一、能量回收技术
由于废旧农膜的热值较高(43022~45345kJ/kg),焚烧处理能对废旧农膜的热能进行能量回收。焚烧可大幅减少废旧地膜的堆积量,可减容90%~95%,有效实现废旧农膜的减量化。但废旧农膜还含有少量卤素元素,燃烧时会产生有害物质,造成二次污染,减少污染物的排放是该技术突破的重点方向。
目前使用的能量回收技术有专用焚烧炉回收法、高炉喷吹法、制作垃圾固形燃料法。
(一)专用焚烧炉回收法
废旧农膜焚烧时温度较高,需要使用专门的焚烧炉,专用焚烧炉具有温度高、燃烧完全、无有害气体排出、废水排放符合环保条件的优点。
工艺流程如下:
将残碎农用地膜混至生活垃圾交至各乡镇的垃圾中转站,经垃圾运输车运至垃圾焚烧发电厂,称量计量后卸至密闭垃圾仓,通过垃圾仓上方垃圾吊对其进行吊抓、搬运、搅拌、堆料处理,经给料斗进入焚烧炉排,交替运动的炉排使垃圾得到充分搅拌和翻滚,达到完全燃烧的目的,烧透渣滓通过自身重力和炉排的推动力向前前进,直至排入渣池。炉渣可筑路、制砖或填埋。当垃圾的热值较低而无法达到850℃以上的燃烧温度时,根据焚烧炉内测温装置反馈信息,装置自动投入运行,投入辅助助燃料,确保焚烧烟气温度达到850℃以上并停留至少2s。垃圾焚烧炉和余热锅炉将烟气热量转换为中温中压的过热蒸汽,驱动汽轮发电机组做功,将热能转为电能,生产出来的电能并入国家电网(图5-4)。

图5-4 垃圾焚烧发电简易工艺流程图
1—卸料平台;2—垃圾仓;3—吊机控制室;4—垃圾吊;5—垃圾给料斗;6—给料炉排;
7—送风机;8—焚烧炉;9—一次风入口;10—全热锅炉;11—脱酸反应塔;12—石灰仓;
13—活性炭仓;14—布袋除尘器;15—引风机;16—烟囱;17—汽车机;18—发电机;
19—除渣机;20—渗滤液收集池;22—灰仓;23—抓吊;24—石灰仓
(二)高炉喷吹法
高炉喷吹法是指利用高炉独特的高温、高还原性环境,以废旧农膜为原料造粒作为一种燃料喷入高炉中,替代焦炭或者煤粉作为燃烧物的一种新方法。它不仅充分实现了废旧农膜的资源回收和再利用,节约了煤炭资源,而且还具有能量利用率高、处理后无污染的优点,该项技术的诞生为废旧农膜清洁化利用提供了新方法,为“白色污染”抑制开辟了新路径,在当前节能减排、发展低碳经济的大形势下,具有极大的示范意义。德国最先开展该项技术的研究开发工作,日本紧随其后,随着该项技术的日趋成熟,我国的许多钢铁企业(例如宝钢、鞍钢)都将这一技术应用到实际生产中。
将废旧地膜经过处理后作为高炉喷吹的燃料,取得的经济效益十分显著。废旧农膜在焚化炉中进行焚烧,产生的热能供热和发电时的热利用率也仅为30%~40%,而高炉喷吹法的热利用率高达80%,废旧农用地膜在高炉中的发热值高于煤粉40%~50%,其与煤粉的置换比为1.2,当前我国每年生产的农用地膜都高于75万t,以使用量70%换算成相同数量的煤炭进行计算,可替代63万t煤,经济效益十分可观。
(三)制作垃圾固形燃料法(RDF)
垃圾固形燃料RDF(Refuse Derived Fuel)是指以包括废旧地膜在内的废塑料为主,配合其他可燃垃圾如纤维、橡胶、废纸、木屑、食物废料等混杂制成固形燃料。这种固形燃料便于贮存、运输,可作为锅炉和工业窑炉的燃料。RDF燃烧时的排放物可直接排放,无需附设气体净化设备,是十分清洁的能源。燃烧后的灰渣还能成为制造水泥的有效成分,无需填埋,为垃圾的资源化处理拓宽了道路,符合当前注重资源回收、注重环境保护的趋势。RDF技术与焚烧技术相比,不受场地规模限制,可在中、小型垃圾厂分散制造后再收集起来进行高效利用。目前美国、日本都已开始大范围地建设RDF发电站,日本政府极其重视RDF利用技术,把它作为国家推广的垃圾处理方向。