王春燕

(吕梁市生态环境局孝义分局，山西 孝义 032300)

引 言

科技在带领人类社会快速进步的同时也极大地推进了城市化进程的加速，据统计，目前城市内固体垃圾的排放量正在以每年11%的速率递增，给城市的正常运转带来了极大的压力，为满足对固体垃圾快速处理的需求，目前多采用焚烧或者填埋的方式，不仅会产生极大的环境污染而且成本高、效率低，无法满足新形势下固体垃圾绿色处理的需求。

本文提出了一种新的以低温热解为核心的固体垃圾快速处理方案，其根据固体垃圾的热不稳定特性，在低氧环境下对其进行加热，促使有机物快速裂解，转换为可燃物质，通过对可燃物质的收集，将其进行燃烧，燃烧的热能用于集中供热、供气，解决了传统供热时石化燃料消耗多、成本高的缺陷。根据实际应用表明，新的固体垃圾处理方案能够将处理成本降低14%，将处理效率提升7.6%，对推进固体垃圾的无害化处理具有十分重要的意义。

1 低温热解工艺原理

低温热解是一种新的固体垃圾处理工艺，利用固体垃圾的热不稳定特性，在低氧条件下对其加热，促使有机物快速分解。在分解过程中产生热解气和热解碳。热解气经冷凝系统冷凝后，分离出不凝气和可凝液体。不凝气作为燃料返回热解室燃烧，为热解过程提供能量，可凝液体即为热解液，然后经过离心分离后得到热解油和热解水。热解过程中产生的废气需要经过尾气处理塔的净化处理后才能排放在空气中，最大限度地降低对空气的污染。在燃烧过程中形成的燃油、燃料碳和余热等均可以转换为新的低污染能源，实现了固态污染物处理的无害化、减量化和资源化，低温热解原理如图1所示[1]。

2 低温热解工艺流程

由于城市固体垃圾类型多，各类有机和无机废弃物堆积在一起，因此需要首先对固体垃圾进行分选，将固态有机垃圾单独进行分类，然后进行破碎处理，破碎后在加热炉中干燥处理，脱去其中的水分，提高低温热解的效率和经济性。整个低温热解的工艺流程可表述为分类—破碎筛分—干燥脱水—热解气化—热解渣冷却—热解渣出料—热解气净化等，低温热解系统结构如第176页图2所示[2]。

图2 低温热解系统结构示意图

该低温热解处理系统采用了成熟的外挂式电加热炉体，运行功率为12 kW，在炉子的内部设置有热解反应装置，系统整体由不锈钢制造，高度为400 mm，在反应器的上侧设置有热电偶，分别分布在反应器的四周，用于监测在反应时系统的温度。为了确保在反应过程中产生的可凝物质充分的冷凝，在系统中增加了一组高效率冷凝器，其采用U型布置结构，在U管的最下端设置有分液器，用于收集反应时生成的冷凝物质。在系统的冷凝器和流量计之间设置一个压差计，用于监测在热解反应过程中的压力变化，根据压差情况自动调整热解反应的速率。

整个系统以PLC控制为核心[3]，具有数据采集、运算、报警及自动纠偏等功能，可实现精确的热分散恒温供热，主炉及燃烧室主体外侧的温度不超过(环境温度+40 ℃)；具有超压、危险报警和氮气置换、防护系统；具有专项的可除尘净化系统，热解气经过处理后作为燃料全部用于集中供热，满足高效、洁净热解需求。

3 热解效果分析

为了对低温热解方法处理固体垃圾的效果进行分析，对热解处理后固体凝结物的热值变化情况及固体产物密度变化情况进行了分析，结果如图3所示。

图3 热解处理效果

由图3a)可知，低温热解过程中固体凝结物的热值随着热解温度的增加而减小，热值量在22.9 kJ/kg～26.8 kJ/kg之间变化，远高于原始固体垃圾的热值，说明经过热解处理后形成的固体凝结物具有很高的热能储备，可以作为燃烧物形成二次能量利用。低温热解后热值增加主要是在反应过程中脱去了固体垃圾中的氧元素，而使其中的碳元素的含量增加，因此增加了凝固物的热值[4]。

由图3b)可知，在热解温度内，固体凝结物的密度在450 kg/m3～560 kg/m3之间，远高于固体垃圾234 kg/m3的密度，因此经过低温热解后能够有效降低固体垃圾的体积，减少运输和存储的成本。同时，根据实际对比新的固体垃圾处理方案能够将处理成本降低14%，将处理效率提升7.6%，对优化固体垃圾处理方式、提高固体垃圾处理质量和经济性具有十分重要的意义。

4 结论

为了解决传统固体垃圾处理方案环境污染大、成本高、效率低的不足，本文提出了一种新的固体垃圾处理方案，以低温热解为核心，实现了对固体垃圾的绿色处理。根据实际应用表明：

1)低温热解是根据固体垃圾的热不稳定特性，在低氧环境下对其进行加热，促使有机物快速裂解，实现了固态污染物处理的无害化、减量化和资源化；

2)整个低温热解的工艺流程可表述为分类—破碎筛分—干燥脱水—热解气化—热解渣冷却—热解渣出料—热解气净化，热解气净化后作为燃料全部用于集中供热，满足高效、洁净热解需求。

3)热解后能够提高固体凝结物的热值，同时提升其密度，减少运输和存储的成本，新的固体垃圾处理方案能够将处理成本降低14%，将处理效率提升7.6%，对推进固体垃圾的无害化处理具有十分重要的意义。