本文根據(jù)發(fā)言內(nèi)容整理。

01熱解是新一代清潔技術(shù)

關(guān)于熱解的誤解，在其名稱、定義方面就有集中體現(xiàn)：很多人將熱解、氣化、碳化、焦化等概念混淆，而實(shí)際上，它們的過(guò)程條件、產(chǎn)物及排放情況相差甚遠(yuǎn)。

根據(jù)科學(xué)定義區(qū)分：碳化是不完全熱解的過(guò)程，產(chǎn)物以炭為主；氣化的產(chǎn)物是可燃?xì)怏w，熱解氣熱值800-1200大卡/m3，過(guò)程會(huì)有污染氣體的產(chǎn)生。而熱解技術(shù)是指在隔絕空氣的條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中的化學(xué)鍵，使之成為低分子的物質(zhì)，熱解氣熱值3000大卡/m3以上。

因此，“清潔”是熱解技術(shù)的重要特征，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

首先，排放的煙氣量少。根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)，固體（煤）燃燒過(guò)量空氣系數(shù)為1.8，燃油或燃?xì)馊紵倪^(guò)量系數(shù)為1.2，熱解產(chǎn)生的氣體為燃料產(chǎn)生的煙氣量?jī)H為固廢直接燃燒煙氣量的1/2～2/3。

其次，大氣污染因子少。熱解氣化產(chǎn)生的氣體為燃料排放的大氣霧霾煙塵、SO2、NOx、重金屬等危害因子比固廢直接燃燒少1/2以上。

另外，抑制或分解二噁英。熱解區(qū)的無(wú)氧環(huán)境抑制二噁英的合成，可燃?xì)馊紵齾^(qū)無(wú)金屬催化媒介及高溫（>850 ℃）抑制產(chǎn)生或分解原物料存在的二噁英。

最后，減少溫室氣體排放，將生物質(zhì)碳轉(zhuǎn)為生物炭中的碳，50%的碳可被封存。

因上述特點(diǎn)，熱解技術(shù)被美國(guó)EPA認(rèn)為是第三代廢物處理技術(shù)。

但在實(shí)際應(yīng)用中，從上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，大城市由于大氣污染的壓力，一方面開(kāi)始減少煤的焚燒，在城區(qū)大氣污染控制區(qū)域，出現(xiàn)了逢燒必限的局面。另一方面，受焚燒的牽連，熱解工藝被誤認(rèn)為也存在二噁英的排放，從而大多受到限批的待遇。

實(shí)際上，這一問(wèn)題也有其解決方案：可將煤粉（或生物質(zhì)）與污泥混合，先熱解再燃燒熱解氣的清潔燃?xì)夥贌?，可以避免直接燃煤焚燒?/p>

02熱解是重大共性技術(shù)

熱解工藝作為一項(xiàng)重大共性技術(shù)，在工業(yè)化領(lǐng)域已具有悠長(zhǎng)的發(fā)展應(yīng)用歷史，最早應(yīng)用于煤的干餾，所得到的焦炭產(chǎn)品主要用于冶煉鋼鐵的燃料。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，該技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸得到擴(kuò)大，被用于重油和煤炭的氣化。由于世界性石油危機(jī)對(duì)工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)的沖擊，20世紀(jì)70年代起，全球開(kāi)始探索熱解在固度處理領(lǐng)域的應(yīng)用，包括污泥熱解、小型生活垃圾熱解、油泥等危廢的無(wú)害化處理處置、生物發(fā)酵菌渣資源化、高鹽高濃度廢水（危廢）處理、餐廚垃圾分選輕物質(zhì)處理、醫(yī)廢（危廢）處理等。

可以說(shuō)，熱解技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域有著較為廣闊的應(yīng)用范圍，是覆蓋多個(gè)領(lǐng)域的重大共性技術(shù)。

自2008年開(kāi)始，我們專門成立一個(gè)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)熱解氣化在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)展不斷研究與探索。十幾年來(lái)，團(tuán)隊(duì)沿著內(nèi)熱、外熱兩條技術(shù)路線，在多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域推廣應(yīng)用熱解技術(shù)，包括污泥熱解、油泥等危廢的無(wú)害化處理處置、高鹽高濃度廢水（危廢）處理、餐廚垃圾分選輕物質(zhì)處理、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)等。處理規(guī)?？缍容^大，從小型焚燒爐到上百噸的大型項(xiàng)目兼而有之。

03污泥熱解面臨問(wèn)題及解決方案

目前，國(guó)內(nèi)也有一些污泥處理項(xiàng)目中用到熱解工藝。國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用包括武漢湯遜湖污泥項(xiàng)目、青島即墨污泥處置中心項(xiàng)目等。其中，部分項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)一些問(wèn)題，導(dǎo)致外界對(duì)于熱解工藝評(píng)價(jià)降低，進(jìn)而影響工藝的產(chǎn)業(yè)化推廣。

實(shí)際上，大多項(xiàng)目中出現(xiàn)的運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，原因在于對(duì)熱解工藝原理、過(guò)程控制、細(xì)節(jié)參數(shù)等了解不足。以最常見(jiàn)的兩個(gè)問(wèn)題——焦油及規(guī)模放大為例，我們來(lái)探討下問(wèn)題的正確解決方法。

中溫?zé)峤饨褂蛦?wèn)題

熱解過(guò)程的產(chǎn)液最佳溫度是500℃左右，產(chǎn)氣最佳溫度則在800℃以上。引出氣體過(guò)程溫度控制不當(dāng)，就容易在管道產(chǎn)生液體焦油，造成設(shè)備堵塞。因此，焦油問(wèn)題一直是熱解技術(shù)的重大瓶頸。我們專門去日本考察了相關(guān)設(shè)備，當(dāng)時(shí)日本廠家的工程師認(rèn)為：“熱解后的管道一定要短，長(zhǎng)了容易堵塞?！?/p>

設(shè)備單體規(guī)模放大問(wèn)題

熱解技術(shù)適用于中小型應(yīng)用場(chǎng)景。國(guó)際上，幾十噸的項(xiàng)目即是大型項(xiàng)目。而在我國(guó)，幾乎任何一個(gè)城市都是幾百噸的污泥產(chǎn)量，相關(guān)項(xiàng)目動(dòng)輒上千噸，在廣東甚至有了4000噸/日的污泥處理項(xiàng)目。因此，很多國(guó)內(nèi)的中小型場(chǎng)景對(duì)于國(guó)際來(lái)說(shuō)都稱得上“大型”。設(shè)備的最大單體規(guī)模，決定了其應(yīng)用定位。

外熱式反應(yīng)器以筒狀為主，放大的受限因素是換熱面積，要想將其單體規(guī)模放大，要么增加直徑、要么增加軸長(zhǎng)以增加污泥的接觸面積。然而，直徑過(guò)大會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)的物料受熱不充分，達(dá)不到氣化溫度要求；若增加軸長(zhǎng)，高溫又會(huì)使軸受熱變形。而若采用多級(jí)形式，設(shè)備又會(huì)太高。因此，目前外熱式反應(yīng)器的最大單體規(guī)模僅有100噸，難以突破。

解決方案

我們將反應(yīng)器設(shè)計(jì)思路從外熱式轉(zhuǎn)向內(nèi)熱式。內(nèi)熱式反應(yīng)器的單體規(guī)模由邊長(zhǎng)決定，且污泥發(fā)生熱解是通過(guò)熱解氣燃燒輻射加熱，因而矩形斷面沒(méi)有放大限制。

綜合以上思路，我們與日本開(kāi)展了技術(shù)合作，通過(guò)開(kāi)發(fā)內(nèi)熱式熱解新設(shè)備，一舉解決了多項(xiàng)問(wèn)題：

· 污泥區(qū)溫度400-500℃，氣體區(qū)溫度850-950℃，沒(méi)有液體焦油產(chǎn)生；

· 污泥發(fā)生熱解是通過(guò)熱解氣燃燒輻射加熱，矩形斷面沒(méi)有放大限制。

04熱解產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景（以活性炭在污水處理中應(yīng)用為例）

在清潔處理各類固體廢物之外，熱解技術(shù)更有其資源化屬性：可將有機(jī)質(zhì)變?yōu)榍鍧嵢細(xì)猓豢捎糜诘練?、玉米秸稈等生物質(zhì)的生物炭制備，以及活性炭的再生利用等領(lǐng)域。

熱解產(chǎn)物之一——活性炭，鏈接著一個(gè)隱性廣袤市場(chǎng)。近幾年我國(guó)活性炭平均價(jià)格整體呈現(xiàn)上漲態(tài)勢(shì)，每年有150—160億噸產(chǎn)能，其中有60億噸銷往國(guó)外，單價(jià)約8000-10000元/噸。其中，活性炭50%以上用在環(huán)保市場(chǎng)。污水、飲用水、大氣除臭等。因此，將熱解用于生物質(zhì)碳化以制備活性炭，有其天然優(yōu)勢(shì)。

利用熱解，還可實(shí)現(xiàn)活性炭再生。比如，用于活性炭再生的多段爐工藝分為干燥、熱解、活化三個(gè)階段，通過(guò)多段再生工藝，原是危廢屬性的廢棄活性炭可實(shí)現(xiàn)再生，并徹底解決衍生危廢問(wèn)題，每噸飽和活性炭吸附的有機(jī)物再生過(guò)程還可產(chǎn)生0.1噸蒸汽。

活性炭在污水處理中也有著廣泛應(yīng)用空間。在水處理領(lǐng)域，至少有四大污種的處理工藝與活性炭密切相關(guān)：一是高濃度污水中難降解有機(jī)物的吸附；二是采用芬頓塔的中高濃度廢水處理中，會(huì)產(chǎn)生大量化工廢水污泥（危廢），需要用熱解技術(shù)來(lái)解決；三是投料活性污泥工藝中，需要在PACT生化池中投加活性炭，起到加強(qiáng)生化系統(tǒng)處理效果的作用；四是新興污染物的處理，吸附其中的污染物。這四種工藝，衍生出很多應(yīng)用場(chǎng)景，為熱解工藝及其主要產(chǎn)品的應(yīng)用打開(kāi)了空間。

如在環(huán)興機(jī)械與清控公司合作的某個(gè)高鹽高濃度廢水（危廢）處理項(xiàng)目中，廢水來(lái)自染料化工企業(yè)，高鹽、高COD，B/C比極低，污水的可生化性差，幾乎無(wú)法采用傳統(tǒng)物化和生化的方法，因此采用活性炭吸附的方法去除COD，活性炭可以在吸附后再生。目前，該項(xiàng)目中的活性炭再生系統(tǒng)處理量為30噸/天（以進(jìn)料折干計(jì)），從最終效果來(lái)看，活性炭再生的炭損率控制在6.6%左右，低于設(shè)計(jì)要求（8%）。此外，如果不進(jìn)行再生，使用后的活性炭將作為危廢處理，僅危廢處理費(fèi)一項(xiàng)，該系統(tǒng)就節(jié)約了1.5億/年。

在中低濃度難降解廢水污泥處理方面也有著成功案例。在某個(gè)難降解染料行業(yè)廢水處理系統(tǒng)中，剩余污泥及芬頓污泥脫水后，泥餅干化儲(chǔ)存，該種污泥屬于化工企業(yè)固體危險(xiǎn)廢物，采用回轉(zhuǎn)窯工藝會(huì)帶來(lái)結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題。北京聯(lián)合環(huán)境采用內(nèi)熱式熱解工藝解決了該問(wèn)題，污泥經(jīng)過(guò)熱解后形成了還原為單質(zhì)鐵、四氧化三鐵等磁性物質(zhì)，易分離和實(shí)現(xiàn)資源化，能夠有效降低芬頓工藝成本。該工藝還在江蘇、浙江多個(gè)危廢污泥中得到了應(yīng)用。

綜合來(lái)看，對(duì)于固廢行業(yè)來(lái)說(shuō)，熱解技術(shù)是覆蓋多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的重大共性技術(shù)，具有清潔、資源化等諸多屬性。盡管當(dāng)前存在諸多誤解、誤讀、誤用，但其應(yīng)用效果及潛能正在被不斷驗(yàn)證，增強(qiáng)了我們對(duì)技術(shù)未來(lái)的信心。期待熱解能夠進(jìn)一步突破現(xiàn)有局限，實(shí)現(xiàn)更廣泛的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

編輯： 李丹