，最重要产品是活性炭（工业用炭、机制烧烤炭或碳基肥料）和木醋活性肥料。

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图6-21　生物质木片气化多联产转化技术装置与燃气发电机（500 kW）系统

木片与稻壳的组分如表6-19所示，生物质气化多联产系统如图6-22所示。

表6-19　木片与稻壳的组分

图6-22　生物质气化多联产系统

生物质气化多联产经济指标如表6-20所示。

表6-20　生物质气化多联产经济指标

6.3.2.3　生物法

除了最简单的厌氧堆肥处理外，几种生物转换法受到市场的极大关注。

1）干法厌氧

厌氧反应具有单位容积产气量高、耗水量少、处理量大、沼渣即可作为肥料等优点。研究者预先剔除MSW中的难生物降解的部分，利用丰富微生物种群的混合接种物，进行生物处理，加快了启动和反应；利用垃圾渗滤液回灌缓解过程中出现的酸抑制现象，起到二次接种的作用，使之成为生物质废弃物处理中比较热门的工艺选项。

研究表明，1 kg有机垃圾（TS）大约可产燃气0.3 m3，甲烷含量高［48］。

2）酶处理垃圾

酶处理垃圾是一种生物处理法。它将未分类的生活垃圾与容器中的水和酶制剂混合，经化学反应将有机物降解为沼液，待细菌消化沼液产生沼气；残余物为可回收塑料和金属，还有部分转化成燃料［6］。

3）沼气发电

填埋气利用潜力很大。其项目收入来自发电和CDM减排收入。除供热、内燃机发电外，还可作为动力燃料等。我国第一家杭州天子岭垃圾填埋气体发电厂建于1998年，年发电量为1.53×107 kW·h；同年投运的上海老港填埋气发电项目年发电量为1.1×108 kW·h，年产值达7 000万元。