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《中國煤化工》
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垃圾制氫項目全球漸熱!
作者:鐘蕊 | 來源:國家煤化工網 | 時間:2021-10-18

9月14日,東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司(以下簡稱東方鍋爐)與重慶市潼南區人民政府簽訂垃圾發電耦合制氫及氫能示范項目合作意向書。此次簽約的是國內首個商業化垃圾制氫示范項目,建成后將在全國范圍內開創一條環保+氫能新的商業路徑。

目前,國內垃圾處理方式主要是填埋或者焚燒發電。我國城鎮生活垃圾焚燒最主要的技術是爐排爐和循環流化床爐焚燒。這兩種方式在運行過程中產生的化合物以及飛灰容易對環境造成二次污染,同時,項目選址落地也越來越困難。在此背景下,熱解氣化制氫技術作為一種新型的生活垃圾處理技術,逐漸受到重視。業內人士表示,對垃圾進行熱解氣化具有優異的環保特性,可以有效降低化合物生成量并減少飛灰排放量,有機物分解為簡單的氣體分子形成一氧化碳和氫氣,用作燃料或化工原料,實現生活垃圾處理的無害化、減量化和資源化。

據介紹,我國目前生活垃圾的平均含水量為50%~60%。過高的含水率不僅增加了垃圾焚燒企業后續煙氣治理的成本,還降低了垃圾的發電量。而在垃圾熱解氣化制氫過程中,垃圾的含水量不影響物料氣化,反而能夠提高合成氣中有效氣的含量。此外,城市生活垃圾中含有大量的碳氫化合物,是一種比煤等化石能源更適合氣化制氫的原料來源。

垃圾制氫的經濟效益如何?有人給記者算了一筆賬:目前每千克氫氣生產成本在合理的原材料價格和電價的前提下,煤制氫約10元/千克,天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫約17元/千克,工業副產氫回收提純約21元/千克,電解水制氫約30元/千克。而在不計算垃圾處理補貼的情況下,采用熱解氣化制氫技術,合成氣凈化、制備高純氫工段氫氣的成本為14.94元/千克,氣化工段純氫制造成本為13.8元/千克。因此,生活垃圾制備高純氫氣的總生產成本約28.74元/千克。在計算垃圾處理補貼的情況下,垃圾制氫的成本還會進一步下降。形成規模效應后,垃圾熱解氣化制氫的成本有望降到20元/千克以下,與天然氣制氫技術成本相當。由此可見,生活垃圾熱解氣化制氫技術很有應用潛力。

另外,相較化石能源制氫,生活垃圾制氫的原料來源更廣、碳排放更低,環保效益顯著。上述人士表示:“利用垃圾熱解氣化制氫,每噸氫氣減少的二氧化碳排放量約23~31噸。”

值得注意的是,德國、日本、美國等國家也都開始關注垃圾制氫,只不過具體工藝技術有所不同。

美國生物科技集團最近推出全新計劃,將在洛杉磯北部城市蘭開斯特創建世界最大規模的垃圾制氫廠。該廠可把廢棄塑膠、紙張、輪胎與紡織品轉化成氫氣,預計在明年底投運、2023年全面生產。該廠采用的技術是在高溫電漿炬中注入富氧氣體,讓廢棄物在氣化反應區域的催化室被分解成分子化合物,逐漸冷卻后生成富含氫氣的合成氣。集團預計,該廠每天可以制造11000千克綠氫,是現有綠色制氫廠的3倍以上,每生產1噸氫氣可減少23至31噸碳排放,其成本已經可與天然氣制氫媲美。據悉,該制氫廠還將幫助蘭開斯特每年省下210萬至320萬美元垃圾處理費用。

澳大利亞同樣在今年籌備其第一座垃圾制氫工廠。據悉,澳大利亞將通過移動噴射水平氣化技術,專注于生產供家庭使用的氫。該技術可以減少氫的存儲和運輸成本,破除阻礙氫成為零排放能源載體的主要障礙。

9月6日,全球領先工業氣體和工程公司德國林德公司宣布將在波蘭部署垃圾制氫工廠。該廠每天可將多達40噸的塑料垃圾轉化為58兆瓦時的可再生電力和清潔氫氣,為城市公交車、其他重型車輛和客車提供燃料。該項目目前正等待波蘭政府批準并提供相應資金。

9月23日,俄羅斯托木斯克理工大學宣布,開發出可以從固體廢物(木屑、煤粉、煤泥、舊輪胎)中獲取高含氫量(20%~40%)合成氣體的技術。此項技術以蒸汽熱轉換法為基礎。

日本今年計劃在東京灣附近興建一座垃圾制氫工廠,每天可處理1噸干污泥,生產40~50千克氫氣,足以為10輛乘用車提供燃料。目前,該工廠建設部分已經完工。據悉,除廢水、污泥外,該工廠還可處理塑料、紙張、城市固體垃圾和其他垃圾,將垃圾加熱至高溫,使其轉化為氣體,然后從中提取純氫。該設施通過閉環過程生產燃料。其工藝特點為以氧化鋁球為加熱載體,在熱解爐中將氧化鋁球加熱至高溫并使其與垃圾接觸,從而產生富含氫氣的氣體。


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