“互联网+”将推进生活垃圾资源化技术的发展——以热解气化技术的进展为案例

徐 云 曹凤中(中关村绿色国情战略研究小组 北京 100081)

“互联网+”将推进生活垃圾资源化技术的发展
——以热解气化技术的进展为案例

徐 云 曹凤中(中关村绿色国情战略研究小组 北京 100081)

探讨了国家关于生活垃圾处理产业政策的导向，指出互联网+将加速垃圾循环利用技术的发展。举例说明了近期高温分解气化技术的发展趋势，并探讨了微波处理技术和等离子技术的发展情况。

互联网；生活垃圾；循环利用

最近几年我国垃圾资源化技术，有了很大的发展，可以说有了“质”的提高。从今年前，国家的产业政策，也在向有利于生活垃圾资源化的方向发展，特别是互联网、云计算、大数据的出现，必将进一步推进资源化发展的速度。

1 国家发改委对生活垃圾资源化的政策有了很大的转变

2016年是“十三五”规划的开局之年。为深入贯彻落实党的十八届五中全会关于“十三五”规划建议提出的“实现城镇生活污水垃圾处理设施全覆盖和稳定运行”要求，国家发改委在2016年中央预算内投资计划安排50亿元。重点支持采用焚烧等资源化处理技术的项目，各地申报备选项目中由于城镇污水与垃圾处理项目，其中焚烧处理能力占比应不低于30％。

这是对垃圾资源化处理项目的支持。

2016年是“十三五”开局之年，推进新型城镇化建设一定要站在新起点，取得新突破。5月4日，国家发改委再次对新型城镇化提出要求，统筹推进新型城镇化建设取得新进展。鼓励各地发展特色小城镇，今年将选1000个小城镇进行扶持。

2 互联网+成为发展的新趋势有利于资源化技术的推行

李克强在政府工作报告中提出，“制定‘互联网+’行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。”

随着互联网、物联网、大数据和云计算等信息通信技术以及智能技术的发展，人类社会进入了信息社会的更高阶段，即所谓的“大数据时代”，催生了继“新公共管理 ”运动之后的新一轮政府治理变革浪潮—人们称之为“数字政府”“智慧政府”“互联网+政务(政府)”等等，这些理念的落实将有利于生活垃圾资源化技术的推行。党的十八届五中全会提出实施“互联网+”行动计划，实施国家大数据战略；国务院发布的《促进大数据发展行动纲要》也提出加快政府数据开放共享，推动资源整合，提升治理能力，大数据与智能化时代的来临。在这个时代，人们追求舒适、优美、健康的生存环境成为第一需求，保护环境成为人们的自觉行动。生活垃圾资源化处理技术成为社会发展的必然选择。

“互联网+”实际上是创新2.0下的互联网发展新形态、新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态渐进式演进，是中国经济发展新常态下的现实选择，是中国创新驱动的动力源泉，有利于形成新的资源观、市场观和发展观。“互联网+政务”是传统线下政务活动的升级版，由此带来传统的政务方式、组织方式、创新方式发生历史性变革，政府管理服务的对象、环境和形式也随之改变。“互联网+”有望成为开启政府服务模式创新的新引擎。“互联网+”将助力社会服务进一步便捷普惠。健康医疗、教育、交通等民生领域互联网应用更加丰富，公共服务更加多元，OTO模式结合更加紧密。社会服务资源配置不断优化，公众享受到更加公平、高效、优质、便捷的服务。

迅猛增加的生活垃圾、无害化处理的繁琐环节和高额成本，成为城市管理中的棘手难题，目前，国际上先进的处理方式是实行垃圾分类，使生活垃圾减量化、无害化和资源化。在探索“互联网+共同缔造”的垃圾处理模式中，深圳英尔公司的做法成效显著，今后将进一步推广。

3 垃圾资源化技术的发展—以热解气化技术为例

垃圾资源化处理技术种类很多，为了说明问题，以生活垃圾热解气化技术为例进行分析。

热解气化可以将生活垃圾转化为成分较为稳定的气、液、固三种类型产品加以利用，可有效提高其利用效率、利用范围和经济性；从污染物排放角度，由于直接焚烧的不充分性所引起的二次污染，特别是二恶英的排放问题，制约着该技术的广泛应用，而热解气化过程是在缺氧气氛下进行，二噁英的排放达标，同时大部分的重金属在热解气化过程中溶入灰渣，减少了重金属排放量。因此，发展热解气化技术是实现生活垃圾无害化、资源化、减量化、能源化利用的重要途径。

最近几年我国生活垃圾处理技术有了很大的发展，一些大院大所和高等院校，开始与民间企业结合开发生活垃圾热解气化技术，例如南京大学与千岛湖的企业，中国环境科学研究院与福建一企业在双塔热解炉方面，有进展，湖北大学与无锡的一个企业，改造了传统热解气化炉的结构，提高了气化效率，山东大学利用微波热解气化技术方面有突破，清华大学与冀州环保公司公司开发了热解催化剂等等，可以说是，处于百花争艳的局面。

3.1 气化炉开始由上吸式向反燃式方向发展

热解是指在无氧或缺氧气氛下，利用高温使固体废物有机成分发生裂解，从而脱出挥发性物质并形成固体焦炭的过程，热解工艺主要产物有热解油和固体炭，气体产率相对较低。气化是指反应物在还原性气氛下与气化剂发生反应，生成以可燃气为主的热转化过程，在这里气化剂主要包括空气、富氧气体、水蒸气、二氧化碳等。在实际过程中，热解、气化往往同时存在于反应过程中。

反燃式热解气化炉适用于含水率不高的物料(含水率低于30％)，突出优点是生成气通过高温区，故生成气中焦油含量不到上吸式的1％。上吸式也通过扩大热解气化炉高温区的直径延长气相停留时间，进一步降低了气相中的焦油含量，同时增加机械搅拌装置，解决了炉内物料架空的问题。

上吸式热解气化炉的生成气不通过高温区，焦油含量较高，但物料被向上流动的热空气烘干，可用于含水率较高(含水率可达50％)的物料。

针对其使用过程中的缺点形成一些改进型反应器，如旋转床反应器。旋转床反应器克服了固定床原料内部搭桥、架空的问题。

另一方面，由于科研人员意识不够、建设随意性强，而项目过程监管又不到位，经常出现国产进口随意改、指标配置随意变、数量价格任意调，导致与项目批复大相径庭，给项目的执行、审计和验收带来了许多麻烦。

3.2 进行垃圾分选再进行粉碎、制作碳棒的工艺成为主导工艺

很长时间以来，采用煤气发生器、秸秆气化炉处理生活垃圾运转很难正常。关键问题是生活垃圾是不均匀物质，每种物质的热解曲线是不同的，所以在使用上吸式气化炉运转过程中经常发生架桥、短路等问题。

把生活垃圾经过初步分选后，经过粉碎，制成碳棒，等于制成了均匀物质的碳棒，解决了问题。

3.3 水蒸气将作为气化剂

城市生活垃圾水蒸气气化技术得到的可燃气中因含有大量氢气，具有发展前途。蒸汽催化气化制取富氢燃气的实验表明，S/M(水蒸气与城市生活垃圾质量之比)对气化气组分分布有重要影响，随着S/M 的增加，H2、CO2含量增加，CO、CH4含量急剧减小，提高气化温度可以增加气化气组分中的H2、CO。发现水蒸气对生活垃圾热解气化过程中失重情况影响十分微弱，而对气化气重整和二次裂解影响比较明显。实验表明，H2O气氛有利于H2的生成和产气量的提高，但对大分子烃类的二次裂解具有一定的抑制作用。通过向热解炉内喷入雾状水而强化水煤气反应，增加了热解气产量并提高热解气中H2、CO的含量，700℃时热解气产量由无喷水条件下的187L/kg增加到喷水条件下的215L/kg。

3.4 气化炉的整体结构再逐步改造，炉体结构，上料、炉篦，搅拌方式方面都在进行改造。

总之，热解气化技术整体水平的提高，首先考察生活垃圾处理流程合理性，气化炉结构的创新性，调整控制参数的科学性。

生活垃圾热解气化研究热点在于优化控制参数，提高反应速率，促进目标产物高值化，抑制其它产物及污染物的生成。

主要有以下因素影响城市生活垃圾热解气化反应的进行：

(1)城市生活垃圾中含有塑料、废纸、木料等组分的比例是决定热解气化产物产量、产物分布以及反应速率的本质因素；

(2)对于任何物料，温度是热解气化反应的重要因素，通常提高热解气化温度，会促进热解气化反应的进行，增加气态产物的产量，同时提高气态产物中小分子物质的含量，减少液态产物及残渣的产量；

(3)RO(氧气当量比)和S/M分别是氧气气化和水蒸气气化反应的另一重要因素，通过调节RO或S/M，可以控制氧气气化或水蒸气气化反应的进行。目前，城市生活垃圾热解气化实验研究对热解气化过程中污染物的迁移问题研究相对较少。

热解气化机理研究相对滞后。而对污染物的有效防控是保证城市生活垃圾热解气化技术能够大规模推广应用的必要条件，通过热解气化机理的探究可以明确高值化产物以及污染物的形成。另一方面，我国在垃圾热解气化技术推广方面明显落后于发达国家。因此，需要大力开展城市生活垃圾热解气化机理及过程污染物防治方面的研究，同时做好自有技术的推广应用工作。

4 一些先进的技术例如微波热解技术，等离子技术已经进入生活垃圾处理系统

4.1 微波裂解技术

近年来微波裂解技术已经广泛应用于科研和企业生产中，与传统的热解方法相比，它有着许多十分显著的生产优势。由于微波裂解是通过材料自身的粒子高速运动震荡，利用粒子的相互摩擦而产生热量，因此只需数分钟便可达到传统方法几个小时甚至几周才能达到的热效果，而且传统方法无法达到材料内外温度相同的效果。相比传统方法所需要的设备，微波裂解的设备尺寸更小，费用更低，并且制备过程所需要的能耗也更少，因此也减少了对生产空间的需求，更具性价比。对于同样一种材料的热处理，微波裂解所需的温度远低于传统方法所需要的温度，并且所得的产品质量优于传统方法。

微波裂解技术所展示出的优势已经越来越显著，因此微波裂解的研究与应用领域也在不断扩大，但是目前的微波技术并不成熟，还有一些问题有待解决。虽然微波加热速率快、耗能少，但是产油热值不高，后续提升热值的工艺耗能又较大。微波裂解的效率虽然很高，可是其中的热化学反应过程却十分复杂，而关于这方面的研文献十分少见。微波裂解材料具有多样性，在相同材料、相同温度下，不同功率所产生的产物组合就会有很大的区别，无法进行人为的定向控制，而关于其中的机理也还未见报道。关于微波裂解的研究已经十分广泛，但是却少有关于能量输入与产物能量值附加率及微波裂解产物效益的报道。因此分析出微波裂解的反应机理，掌握微波定向控制技术及能量增殖效率问题，也许能够进一步促进微波裂解技术的发展。

4.2 等离子处理技术

等离子体技术在上世纪60年代受益于航天事业的发展而飞速发展，用于处理废物则始于70年代，最初主要用于低放射性废物、化学武器和常规武器销毁，90年代才进入民用领域。由于传统等离子体处理设备技术含量高，投资和运行成本相对较高，初期多用于销毁多氯联苯(PCBs)、POPs、废农药、焚烧飞灰和医疗废物等危险废物。近十年来，技术的不断进步和成熟带来了成本的逐渐降低，随着政府对垃圾处理问题的重视和公众环保意识不断提高，等离子体处理生活垃圾和生活垃圾气化发电的技术逐渐成为国内外的热点。

等离子气化生活垃圾综合处理系统是利用等离子气化炉，通过高温蒸发、分解技术，将生活垃圾分解为含氢气、一氧化碳等气体的合成气体，然后利用相关技术将其转化为能源，并进行发电。该技术可处理城市生活垃圾、医疗垃圾等，也可处理常规煤燃料。经过处理，无机垃圾(建筑垃圾如砖头)将变成微晶泡沫玻璃等环保建材，而有机垃圾(生活垃圾等)可变为合成气体，用于发电。与传统垃圾焚烧不同的是，等离子在气化焚烧时，不会产生有害气体。贵州毕节项目则是贵州首个示范项目，全部建成后，每日可处理垃圾1200t，一年可提供电力6974万度，其他玻璃体近9万t。

随着时代的发展，生活垃圾资源化处理技术必将向深度、高度发展。

Internet+Will Speed up the Development of Recycling Technology of Domestic garbage-by pyrolysis gasification technology progress as a case

Xuyun(Zhongguancun Green National Strategic Research Group Beijing 100081)

This paper discusses national industrial policy direction of domestic garbage treatment，points out that Internet+will speed up the development of garbage recycling technology.A specific example is given to illustrate the development trend of recent pyrolysis gasification technology.This paper also discusses the development of microwave processing technology and plasma technology.

InternetDomestic garbage Recycling

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A

1674-263X(2016)02-0001-03

2016-06-01

徐云(1964-)，男，中国科学院生态环境研究中心博士。