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余式正 开创生活垃圾处理的新时代

来源:互联网 编辑:王国学 时间:2018-04-12
  ━━不产生二噁英、无废气排放的垃圾干馏处理技术

  发明专利ZL 200510085232.2,201210242049.9,

  201410393458.8和实用新型专利 201420451889.0

  国际发明专利国际申请号:PCT/CN2015/085006

  一、前言

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  余式正先生近照

  垃圾围城,酿成垃圾危机。国外大量的‘洋垃圾’贩卖到中国。最近,我国严禁‘洋垃圾’ 进口,外国垃圾无法处理,狼狈不堪,从另一个侧面,反反映外国也没有妥善解决垃圾处理问题。

  垃圾处理的难点在于垃圾焚烧不可避免会产生二噁英。二噁英号称天下第一毒,它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍,在环境中难以降解。二噁英产生以后留在大气层中,最后又返回地面,进入人体后不容易被降解和排出,不断积累就引发

  疾病,构成对人体健康的严重威胁,受到群众的反对。在国际上一直是没有解决的难题。据报道,国家发改委经过7轮专家论证,也没有找到解决的办法;所以人民大学不主张垃圾焚烧,认为垃圾从源头分类是垃圾处理唯一正确的办法。连我国都没有解决的垃圾处理问题究竟如何解决?

  在中国未来研究会科技未来分会理事、中国管理科学研究院研究员余式正先生看来,外国没有解决的问题,正是留给我们解决的绝好的机遇。垃圾无害化处理是广大群众的期盼,市场的需求,更是科技人员义不容辞的责任。从2005年开始,他把干馏技术用于垃圾焚烧。经过长期的努力,发明了第一代和第二代垃圾干馏焚烧炉,现在又总结经验,发明了第三代垃圾干馏焚烧炉,他终于取得相当显著的成效,实现垃圾焚烧不产生二噁英、无废气排放的实际效果,克服了垃圾焚烧技术的弊端,还解决了垃圾分类后续处理问题,实现垃圾焚烧与垃圾分类或者综合利用殊途同归。开创了垃圾处理无二噁英的新时代(见附件1)。

  1、垃圾处理技术的弊端

  当前垃圾处理方法有填埋、焚烧和综合利用三种。垃圾填埋污染环境、后患

  无穷,不宜推广无需赘述。垃圾焚烧和垃圾综合利用,过去曾经发生过激烈的争

  论,至今未能达成共识。说明两者各有优缺点,都有待于技术创新。

  何谓创新?创新有三个阶段,即:学习→找出问题→解决问题三个阶段,谁能够用新的办法解决存在的问题就是创新!不同意见的争论,值得认真思考:垃圾焚烧和垃圾分类究竟存在着哪些弊端?

  垃圾焚烧从第一代焚烧炉垃圾轧直接焚烧到第二代垃圾热解气化的进步

  世界上第一台垃圾焚烧设备于1870年在英国诞生以来,到了炉排炉的出现就成为第一代垃圾焚烧炉,它的特点是垃圾直接焚烧;后来经过改进,出现以流化床垃圾焚烧炉为代表的第二代垃圾焚烧炉,它的特点是垃圾热解气化,克服炉排炉垃圾焚烧不充分的缺点,被认为是垃圾处理技术的发展方向。但至今仍未能解决产生二噁英的问题,中国禁止“洋垃圾”进口,我国就那么狼狈。其次,一吨垃圾焚烧变成4000-7000立方米废气飘洒空中,其中有大量温室气体和有害气体污染环境;第三,处理成本高、效益低,需要依靠政府补贴资源化也不充分。

  垃圾分类不等于完成垃圾处理的任务

  垃圾分类需要后续处理,单是垃圾分类并没有完成垃圾处理的任务。特别是垃圾分类的指导思想是“物尽其用”。必要忘记垃圾是人们认为无用而丢弃的废弃物,有用何必丢弃?什么都想用就可能脱离实际,自找麻烦、自讨苦吃;其次,什么都想用甚至忽略利用的安全性。如提出厨余垃圾用作堆肥和饲料就有可能返回人们的餐桌,如果受到污染将可能威胁人体健康;第三,什么都想用垃圾分类过多,就造成垃圾分选困难,过去的风选、水选技术都难以适应;第四,处理成本上升,成功案例也不多,人民大学也没有做出样板示范。

  2、第三代垃圾干馏焚烧炉开创垃圾焚烧不产生二噁英新时代

  垃圾焚烧产生二噁英真的是不可避免吗?不是!所以首先必需理论创新。我们十几年来把干馏技术用于垃圾焚烧,根据我们的理论认为,垃圾干馏就可以不产生二噁英,甚至可以不产生废气;同时,垃圾分类的关键是垃圾分选,干馏也是垃圾最简单、最彻底的分选方法,我们称之为“热分选法”。把垃圾焚烧和垃圾分类统一起来,开创了垃圾处理不产生二噁英、无废气排放的的新时代。第三代垃圾干馏焚烧炉的主要技术指标如下:

  无害化:⑴、不产生二噁英(低于日本和欧盟的排放指标);⑵、不产生有毒的飞灰;⑶、不产生渗滤液和臭气。

  减量化:⑴、没有废气排放。垃圾焚烧垃圾变成废气排放是体积的膨胀化;

  ⑵、变废为宝。把无用、被丢掉的垃圾变成有用的物质形态,没有二次污染;

  资源化:充分利用垃圾中的热力资源,发电量比过去的垃圾焚烧成倍增加。

  二、第三代垃圾焚烧技术━━干馏焚烧简介

  1、消灭二噁英的理论根据研究发现,二噁英的生成有三个阶段:初始生成阶段、生成后高温分解和尾

  部复合阶段。它的生成十分复杂,要在初始阶段消灭二噁英似乎是不可能的;且

  生成以后又会复合,所以就难以消灭。为此,国外推出3T+E、布袋除尘、活性炭吸附,甚至采用纯氧熔融燃烧等措施,让二噁英产生以后进行高温分解。“二噁英不可战胜”成为国内、外专家们的普遍共识,二噁英产生以后进行治理是国外

  的办法,为此花了很多钱也没有彻底根治。

  我们看二噁英的分子式:

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  它是由一个或两个氧原子结合两个被氯取代的苯环。可见它的生成必须同时满足两必要个条件:有氯存在和发生氧化反应。混合垃圾不能没有氯存在;焚烧是氧化反应,专家断言:垃圾直接焚烧不可避免会产生二噁英当然是对的。于是,专家们致力于研究什么是对产生二噁英起到催化作用,在什么条件下能够分解成前驱物,前驱物在什么条件复合等等,二噁英研究坠入歧途。

  显然,我们不能控制二噁英全部的生成条件,但我们只要消除生成二噁英的任一必要条件就不会产生二噁英:原生垃圾有氯存在,我们就让垃圾干馏、分解生成碳化物以后再烧碳化物,没有氯也不会产生二噁英!于是就是把二噁英消灭在初始产生阶段,既无需高温分解也不存在尾部复合。不产生二噁英可以实现的!

  何谓“干馏”?“干馏”就是固体有机物在隔绝空气条件下加热分解的化学

反应过程,干馏生成可燃气体(干馏煤气),焦油和碳化物固体残渣。G5_2BL0PND)(V%VB3G73QIB.png

  图2 二噁英实测结果尽管垃圾成分纷繁复杂,其实只是有机物和无机物两类。原生垃圾即使有氯存在,其中的有机物在隔绝空气条件下干馏,

  没有氧、不发生氧化反应就不会产生二噁英;

  再燃烧干馏产生的干馏煤气或者碳化物,没有

  氯也不会产生二噁英。这就是消灭二噁英、实

  现清洁焚烧的理论根据,我们的理论创新!

  我们第二代垃圾干馏气化炉产生的燃气用

  于烧砖,烧砖后排放的废气二噁英含量实测结

  果平均值为0.028ng/m3(图2),远低于日本和欧盟的排放标准。至此,不产生二噁英的理论得到实测数据的证明。

  2、第三代垃圾干馏焚烧炉简介

  我们从2005年把发明了高温干馏垃圾焚烧炉(发明专利ZL 200510085232.2),后来又开发出第二代垃圾干馏气化炉(发明专利ZL 201210242049.9),实现垃圾焚烧彻底的无害化和真正的减量化和大型化。

  现在总结经验,发明了“不产生二噁英、无废气排放”

  发明专利(发明专利ZL 201410393458.8和国际发明专利),

  经过知识产权局严格审核才获得以授权。下面简单介绍我们

  的第三代垃圾干馏焚烧炉,欢迎提出质疑。

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  图3 干馏焚烧炉结构

  第三代垃圾干馏焚烧炉的结构如图3所示。炉子采用立式布置,自上而下形成垃圾干燥段、干馏段、还原段、燃烧段(包括燃烧层、续燃层、燃尽层)和出渣段的结构。垃圾从进料喉入炉以后,自上而下、先在干燥段预热、烘干,以

  后下到干馏段。垃圾中的水分蒸发成水蒸汽驱赶垃圾中的空气,在隔绝空气的状态下干馏,分解生成干馏煤气和碳化物残渣,部分干馏煤气上升排走水蒸汽,保证垃圾在隔绝空气状态下进行干馏;碳化物下降到燃烧段燃烧,产生的热量把燃烧段上方的碳化物加热到高温,形成还原段,燃烧产生的CO2经过还原段时就被高温的碳化物还原为CO,即气化煤气,高温的气化煤气进入中心和周围燃气室上升,给垃圾干馏和干燥提供热量;碳化物在燃烧层没有完全燃尽的在续燃层和燃尽层彻底燃尽,最后不可燃烧的无机物从灰渣段排出,可铺路或制作建材。

  3、消灭废气排放实现真正的减量化

  什么是垃圾处理的减量化?有人说是减少垃圾的产生量。减少垃圾产生量是管理的问题,和垃圾处理技术毫不相干!真正的减量化是把被丢弃的垃圾变成有用的物质形态,不产生二次污染。过去1吨垃圾焚烧产生4000-7000立方米的废气似乎天经地义!废气包含温气体和NOX、SOX等有害气体,构成对环境的污染。

  消灭垃圾焚烧产生废气的实践来自两段式煤气发生炉。为了杜绝二噁英的产

  生,需要将垃圾先干馏以后再燃烧碳化物,这种工艺正好与两段式煤气发生炉的

  生产工艺一致、技术成熟。借鉴两段式煤气发生炉的结构和工艺,不仅杜绝二噁英的产生,还完全消灭废气排放。把垃圾中的有机物变成清洁燃气,“变废为宝”实现真正的减量化。

  4、垃圾日产日清,不产生渗滤液和臭气

  炉排炉内部不积存垃圾,如果垃圾供不上马上就会灭火,为此炉排炉一般不

  得不储存7-30天的垃圾,保证垃圾供给不断。垃圾储存产生大量的渗沥液,需要

  进行渗沥液的处理;并且垃圾腐烂产生恶臭,需要采取多种措施。

  垃圾干馏焚烧炉内部积存大量的垃圾和碳化物,停止送风,炉子就处于封火

  状态,可以几天不灭。这就允许把炉子设计成处理能力大一些,垃圾日产日清,

  既不产生二次污染,实现真正的减量化,还无需渗滤液处理,无需臭气处理,节省设备投资和运行成本。

  5、燃气发电实现垃圾充分的资源化

  垃圾焚烧发电效率低下,因为:一、垃圾焚烧需要把废气加热到850℃以上,就损失了大量的显热;二、只能通过余热锅炉回收部分余热,大量废气排放带走很多热量,热量损失严重,回收效率低;三、只能采用蒸汽轮机发电,小规模发电设备效率很难超过20%,蕴藏在垃圾中的热力资源没有充分利用。

  第三代垃圾干馏焚烧炉就把垃圾中的有机物全都转换成燃气,垃圾焚烧产生

  的废气还原成CO加以利用,既节省大量显热,又利用燃气发电,燃气发电采用燃气轮机,发电效率可以达到35-45%,发电效率成倍增加,经济效益提高。

  一方面是工艺简化,无需废气处理,无需飞灰处理,无需渗滤液处理带来处

  理成本的降低;另一方面是发电量的成倍增加,充分利用垃圾中的热力资源,因

  此带来丰厚的经济利益。

  三、干馏 ━开创垃圾分类的新时代

  1、转变思想 垃圾分类越简单越好

  有人把垃圾按厨余、可回收垃圾和其他垃圾三大类分类收集起来,厨余垃圾又要分为饲料和堆肥两类,可回收物又可分为塑料、金属、纸类、玻璃等四类,再加上其它垃圾,一共七类垃圾。于是,问题就产生了:谁来把它们再区分为七类垃圾?用什么方法区分?又如何进入回收再利用系统?

  显然,过去的垃圾分选无论是风选还是水洗,都不能完成这一使命。于是,我们不能不转变我们的思路:垃圾本来就是无法利用的废弃物。我们必须思考,垃圾分类的目的是什么?是为了利用!那么垃圾中最普遍存在的是什么资源?当然是垃圾中的热力资源,热力资源存在于垃圾中的有机物,那何必分成那么多种类,把垃圾分成有机物和无机物就足够了。垃圾的资源化利用明确了,垃圾的分类简单了,那么垃圾的分选也就有办法了。

  2、垃圾分选的技术创新━━热分选法

  过去分选垃圾一般采用“风选”或者“水选” 法,显然,达不到垃圾分类的要求。我们把垃圾分成有机物和无机物两大类,以后,只有把混合垃圾送入垃圾干馏焚烧炉,垃圾通过“干馏”,就把垃圾中的有机物变成燃气,与无机物分得一清二楚,不存在一堆垃圾变成几堆垃圾的问题;并且垃圾干馏既是垃圾分类的开始,也是垃圾处理的结束,工艺最简单,处理成本最低。

  我们把这种垃圾干馏分解的分选方法称之为垃圾“热分选法”,相对于过去的“风选”或者“水选” 法,是垃圾分类重大的技术创新。它完成了垃圾分类全部的工作,垃圾分类才真正的完善,也就是说,开创了垃圾分类的新时代!

  3、垃圾焚烧和垃圾分类与垃圾综合利用殊途同归

  显然,干馏“热分选法”是垃圾综合利用分选垃圾的最好方法;第三代垃圾干馏焚烧炉同时是分选垃圾最好的设备。垃圾分类和综合利用采用“热分选法”来分选垃圾,解决垃圾综合利用的所有问题,获得意想不到的积极效果;于是,垃圾焚烧和垃圾综合利用就采用同样的干馏技术,同样的垃圾干馏焚烧炉,完成了垃圾焚烧和垃圾综合利用技术的统一,实现垃圾焚烧和垃圾综合利用殊途同归!

  从2009年以来,国内围绕垃圾烧还是不烧激烈的争论。至此,应该可以得出结论了:无论垃圾焚烧还是垃圾综合利用,结果最终都采用新的垃圾干馏焚烧技术,垃圾焚烧和垃圾综合利用殊途同归。垃圾干馏焚烧技术就必将拥有垃圾处理的先导权和话语权,成为今后垃圾处理的主流!

  四、专家与极科网重点推荐项目

  1、登上极科网的重点推荐项目

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  极科网是国内最大的科技成果转移平台,确认为第三代垃圾干馏焚烧技术领先同行,值得重点推荐(图4)。

  图4 极科网重点推荐项目首页

  2、重点推荐的原则与推荐的专家

  有众多先进技术储备项目,根据公开、公正、公平的原则,经过网上、网下擂台PK,筛选出优质项目进行重点推荐。

  极科网对本项目先后组织数次专家研讨会,结合市场需求,通过横向对比的方式筛选项目,认为第三代垃圾干馏焚烧技术领先同行,市场空间大,适合产业化落地,值得重点推荐。

  推荐专家:

  科技部科技成果转化研究中心主任 牛牧君

  原北京市市政管委总工、著名垃圾处理专家 王维平

  国家环科院副院长 陈斌

  3、专家重点推荐的依据

  ⑴、本项目符合国家政策大力支持的项目

  2011年国务院批转16部委的《意见》,要求:“提高创新能力。加大对生活垃圾处理技术研发的支持力度,加快国家级和区域性生活垃圾处理技术研究中心建设,加强生活垃圾处理基础性技术研究,重点突破清洁焚烧、二恶英控制、飞灰无害化处置、填埋气收集利用、渗沥液处理、臭气控制、非正规生活垃圾堆放点治理等关键性技术,鼓励地方采用低碳技术处理生活垃圾。重点支持生活垃圾生物质燃气利用成套技术装备和大型生活垃圾焚烧设备研发,努力实现生活垃圾处理装备自主化。开展城市生活垃圾处理技术应用示范工程和资源化利用产业基地建设,带动市场需求,促进先进适用技术推广应用和装备自主化。”本项目已经超额完成国家任务,值得重点推荐。

  ⑵、具有国际领先的技术和经济优势

  去吗已经申明,第三代垃圾处理的技术和经济指标,在国际上处于领先水平,特别是极低的二噁英的排放,远低于日本和欧盟的排放标准;同时,还不产生有毒的飞灰;不产生渗滤液和臭气。更适合大力推广。

  ⑶ 、具有自主知识产权的发明专利和获奖证书(图5)

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  图5⑷、有第二代成功的案例

  气化方案评审意见(图6)

  根据大田正仁环保有限公司的垃圾干馏 化炉专家组评审意见(图6)证实,是采用北京正仁科技有限公司的专利技术,有专家组组长签字。证明所有的检测结果,只对采用北京正仁科技有限公司的技术有效,而与采用其他任何技术都与检测结果无关。既然第三代垃圾焚烧炉是由第二代垃圾

  焚烧炉改进而来的,所以可以预期第三代的性能一定比第二代有所进步。干馏焚烧炉的各项技术指标都应该有进一步的提高。

  福建大田正仁环保有限公司采用北京正仁科技有限公司的技术,还可参看《城市化》杂志2011年2-3月刊:“干馏 垃圾处理无排放无污染新技术”的报道,可以进一步确认。

  ⑸、市场迫切需求、推广空间巨大

  全国2860多个县和三线城市61个、四线城市107个,乃至城镇乡村都需要垃圾处理!过去只因为没有好办法,为此困扰各级政府,本项目技术先进、投资少,效益高,正好解决政府之困扰,造福子孙后代的大好事,市场需求迫切,推广空间巨大。

  ⑹、核心研发团队有资深的专家带领

  北京正仁科技有限公司董事长余式正先生现任中国未来研究会科技未来委员会理事、中国管理科学研究院特聘研究员。毕业于华中科技大学,1961年参加工作,冶金自动化研究设计院高级工程师、劳模。曾为中国房地产及住宅研究会住宅设施委员会理事,从事科研近六十年。

  现在带领大家艰苦砥砺前行。参加我们团队的同志都是只为事业,不计名利的人员。现与极科网合作,壮大科研团队,开启新的征途。

  五、欢迎合作营造天蓝地绿的环境

  环保事业是造福子孙后代的事业,需要大家的参与。本项目不仅有良好的时候效益,而且有良好的经济效益,希望有志于环保事业的企业、个人共同合作,营造天蓝地绿美好的环境。

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