城市生活垃圾气化处理技术

城市生活垃圾气化处理技术
摘要：随着社会经济的快速发展，提高生活品质的产品不断出现，城市中人们
的生活质量得到了大幅度的提升，在舒适的环境下，人们日常的生活垃圾数量也
在急剧上升，大量的生活垃圾对城市的环境带来了严重的污染，而在传统处理城
市垃圾的过程中，普遍出现垃圾在成交大面积堆积，污染附近水体以及农田的现象。

为了更好的进行环境保护，稳定城市的可持续发展，我国一直以来都在针对
城市生活垃圾的处理进行研究，近些年，经过科研人员的不断努力，成功推出了
生活垃圾气化技术，其具有高效的能源在利用功能和优秀的环保特性，本文就针
对城市生活垃圾气化处理技术进行研究与分析，希望可以对今后生活垃圾的处理
发展有所帮助。

关键词：城市；生活垃圾；气化处理；技术；研究
目前，城市的发展不仅带动了城市的各项产业发展，同时也带来了城市生活
垃圾数量逐年增长。

在环境问题严重的当下，大量的生活垃圾无疑是雪上加霜，
虽然我国已经加大了城市生活垃圾的管理力度，但因为城市人口基数较大，大量
的生活垃圾必不可免，所以在近些年，我国逐步对生活垃圾处理方面进行了研究，垃圾气化技术属于新型研究成果，其可以对城市垃圾的污染进行有效控制，并提
高了垃圾回收的效率，逐步成为城市垃圾处理的首选。

一、城市生活垃圾的特点
城市垃圾一般可以分为废纸、厨房食物残渣、金属以及生物垃圾几种，因为
我国并没有实行详细的垃圾分类政策，所以居民的对生活垃圾基本处于积攒成一
定数量后统一仍投方式，垃圾内部成分复杂，并且因为我国地域辽阔，每个地区
居民的经济发展、城市规模与生活习惯都有所不同，所产生的垃圾内容也不尽相同，这就给城市垃圾的处理带来了许多中可能。

大大增加了垃圾处理的难度。

二、城市生活垃圾的传统处理方式
1.焚烧法
焚烧法属于我国处理城市生活垃圾最常使用的方法，其对垃圾的减量化效果
明显，具有清理更为彻底的优点，对于城市垃圾中具有一定危险性的垃圾也有着
极强的处理效果，目前我国的城市周边都建有垃圾焚烧处理厂。

虽然焚烧法为城
市生活垃圾的处理带来了便利，但在垃圾焚烧过程中产生的大量二氧化碳以及遇
害气体去对大气产生严重的污染与破坏，对城市与城市周围的空气环境都带来了
巨大的影响，无法促进城市的可持续发展。

2.填埋法
填埋法出现在焚烧法之前，最早人们对城市生活垃圾采用的即是填埋法，在
城市周围挖出一定规模的深坑，将每日产生的生活垃圾对深坑进行填埋，并加以
土壤覆盖，长时间后垃圾自身会逐渐腐烂，进而降解与土壤中，这种方法相对焚
烧法更为简单，资金与人力犹如都较少。

但其也为城市带来了更多的环境威胁，
因为城市生活垃圾的内容复杂，其中难免会掺杂有毒有害物质，这些物质在降解
过程中，深入土壤中，直接会对地下水产生污染，影响了城市中居民的用水质量，同时对城市周围的农田也起到造成了影响，阻碍了农业的发展。

三、城市垃圾气化处理技术
垃圾气化是将垃圾中有机成分（主要是碳）在还原气氛下与气化剂反应生成
燃气（CO，CH4，H2）的过程一般是通过部分燃烧反应放热提供其它制气反应的
吸热.气化反应的产物为燃气和灰分，其目标产物为单一的气态燃气.理想情况下，
燃气中包含了气化原料中的所有能量.而实际的能量转化率为60％～90％.
气化处理方法的特点在于可以迅速、大量的处理城市生活垃圾，在达到无害化、减量化的同时，还可生产低热值燃气，从而弥补我国能源的短缺，具有广泛
的社会效益、环境效益和经济效益.
1.垃圾气化处理技术基本原理
城市生活垃圾属于固体燃料，其元素组成主要是C、H和O.此外，还包含N、S和其它一些微量元素.对于气化反应而言，由于N，S等元素含量很少，从而可
以忽略不计
与煤相比，城市生活垃圾的含碳量较低，而H/C和O/C比相当高，从而使其
具有较高的挥发份含量，但热值比一般煤炭低.此外，由于城市生活垃圾中N、S
等元素含量较少，这样在热转化过程中由N和S成份所形成的污染排放量相对较低，同时其固定碳的活性比煤高得多.这些特点决定了城市生活垃圾更适宜于气化。

在气化过程中，主要发生以下反应：
C+ O2→CO2+ 393.8 MJ/kmol
2C+ O2→2CO+ 231.4 MJ/kmol
C+ H2O→CO+ H2- 131.5 MJ/kmol
C+ 2H2O→CO2+ 2H2- 90.0 MJ/kmol
C+ CO2→2CO- 162.4 MJ/kmol
C+ 2H2→CH4+ 74.9 MJ/kmol
CO+ H2O→CO2+ H2+ 41.0 MJ/kmol
可燃气体主要由吸热反应产生，而维持吸热反应进行的热量由放热反应提供.
当气化炉在常压下以空气为气化介质，通常只能得到低热值燃气（4.2～ 5.04
MJ/m3），典型组分为10%CO2、20%CO、15%H2以及2%CH4，其余为N2。

2.气化的分类方式
城市生活垃圾气化工艺由于供热方式、产物状态、气化炉结构形式等的不同，有不同的分类方法。

按供热方式可分为直接供热和间接供热气化；根据气化温度
可分为高温气化、中温气化和低温气化；根据反应气氛的不同可分为空气气化、
氧气气化和水蒸气气化；根据采用的气化反应器的不同又可分为固定床气化、流
化床气化和回转窑气化；按生成产品用途可分为气化制气、气化造油、气化发电等；按灰渣是否熔融可分为气化焚烧和气化熔融。

3.垃圾气化技术在我国的应用
垃圾气化由于控制污染效果好、减容效果显著、资源回收率高，在国外得到
了很好的应用。

而国内关于垃圾气化技术的研究起步较晚，目前我国仅部分地区
使用了较先进的气化焚烧技术处理生活垃圾，且规模有限，并未得到大规模应用，而气化熔融技术在我国尚未得到工业应用。

部分垃圾气化技术在我国的应用情况
如下：
（1）热解型CAO垃圾焚烧发电系统。

1997年广州劲马动力设备集团公司引
进CAO发电技术，在深圳龙岗建成了2×150 t/d的垃圾发电厂并投入使用，CAO
炉是基于国外生活垃圾分类收集、热值高的特点。

但我国生活垃圾分类区域少、
热值低、水分高，目前 CAO 焚烧炉年发电总量与垃圾焚烧后的灰渣热灼减率并未
达到原设计要求。

（2）LXＲF 立式旋转热解气化发电系统。

LXＲF立式旋转热解气化发电系统
以深圳汉氏固废公司与清华大学共同开发的 LXＲF 系列立式旋转热解焚烧炉为核
心设备，该工艺在国内已投入工程应用，2002 年在济南建立了 2 × 100 t/d 的垃圾
发电厂，2003 年在州建立 30 t/d 的医疗废物焚烧中心。

（3）热解型 CAPS 垃圾焚烧发电系统。

热解型CAPS 垃圾焚烧发电系统是Ｒichway 公司在 CAO 技术上开发出来的新型固体废弃物处理技术，该工艺不需要对
垃圾进行预分选，玻璃类和金属类物质不发生任何性质上的变化，可完全得到回收。

2005年建设的深圳龙岗平湖垃圾发电厂（3 × 225 t/d）、惠州垃圾焚烧处理
发电厂（4 × 200 t/d）就是采用CAPS 热解焚烧技术，现已投入运行，然而，实际
运行情况并未批露。

四、结论
城市生活垃圾的气化是一种新型的垃圾处理技术.与常规的垃圾处理方法相比，气化处理技术具有高效的能源利用率和良好的环保特性，而且气化与熔融处理技
术的结合使得在对垃圾的有机成分加以利用的同时，可以对无机成分进行稳定化
无害化处理和资源化利用，从而根本上解决了二恶英和重金属等二次污染问题，
有着广阔的发展前景。

参考文献：
[1] 王鹏飞，夏训峰，王晓伟，王随林，席北斗，张颖.上吸式固定床生活垃圾气化炉气化特性研究[J].环境污染与防治.2016（04）
[2] 孙宪荣，张松，李华.城市存量生活垃圾的危害及综合解决方法分析[J].能
源与环境.2016（01）。