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《中国煤化工》
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垃圾制氢项目全球渐热!
作者:钟蕊 | 来源:国家煤化工网 | 时间:2021-10-18

9月14日,东方电气集团东方锅炉股份有限公司(以下简称东方锅炉)与重庆市潼南区人民政府签订垃圾发电耦合制氢及氢能示范项目合作意向书。此次签约的是国内首个商业化垃圾制氢示范项目,建成后将在全国范围内开创一条环保+氢能新的商业路径。

目前,国内垃圾处理方式主要是填埋或者焚烧发电。我国城镇生活垃圾焚烧最主要的技术是炉排炉和循环流化床炉焚烧。这两种方式在运行过程中产生的化合物以及飞灰容易对环境造成二次污染,同时,项目选址落地也越来越困难。在此背景下,热解气化制氢技术作为一种新型的生活垃圾处理技术,逐渐受到重视。业内人士表示,对垃圾进行热解气化具有优异的环保特性,可以有效降低化合物生成量并减少飞灰排放量,有机物分解为简单的气体分子形成一氧化碳和氢气,用作燃料或化工原料,实现生活垃圾处理的无害化、减量化和资源化。

据介绍,我国目前生活垃圾的平均含水量为50%~60%。过高的含水率不仅增加了垃圾焚烧企业后续烟气治理的成本,还降低了垃圾的发电量。而在垃圾热解气化制氢过程中,垃圾的含水量不影响物料气化,反而能够提高合成气中有效气的含量。此外,城市生活垃圾中含有大量的碳氢化合物,是一种比煤等化石能源更适合气化制氢的原料来源。

垃圾制氢的经济效益如何?有人给记者算了一笔账:目前每千克氢气生产成本在合理的原材料价格和电价的前提下,煤制氢约10元/千克,天然气、石脑油、重油、甲醇制氢约17元/千克,工业副产氢回收提纯约21元/千克,电解水制氢约30元/千克。而在不计算垃圾处理补贴的情况下,采用热解气化制氢技术,合成气净化、制备高纯氢工段氢气的成本为14.94元/千克,气化工段纯氢制造成本为13.8元/千克。因此,生活垃圾制备高纯氢气的总生产成本约28.74元/千克。在计算垃圾处理补贴的情况下,垃圾制氢的成本还会进一步下降。形成规模效应后,垃圾热解气化制氢的成本有望降到20元/千克以下,与天然气制氢技术成本相当。由此可见,生活垃圾热解气化制氢技术很有应用潜力。

另外,相较化石能源制氢,生活垃圾制氢的原料来源更广、碳排放更低,环保效益显著。上述人士表示:“利用垃圾热解气化制氢,每吨氢气减少的二氧化碳排放量约23~31吨。”

值得注意的是,德国、日本、美国等国家也都开始关注垃圾制氢,只不过具体工艺技术有所不同。

美国生物科技集团最近推出全新计划,将在洛杉矶北部城市兰开斯特创建世界最大规模的垃圾制氢厂。该厂可把废弃塑胶、纸张、轮胎与纺织品转化成氢气,预计在明年底投运、2023年全面生产。该厂采用的技术是在高温电浆炬中注入富氧气体,让废弃物在气化反应区域的催化室被分解成分子化合物,逐渐冷却后生成富含氢气的合成气。集团预计,该厂每天可以制造11000千克绿氢,是现有绿色制氢厂的3倍以上,每生产1吨氢气可减少23至31吨碳排放,其成本已经可与天然气制氢媲美。据悉,该制氢厂还将帮助兰开斯特每年省下210万至320万美元垃圾处理费用。

澳大利亚同样在今年筹备其第一座垃圾制氢工厂。据悉,澳大利亚将通过移动喷射水平气化技术,专注于生产供家庭使用的氢。该技术可以减少氢的存储和运输成本,破除阻碍氢成为零排放能源载体的主要障碍。

9月6日,全球领先工业气体和工程公司德国林德公司宣布将在波兰部署垃圾制氢工厂。该厂每天可将多达40吨的塑料垃圾转化为58兆瓦时的可再生电力和清洁氢气,为城市公交车、其他重型车辆和客车提供燃料。该项目目前正等待波兰政府批准并提供相应资金。

9月23日,俄罗斯托木斯克理工大学宣布,开发出可以从固体废物(木屑、煤粉、煤泥、旧轮胎)中获取高含氢量(20%~40%)合成气体的技术。此项技术以蒸汽热转换法为基础。

日本今年计划在东京湾附近兴建一座垃圾制氢工厂,每天可处理1吨干污泥,生产40~50千克氢气,足以为10辆乘用车提供燃料。目前,该工厂建设部分已经完工。据悉,除废水、污泥外,该工厂还可处理塑料、纸张、城市固体垃圾和其他垃圾,将垃圾加热至高温,使其转化为气体,然后从中提取纯氢。该设施通过闭环过程生产燃料。其工艺特点为以氧化铝球为加热载体,在热解炉中将氧化铝球加热至高温并使其与垃圾接触,从而产生富含氢气的气体。


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