垃圾气化是专业术语,指将生活垃圾转变为能源。
定义
垃圾气化指人们出于对
能源安全与气候变暖的担忧,加上处理全球
垃圾的成本逐渐上升,将生活垃圾通过缺氧燃烧转变为可燃性气体,进而转变为能源的过程。而该过程几乎不会产生任何危害气体排放。但反对者认为,将垃圾气化的过程并不
清洁,而且就能耗和
污染排放而言,该过程根本谈不上
环保。
类别
垃圾气化分为普通气化和等离子气化。
垃圾气化是指在密闭的容器中,将垃圾进行缺氧燃烧,利用空气和蒸汽做为混合气化剂,炉温控制在800℃,使垃圾释放出大量的
一氧化碳、
氢气、甲烷等可燃性的气体,在经过过滤和清洗后,可将该气体转化为电能或热能来进行利用。由于整个气化过程温度较低,不会大量生成
氮氧化物;气化过程中产生的二噁英可以利用急冷设施配合
活性炭吸附塔以及
布袋除尘装置完全去除,最终可以使气化产生的可燃气体变为真正纯净的绿色能源。
等离子气化(plasma gasification)需要在封闭的燃烧室中将垃圾高温加热。这种过程发生在几乎无氧的情况下,垃圾中的有机成分不会燃烧,而是转变为
一氧化碳和氢气的合成气(syngas)。该气体经过滤,化学成分可以被“清洗”掉,从而去除有毒分子和气体,然后经燃烧产生能量,或转化为诸如沼气、
乙醇或
合成柴油等的燃料。这个过程之后,最后剩下灰尘、过滤器和清洗留下的化学物质,再经处理即可送去掩埋或排入下水道。等离子气化是在更高温的情况下蒸发垃圾,使更多有机废物气化,其温度可达1万摄氏度,而普通气化温度仅为800摄氏度。等离子气化技术的另一优点是,高温不会使垃圾变成细灰,而是
玻璃质固体,这种固体理论上可以用作建筑行业里的填充料。但是等离子垃圾气化本身耗能巨大,难以实现商业化。
过去处理垃圾的方法是通过焚烧炉燃烧产生
蒸汽,驱动涡轮机,带动发电机发电。相比而言,气化比焚烧一定量的垃圾要产生更多的能量,而且排放有毒有害物质会更少。
气化垃圾技术的试点厂在
美国、
加拿大、
法国、
英国和
葡萄牙等国已经建立,其中大部分使用的是等离子气化技术。
日本已有两家商业化等离子垃圾气化发电厂。中国也有生活垃圾气化中心,已经实现稳定发电。
成功发电
2004年秋,美国北达科塔大学能源和环境研究中心(EERC)已经成功地利用生物能发电,其所采用的技术是
柴油发电机低成本气化技术。燃料为
森林废弃物、劈柴、锯末和农业副产品。
2004年秋季EERC已经完成了100小时生物气化燃烧劈柴连续运行。其运行过程是把劈柴转化成小型
燃气发电机可燃烧的气体。该技术可自动运行,为发电机提供清洁和高质量的燃气。所产生的气体已成功地运行一台100马力的John Deere发动机,并进行污染检测。
反对
尽管全球出现越来越多的垃圾气化发电厂试点,然而非所有人都对这种环保主义者的“理想”抱欢迎态度。反对者认为,将垃圾气化的过程并不清洁,而且就能耗和污染排放而言,该过程根本谈不上环保,这种方法还可能给浪费的社会风气“煽风点火”。
气化过程中,有机物质被高温加热时可能产生有毒废气。还有人说,气化垃圾过程中产生的
氯气,可能在等离子气化的高温、缺氧情况下导致额外问题。
早期垃圾气化的探索实践往往在环保和资金上都具有毁灭性质,气化垃圾方法一直就遭到诋毁,其中包括
德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)的商业性质垃圾气化发电厂有毒气体泄漏事故。该厂于2000年被暂时关闭,2004年正式关闭。
反对者还认为气化仍然会产生
二氧化碳。全球焚烧工艺联盟(Global Alliance for
incineratorAlternatives)的尼尔·唐格里(Neil Tangri)表示,气化发电厂不过是给焚烧炉镶了层金边。他说:“垃圾气化有个中间过程没错,但最终结果还是
燃烧。”
波士顿独立智库Tellus 研究所(Tellus Institute)最近的一项研究结论是,尽管将每吨垃圾气化比将其填埋要产生比后者高出5倍的能量,但
甲烷重捕系统的填埋方法却比气化混合气燃烧少排放2.5倍
二氧化碳。
支持
中国城市垃圾处理的技术对策是:以卫生填埋和高温堆肥技术为主,提倡有条件的城市特别是沿海经济发达地区发展焚烧技术。但是填埋和堆肥都会对土壤及水源造成巨大的污染,并且占用大量土地;而焚烧技术由于受到国内垃圾成分的限制(国内垃圾没有分类,各种物质混杂),无法真正实现将垃圾转化为无毒无害绿色能源的目的。现阶段唯有垃圾气化技术可以适应中国国情,即处理复杂成分的生活垃圾。
垃圾气化过程由于其反应温度较低,且所需空气量较小,所以产生的有毒有害物质会大幅减少,配合先进的过滤清洗设备,可以将有害物质的含量控制在很低的水平。
由于垃圾气化过程中能量转换次数少,所以最终转化得到的能量会大幅超越垃圾焚烧技术,并且在气化过程中无需添加任何的助燃物,使其更具有商业运营价值。