生活垃圾亚临界水解发电新技术应用展望

而水解燃料发电技术，生活垃圾不需要发酵，不需要配备储量5-9天的大型垃圾库（可能会按环评要求配置一个垃圾事故池），不需要滤出渗滤液，从而不需要配备大型的渗滤液处理系统，而且无论原生态垃圾含水率多少，都可直接进入反应釜进行水解反应，大大节省了相应的投资成本和运行成本。

2.生活垃圾水解后的热值没有损失

传统生活垃圾焚烧发电，发酵效果受季节温度、发酵时间、混合搅拌程度所左右，发酵后热值要么没有完全释放，要么在发酵过程中丧失一部分热值。而且发酵过程中滤出的渗滤液是一种高浓度有机废水，其中含有的热值也不能低估，如处理过程中产生的沼气、以及处理后浓缩液中含有的热值，这些热值损失都从一定程度上降低了原生态生活垃圾的固有热值，从而降低了相应的电能转换量。

而水解燃料发电技术，由于原生态垃圾直接进入水解反应釜，其中含有的所有热值，包括渗滤液中蕴含的热值，都被“压缩”在了产出物水解燃料中，过程没有任何热值损失环节，所以水解燃料发电技术的电能转换率更高，其“吨垃圾上网电量”也一定高于传统生活垃圾直燃发电技术。

3.臭味程度不一

传统生活垃圾入厂后在垃圾池中储存5-9天和发酵时产生的臭味阈值远远高于“水解生产线”1-2天（事故池）的臭味阈值。

另外，对于异地建设焚烧发电厂来讲，由于水解燃料没有任何异味，所以整个厂区没有任何臭味源，与常规燃煤火力发电厂完全相同，这在很大程度上避免了安全风险、环境污染风险和邻避效应风险。

4.焚烧炉型有重大区别

国内目前多数采用的生活垃圾焚烧炉为“炉排炉”，设备占地面积大、投资高、运行过程和运行参数（温度、压力、配风、燃烬率等）很难达到精细化调节，单炉处理规模最高也只能达到850吨/日。

而水解燃料发电技术，由于水解燃料本质上与煤炭雷同，所以“焚烧炉”选择方面没有特别要求，只要是火力发电常规锅炉，皆可以选用，技术成熟，投资节省，运行稳定，而且单台处理规模可做到远远大于850吨/日（原生垃圾）的水平。

5.发电效率重大区别

目前生活垃圾直燃发电采用锅和炉分体，传热损失较大，能量回收不充分，而且与常规火力发电相比，蒸发量和蒸汽参数仍然偏低，致使生活垃圾直燃发电全厂发电效率大约为22%。

而生活垃圾经水解转化成水解燃料后，可直接作为常规燃煤电厂的燃料。燃煤发电厂为锅炉一体，具有较高的热效率、蒸汽参数及发电效率，燃煤火电厂发电效率一般可达41%。

另外，尽管几个县城需要各自建设一条水解生产线，但却可以合并建设一座常规小火电，由传统垃圾发电的“1+1”模式改变为“N+1”模式，发电效率更高、同时避免了常规小型火电设备的重复投资与建设。

五、环境效益

传统生活垃圾焚烧发电，人们普遍比较关心的环境风险主要来自于：垃圾池大量臭味溢散；渗滤液处理不当或者雨季来临时渗滤液产量过多、处理不及时而产生的二次污染；沼气的产生多了一处危险源辨识点；烟气处理不当产生的污染物超标；设备运行过程处理不当而产生的二噁英超标等方面。

而水解燃料发电，配置的1-2天垃圾库仅用于环评要求的事故储存，不用于发酵，储存时间较短而产生的臭味量大大减少；而且渗滤液可用作水解过程的补充用水并参与其中的水解反应而全部消耗；针对产出物水解燃料，由于高温高压水解过程中把大量的高分子有机物（包括二噁英前驱物PCBs、含氯有机物等）断裂成低分子有机酸类，后续进入锅炉燃烧时，燃烧温度更高、燃烧更充分、二噁英生成条件受到极大限制，烟气处理负担较轻，综合环境风险极小，是一种典型的绿色无污染清洁焚烧发电方式，具备较好的环境效益和较为优良的环境友好性。

六、应用方向

1.水解燃料发电技术，为中小型县城提供了一种可行的、实用的生活垃圾清洁化减量处理方式：

对于原生垃圾处理量小于300吨/日的中小县城，多数选择放弃投资建设传统生活垃圾直燃发电厂，因为目前国家电价政策背景下所建立的财务模型达不到收益预期，而且国家政策明确表示不鼓励建设处理规模为300吨/日以下的垃圾焚烧发电厂[6]。

而水解燃料发电技术，由于水解过程和发电过程可以分隔开来，分隔距离甚至可以达到300公里，那么对于垃圾产生量较小的每个县城，仅考虑上马建设一条水解生产线即可，而产出物水解燃料由于体积大幅度压缩，运输条件等同于煤炭运输，所以可以运至区域范围内配套的一座常规火电厂去参与焚烧。从这个特征来看，水解燃料发电技术，实质上是提供了一种“周边几个中小县城水解处理、某一区域集中焚烧发电”的区域间共享共建崭新模式。

2.水解燃料发电技术，同样可以用作任何大型城市垃圾焚烧发电，而且由于“发电环节”等同于常规火电，所以机炉选型简单，也无需“几用几备”考虑，多大规模都可以上马一套机炉即可（停机检修时，水解过程可以持续生产运行）。考虑到目前国内大部分大型城市垃圾焚烧发电厂已经建成，全寿命周期较长，所以这项崭新技术在大型城市的推广应用可能会受到限制。

3.水解燃料发电技术也可作为传统生物质秸秆发电的替代方式，但投资收益效果仍跟传统技术一样，主要受制于秸秆燃料价格的不可控。

4.更小的县城如果暂时不具备“共享共建”条件，同样可以只建设一条亚临界水解生产线，产出物水解燃料供给周边燃煤火电厂参与耦合发电，也是另外一种可行的应用方向。

七、发展评估与政策建议

1.开发新型可持续能源已成为世界范围内最重要的课题之一。一方面，利用风能、太阳能、水能、地热能、海洋能等新型清洁能源，另一方面，从生物质及有机废物中获取能源，同样是寻求可持续能源的有效途径。生活垃圾中的大部分成份在本质上归属于“可再生生物质”，所以针对生活垃圾处理，在其彻底废弃前进行能源化利用（同时实现减量化目标），也是实现“可持续能源”的途径之一。

2.目前，在国内外，“亚临界水技术”的研究和应用开发方兴未艾，尤其在固废处理领域和高浓度、高污染有机废水处理领域，经常能看到最新的研究成果，目前这项技术用于生活垃圾处理和生物质秸秆处理领域，就是一种崭新的尝试和探索，并为我们提供了一种耳目一新的工艺系统和工业应用。同时，由于其生产过程的“清洁”属性、以及不受规模约束的“分散”属性，将来势必会成为固废处理领域的主流技术而得到大面积的推广、应用和发展。

全国目前有3000多个中小县城，大部分县域的垃圾产生量较小，传统垃圾直燃发电模式不适合在每个县城投资建设和运营，致使中小县城生活垃圾“减量化、无害化、资源化”目标难以实现，污染了大片土地资源和水域资源。而“垃圾水解发电技术”作为传统直燃发电的“清洁焚烧发电替代模式”，至少为国内众多中小县城找到了一种较为理想的解决途径，为此建议国家在政策考虑方面给予积极的引导、鼓励和支持。

参考文献

[1]关清卿，宁平，谷俊杰. 亚（超）临界水技术与原理[M].北京：冶金工业出版社.

[2]李灵军，蒋可. 国产多氯联苯及其焚烧烟灰中类二噁英多氯联苯测定[J]. 环境科学. 6（1995）：55-58 .

[3]Modell. Processing methods for the oxidation of organics in supercritical water [D]. US 4543190A.

[4]Siskin M,Katritzky A R.Reactivity of organic compounds in hot water:Geochemical and technological implications [J]. Science,254(1991):231-237.

[5]吉林省电力科学研究院.《测试报告》（编号：HXM20-2019 ）.

[6]国家发改委,住建部.《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》.

原文首发于《电力决策与舆情参考》2019年12月13日第47期