等离子气化技术落地贵州

　　测试中的等离子炬

　　4月22日，等离子气化环保能源技术研讨会在贵阳召开。这次规模不算大的技术推广会，因为等离子气化技术处理垃圾项目落地贵州并即将核准开工建设，以及到会的专家、官员对此项新技术的肯定，引起业界广泛关注。

　　国家能源委副秘书长杨磊认为，该技术具有先进性和“优异的环保性能”。

　　中国科学院力学研究所研究员盛宏志说：“等离子气化技术是垃圾处理的‘终极技术’。”

　　贵州省人民政府副秘书长吴强谈到在贵州推广该项技术时表示：“贵州省经济社会发展总体水平相对滞后，但在环保产业发展上是一种开放的心态，敞开胸怀，迎接新技术。”

　　据悉，该项目是中国第一个等离子垃圾处理项目。2011年8月经贵州省能源局批准进行前期工作，目前已完成大多数审批手续。

　　贵州省发改委副主任张吉兵说：“运用等离子气化技术处理垃圾，是垃圾处理工艺技术的重大创新和突破，同时，也是垃圾处理的一场革命。目前，毕节垃圾发电示范项目核准的要件基本齐备，即将核准开工建设。”

　　据了解，此次会议后不久，该项目已通过贵州省环评中心的初评。

　　垃圾处理的“终极技术”

　　在这次技术研讨会上，美国西屋等离子公司技术总监肯特、中国区总经理谭亚军介绍了等离子气化技术的发展历程、现状、技术应用等方面的情况，以及英国提斯谷项目的情况。

　　据谭亚军介绍，等离子技术源于航天科技，由电弧产生的等离子气体可以达到5500℃，模拟航天器重返大气层时由摩擦产生的高温。美国西屋公司早在20世纪60年代就开始为美国航天局建造等离子炬，用于阿波罗计划中航天飞船的外壳材料在5500℃下的测试。随后，等离子技术的高温特性被用于危险废弃物的处理。

　　据肯特介绍，西屋等离子公司经过了30多年的努力，投入1亿多美元进行研发，历经四代产品的发展，其等离子气化炉已经达到了可大规模运用于工业生产的水平。

　　谭亚军说，等离子技术用于垃圾处理，是在2002年日本美滨和三方的一个实验性质的等离子垃圾处理项目，日处理垃圾20吨、污水厂污泥4吨。该项目目前已运行10多年，为等离子气化技术处理垃圾的商业化积累了经验，也提供了大量监测数据。数据显示，日本项目在二恶英、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢的排放指标上均远低于相关排放标准，具有相当优良的环保表现。

　　“等离子技术在垃圾处理上的大规模商业运用，是英国提斯谷垃圾处理项目。”谭亚军说，该项目是世界上第一个等离子技术处理垃圾的大规模商业运用的项目，位于英国蒙哥马利郡的提斯谷，日处理垃圾1000吨，装机容量为49万千瓦，能满足5万个家庭的用电。该项目已于2013年底建成，目前正在调试，预计今年6月正式投产。

　　谭亚军介绍，等离子气化技术与垃圾焚烧的根本区别在于温度的不同：等离子气化炉内由于等离子炬提供热源(5500℃)而能保持在1500℃以上的高温；垃圾焚烧时候温度最高只有900℃左右。更高的温度能使二恶英的主要成分——苯环更彻底的分解。

　　至于烟气冷却过程中二恶英的复合问题，谭亚军解释说，二恶英在炉气冷却过程中复合的前提有两个：一个是氧化环境，另一个是存在氯化氢气体。等离子气化炉生成的以一氧化碳、氢气为主体的合成气是还原性的，而由于其生产目的是获得清洁的合成气，所以生产过程中去除包括氯化氢在内的杂质气体就成了工艺控制的关键。由此可见，无论是在工艺上，还是质量控制上，都基本能保证根除二恶英复合。

　　谭亚军援引了日本的垃圾处理示范项目的数据：根据日本环保厅2003——2007年间对日本等离子垃圾发电项目的监测数据，其每立方尾气中二恶英的含量在0.002——0.0094ng的范围内，而中国的排放标准是每立方尾气0.1ng。

　　对于等离子技术在垃圾处理上的优异表现，得到了与会官员和专家的认可。

　　中国第一的毕节项目

　　会上，美国绿色能源发展公司(以下简称绿能公司)总裁胡珏辉介绍了位于贵州毕节的毕节垃圾发电示范项目。

　　“绿能公司在中国发展的主要目标，就是把国外先进的能源、环保领域的技术引进到中国，利用国内的制造业优势，实现在中国的产业化，等离子气化技术就是我们引进的第一个技术。”胡珏辉说。

　　据胡珏辉介绍，2008年他从美国来到中国，开始考察中国的垃圾市场，2年时间里，他跑了不下于20个垃圾填埋场。最终他看中了贵州毕节丰富的资源，选择在毕节建设等离子垃圾发电项目。

　　毕节垃圾发电示范项目占地203亩，总投资6.5亿元，每天能处理生活垃圾600吨，其他固体废弃物200吨，总装机15万千瓦，年外销电量6974万度。

　　胡珏辉说，等离子技术处理垃圾还有一个巨大贡献：真正做到百分百减量化，零填埋。

　　“传统的垃圾焚烧技术以无机物为主的炉渣以及尾气中的飞灰都需要二次填埋，‘减量化’效果不明显。而中国生活垃圾中无机物含量高于欧美国家，比如，毕节的垃圾中，无机物就占到一半，这就使得中国垃圾焚烧的减量效果很差。”胡珏辉说。

　　“等离子气化使无机物熔融为玻璃态物质，出炉后可制造泡沫玻璃，也可加工成玻璃粉。”胡珏辉介绍到。通过等离子气化，垃圾中金属经过分拣回收，有机物转化为合成气，无机物转化为玻璃态物质进而生产泡沫玻璃和玻璃粉，完全实现了垃圾处理百分百“减量化”，零填埋。

 

　　西屋公司的G65气化炉

　　技术创新突破盈利瓶颈

　　投资6个多亿，如何盈利是与会的政府官员最关心的问题之一。据胡珏辉测算，“一年的售电收入是4301万元，垃圾处理费补贴是1199万元，两项相加才5500万元。即使不算工资，不算设备折旧，也不算银行利息，都要十多年才能收回投资。”

　　“仅仅如此，这个经济账没法算。”胡珏辉说。

　　胡珏辉介绍，经过市场调查，炉渣如何利用是决定项目是否盈利的关键。绿能公司与同济大学、中国新型材料研究设计院合作，通过一系列实验，成功地研发了一套利用玻璃态炉渣和发电余热制造泡沫玻璃的工艺。多余的炉渣则研磨为玻璃粉，是生产泡沫玻璃和岩矿棉的主要原料。该工艺已获得国家专利。

　　胡珏辉介绍了目前外墙保温材料的国家标准，根据公安部2011年3月24日发布的《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》的要求：“民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”，而泡沫玻璃正是少数几种达到A级防火要求同时还有良好的节能效应的建筑外墙保温材料，市场前景看好。

　　“技术创新带来了可预见的巨大效益。”胡珏辉说。项目设计年产玻璃粉约9万吨，泡沫玻璃1万吨，以目前的市场价计算，上述两项的销售收入分别为6000余万元和7000万元。正是多了这两项收入，毕节项目的可行性报告才能得出“经盈亏平衡分析，项目安全经营率为13.5%”“本项目经济效益较好，本项目实施可行”的结论。

　　“有了这两项收入，我们项目一年的总收入将达到1.9亿元。其他同样规模的普通垃圾焚烧项目年收入不会超过6000万元。算起来，我们项目的整体经济回报率大概比普通垃圾焚烧项目高出了20%—30%。”胡珏辉说。

　　“美国绿色能源公司开发的渣制保温棉技术结合我们公司的等离子气化技术，形成了一个经济性非常好的垃圾处理技术。”对于绿能公司的技术创新，美国西屋等离子公司董事长霍华德给出了很高的评价。

　　“毕节垃圾发电示范项目把炉渣开发成高附加值的保温材料，这是一个创新。”谭亚军这样认为。

　　循环经济与城市“生态谷”

　　“等离子气化技术在许多领域都有运用的前景，比如煤，尤其是劣质煤的清洁利用；工业危险废物处理；医疗垃圾处理；生物质利用等等，这个技术符合国家循环经济理念。”谭亚军认为，等离子气化技术除了处理垃圾，还能够帮助实现循环经济。

　　对于利用等离子技术实现循环经济，胡珏辉介绍到，绿能公司准备向分布式能源站进军，建设城市“生态谷”。

　　“所谓城市‘生态谷’，就是一个集城市燃气、电力、热、冷供应和城市固体废弃物处理于一体的城市生态循环经济圈。”胡珏辉说。

　　城市“生态谷”的基本构想是，在城市中某一区域建设一个分布式能源站，燃料以煤为主，佐以该区域的生活垃圾和其他废弃物；生成的合成气一部分用于居民的煤气供应、采暖、供冷，一部分用于发电，从而可以达到梯级能源配置，系统能效可达80%—90%，节能效益非常明显。

　　胡珏辉认为，城市“生态谷”对于以煤为主要能源的贵州，乃至整个西南地区有非常重要的意义，这将能解决分布式能源站如何利用固体燃料的难题。城市“生态谷”具有高效、环保、经济、安全、灵活等优势，适用于经济开发区、产业园区、城市新区、旧城改造、大学城等。

　　这一点，得到了贵州省人民政府副秘书长吴强的认同：“等离子气化技术需要在煤炭资源比较丰富的地区，结合城市生活垃圾，利用分布式能源，形成一个上下游产业链，把环保生态和能源利用有机结合，这样的试点是值得尝试的。”

　　链接

　　等离子体技术：物质有四态(固态、液态、气态和等离子态)。等离子体是气体与电弧接触而产生的一种高温、离子化和传导性的气体状态。由于电离气体的导电性，使电弧能量迅速转移并变成气体的热能，形成一种高温气体射流(温度达5500。C以上)和高强度热源。

　　等离子炬(亦称等离子体发生器或等离子体加热系统)就是依据等离子体原理研制的专门设备。等离子体火炬通过电弧来产生高温气体，可在氧化、还原或惰性环境下工作，可以为气化、裂解、反应、熔融和冶炼等各种功能的工业炉提供热源。

　　二恶英(呋喃)：全称分别是多氯二苯并二恶英和多氯二苯并呋喃。由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并二恶英(PCDDs)；由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并呋喃(PCDFs)。自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二恶英很难自然降解消除。它包括210种化合物。它的毒性十分大，是砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称，万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。二恶英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康和生活。因此二恶英污染是关系到人类存亡的重大问题，必须严格加以控制。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。

　　(本文图片由绿能公司提供)