渠江源村位于新化縣西南部雪峰山主脈深處的奉家鎮，坐落于紫鵲界景區和桃花源景區及紅二軍團司令部舊址的中心地段。渠江源村由原川坳村、大橋村合并而成，村委會(huì )位于原原川坳村及大橋村的中間交界處。全村共31個(gè)村民小組，598戶(hù)、2242人，外出打工就學(xué)442人，常住人口1800人。

      全村總面積37890畝（耕地面積2440畝，山林35445畝），共有茶園面積8000畝，是歷史貢茶“渠江薄片、貢芽茶、土貢芽茶、奉家米茶”產(chǎn)區，有深厚的茶文化底蘊；在省內茶博會(huì )數次榮獲金獎殊榮，是省級“一村一品”示范村，和市級美麗鄉村示范村。

     渠江源村系AAA景區“渠江源茶文化主題公園”所在村，村內有數家注冊企業(yè)，其中紫金茶葉科技發(fā)展有限公司、桃花源農業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司、春滿(mǎn)園農業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司等為代表的茶葉產(chǎn)業(yè)群，創(chuàng )建了渠江貢、渠江紅、十八紅、濛耳茶等一批名優(yōu)茶品牌，是新化紅茶的核心產(chǎn)地。除此外，村內還有3家茶葉種植專(zhuān)業(yè)合作社，2家中藥材種植合作社，1家有機蔬菜合作社，還有奉氏古方豆制品加工廠(chǎng)和土雞養殖專(zhuān)業(yè)合作社。旅游配套設施有世外山居接待中心、紫金莊園及26家農家樂(lè )，旅游接待能力600人。

     渠江源村垃圾處理和雙碳建設目標：⑴解決垃圾無(wú)害化處理問(wèn)題；⑵開(kāi)發(fā)能源綜合利用；⑶試點(diǎn)生產(chǎn)碳基原料、竹木碳和竹木活性碳；⑷探索碳減排產(chǎn)業(yè)化；⑸建設成為婁底市的垃圾裂解氣化處理及資源綜合利用示范基地。

渠江源村垃圾無(wú)害化處理方案
     由廣東星源環(huán)保設備有限公司采用新型垃圾裂解氣化技術(shù)承建的垃圾處理站，可以很好地解決渠江源村的垃圾無(wú)害化處理難題。

    

⑴技術(shù)原理

裂解氣化是基礎的技術(shù)原理。裂解氣化是在不完全燃燒條件下（通過(guò)限氧完成），將垃圾加熱，使垃圾中的有機碳氫化合物發(fā)生裂解反應，變成含有CO、H2、CH₄等可燃氣體的混合氣體；混合氣體產(chǎn)生后隨即燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫將混合氣體中的有害物質(zhì)有效分解，垃圾處理無(wú)害化率100%，并產(chǎn)生可以再次利用的熱能。

金屬、玻璃、水泥、陶瓷不能發(fā)生氣化反應，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單篩選生活混合垃圾處理后減量率可達到95%；由于垃圾氣化過(guò)程不使用任何輔助能源、二噁英可以有效控制（下面詳細介紹）、需要處理的尾氣不同于垃圾焚燒產(chǎn)生的煙塵，因此垃圾處理的運營(yíng)成本大幅降低。

實(shí)際操作中，氣化和裂解反應沒(méi)有明顯的界限。表現為：干燥、熱解、氧化、還原，四個(gè)反應過(guò)程。

干燥。氣化爐最上層為干燥層，垃圾加入后處于干燥區，垃圾在這里同下面三個(gè)反應區生成的熱氣體進(jìn)行換熱，使垃圾的水分蒸發(fā)，該層溫度為50℃-250℃。干燥層的產(chǎn)物為干燥垃圾和水蒸氣，水蒸氣隨著(zhù)下面三個(gè)反應區的產(chǎn)熱排出氣化爐，干燥垃圾落入熱解區。

熱裂解。垃圾向下運行進(jìn)入熱解區，同時(shí)將垃圾加熱，垃圾受熱發(fā)生熱裂解反應，其溫度區間為250℃-700℃。通過(guò)熱解反應，垃圾中大部分的揮發(fā)分從固體中分離出去，在500℃-600℃時(shí)基本完成。熱解區的主要產(chǎn)物為灰渣、氫氣、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、焦油及其它烴類(lèi)物質(zhì)等。

還原。在還原區已沒(méi)有氧氣存在。在氧化反應中生成的CO2在這里同碳及水蒸氣發(fā)生還原反應，生成一氧化碳和氫氣。由于還原反應是吸熱反應，還原區的溫度比氧化區低，為700℃-900℃。還原區的主要產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂。

氧化。氧化層的溫度區間為900℃-1300℃。熱裂解的剩余渣與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈反應，釋放大量熱量。由于是限氧燃燒，氧氣的供給是不充分的，因而不完全燃燒反應同時(shí)發(fā)生，生成一氧化碳，同時(shí)釋放熱量。在氧化區，溫度可達1300℃，為還原區的還原反應、垃圾裂解和干燥提供熱源。在氧化區生成的CO、CO₂進(jìn)入氣化爐的還原區，灰分（約占干基垃圾的3%-5%）落入下部。

裂解氣化實(shí)際上總是兼有燃料的干燥裂解過(guò)程。在實(shí)際反應過(guò)程中，上述四個(gè)過(guò)程沒(méi)有明確的邊界，是相互滲透和交錯的。在氣化爐出口，產(chǎn)出的氣體成分主要都是為CO、CO₂、H₂、CH₄、N₂、焦油和其它芳烴類(lèi)氣體，還有水蒸氣和少量灰分，一般含量為CO占30%左右、H₂占5%-10%，CH₄占比1%。

 

⑵技術(shù)特點(diǎn)

新型垃圾裂解氣化技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

①垃圾分解（裂解氣化）產(chǎn)生的混合燃氣質(zhì)量好，可自燃。

②垃圾分解過(guò)程自供能，穩定性好，不需要人為干預，垃圾處理過(guò)程運行成本低。

③裂解過(guò)程采用內加熱，簡(jiǎn)單實(shí)用。

④濕垃圾可以直接進(jìn)行裂解氣化處理，很適合于處理鄉村垃圾。

⑤垃圾裂解氣化過(guò)程不產(chǎn)生二惡英。

⑥混合燃氣在燃氣灶內燃燒充分，環(huán)保效果好。

⑦燃氣燃燒產(chǎn)生的熱能配套鍋爐、熱風(fēng)箱、多孔燃氣灶等，能源利用價(jià)值高達70%。

⑧垃圾處理范圍廣，既可以處理農林木廢棄物（秸稈）、生活垃圾，又可以處理部分工業(yè)垃圾和危廢。

垃圾處理過(guò)程有如下明顯的效果：最大限度減少垃圾的體積和重量；有效破壞垃圾中有毒有害成分；能將所有垃圾灰化和毀形；不需要將垃圾粉碎和干燥脫水；不需要將垃圾分類(lèi)處理；不產(chǎn)生揮發(fā)性有機物；方便進(jìn)行熱能利用。

項目特點(diǎn)：

①對垃圾進(jìn)行就地、即時(shí)處理，減少運輸費用。

②垃圾處理過(guò)程防止二噁英污染環(huán)境。

③達到較高環(huán)保要求的處理成本低于150元/噸，其他間接成本少。

④安全性較好：爐體采用沙密封，爐內處于正常壓力甚至負壓狀態(tài)。

⑤操作簡(jiǎn)單，安全，人工費用少。

⑥燃氣二次燃燒產(chǎn)生的熱能容易進(jìn)行利用。

⑦垃圾處理不會(huì )排放廢水。

垃圾“裸機”處理表征可以做到“五無(wú)”：無(wú)污水、無(wú)焦油排放，尾氣無(wú)灰塵、無(wú)黑煙、無(wú)異味，不產(chǎn)生二噁英。

 

圖1、垃圾裂解氣化裝備安裝現場(chǎng)

 

⑷二惡英類(lèi)物質(zhì)控制方法

    涉及一定溫度的垃圾處理，如焚燒、熱解、熱消解等，都會(huì )面臨二噁英類(lèi)物質(zhì)如何控制的問(wèn)題。它不僅影響到垃圾處理的直接成本，更對垃圾處理地是否存在被二次污染的風(fēng)險至關(guān)重要。

①二噁英類(lèi)物質(zhì)的生成條件

二噁英類(lèi)物質(zhì)生成需要同時(shí)滿(mǎn)足五個(gè)條件：①有苯環(huán)分子；②有氧原子參與反應；③氯原子參與反應；④適宜的溫度，250～650℃；⑤金屬顆粒（灰塵）作催化劑。

 

二噁英類(lèi)物質(zhì)生成與溫度的關(guān)系：

溫度是影響二噁英生成的重要因素。250℃以下，二噁英不產(chǎn)生；250℃以上，二噁英迅速增加，至450℃達到峰值；溫度繼續升高，二噁英增速下降，600℃以上二噁英不再增加。溫度超過(guò)700℃，二噁英開(kāi)始分解，溫度超過(guò)850℃、與氧氣混合，停留2秒，二噁英全部氧化分解；溫度超過(guò)1000℃，二噁英0.1秒以?xún)瓤扇垦趸纸狻?/font>

②二噁英污染的控制方法

裂解氣化技術(shù)從技術(shù)原理和工藝上控制了二噁英類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生，具體方法：（1）氣化過(guò)程是一種限氧反應，氣化過(guò)程無(wú)飛灰產(chǎn)生，避免了金屬顆粒通過(guò)灰塵發(fā)揮催化劑的作用，將二噁英生成的必要條件控制在最低，使垃圾氣化后的混合氣體和殘余底渣的二噁英含量極低；（2）垃圾氣化后形成的混合氣體隨產(chǎn)生隨燃燒，燃燒溫度900-1000℃，混合氣體中殘留的微量二噁英被完全分解；（3）垃圾氣化后的底渣長(cháng)時(shí)間處于900℃以上的氧化層，底渣中殘留的微量二噁英被完全分解；（4）垃圾處理過(guò)程中無(wú)飛灰產(chǎn)生，避免了由飛灰造成的二噁英污染。

③檢測數據

2015年10月23日“中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所分析檢測中心”出具的《檢測報告》顯示：送檢的三種物料經(jīng)氣化裂解技術(shù)處理二噁英類(lèi)物質(zhì)檢測符合國家標準。（1）污泥成型料，構成：污泥成型料70%，樹(shù)葉廢木材等生物質(zhì)料15%，生活垃圾15%，處理過(guò)程二噁英類(lèi)物質(zhì)檢測值0.021ng/m³符合國家1.0ng/m³遠的標準；（2）混合生活垃圾，構成：生活垃圾60%，卷煙殘廢物10%，樹(shù)葉廢木材等生物質(zhì)料10%，診所醫療廢棄物10%，污泥成型料10%，處理過(guò)程二噁英類(lèi)物質(zhì)檢測值0.043ng/m³符合國家1.0ng/m³遠的標準；（3）普通生活垃圾（隨機抽取），處理過(guò)程二噁英類(lèi)物質(zhì)檢測值0.045ng/m³符合國家1.0ng/m³遠的標準。

裂解氣化技術(shù)對垃圾處理二噁英類(lèi)物質(zhì)的有效控制，使以裂解氣化技術(shù)為基礎的垃圾處理工藝在降低垃圾處理成本和防止垃圾處理二次污染方面具有很大優(yōu)勢。

⑸垃圾裂解氣化處理方案

依據垃圾裂解氣化技術(shù)特征和渠江源村的地理和人口實(shí)際，制訂渠江源村全境垃圾裂解氣化處理方案，處理全村境內的所有生產(chǎn)性垃圾和生活垃圾，做到全村垃圾處理全覆蓋，從根本上徹底解決渠江源村全境垃圾處理難題。

渠江源村常住人口1800人，需要處理的垃圾量按0.8kg/人計算，全村每天產(chǎn)生垃圾量約1.5噸（5立方），規劃垃圾最大處理量為5噸，處理裝置1套：

①垃圾氣化裂解成套裝備。包括裂解爐、高效燃氣灶、水冷箱、旋流噴淋塔等4個(gè)主要裝置，有效容積4立方處理，重點(diǎn)偏向于處理難度較大的塑料垃圾。本裝備還可用于加工碳基原料減少碳排放，發(fā)展雙碳經(jīng)濟。

②垃圾風(fēng)選裝置：主要用于生活垃圾的分選，分離有機物和無(wú)機物。

③垃圾撕碎裝置：針對生活垃圾袋裝情況以及大型垃圾進(jìn)行破碎。

④垃圾烘干房：利用垃圾氣化余熱對垃圾進(jìn)行烘干減少垃圾含水量。

⑤除鐵裝置：利用除鐵技術(shù)分離出生活垃圾中金屬物，進(jìn)行回收利用。