技 術 大 綱

1) 都 市 固 廢 焚 化 能 量 回 收
2) 都 市 固 廢 焚 燒 爐 類 型
3) 都 市 固 廢 氣 化
4) 氣 化 爐 類 型

熱 處 理 能 量 回 收 指 的 是 在 受 控 加 熱 的 情 況 下 從 有 機 固 廢 中 回 收 所 蘊 藏 的 能 量 。 熱 處 理 的 主 要 目 的 是 減 少 固 廢 的 體 積 , 而 回 收 的 能 量 只 是 副 產 品 。

熱 處 理 系 統 可 以 作 為 綜 合 固 廢 管 理 設 施 中 的 一 部 分 , 當 中 包 括 了 廢 物 回 收 設 備 作 為 預 處 理 系 統 。 廢 物 回 收 設 備 可 以 提 高 材 料 回 收 比 例 , 而 且 也 可 以 提 高 熱 處 理 過 程 的 總 效 率 。

都 市 固 廢 在 熱 處 理 能 量 回 收 系 統 中 , 通 過 不 同 的 技 術 如 固 廢 焚 化 和 固 廢 氣 化 等 方 法 , 達 到 產 熱 或 產 氣 的 效 果 。

1) 都 市 固 廢 焚 化 能 量 回 收

由 都 市 固 廢 焚 化 產 生 的 高 溫 煙 道 氣 體 , 其 熱 能 可 以 用 以 產 生 蒸 汽 以 推 動 渦 輪 發 電 機 發 電 。 現 代 化 的 廢 物 轉 化 能 源 設 施 多 採 用 綜 合 性 的 設 計 , 把 固 廢 焚 化 和 能 量 回 收 整 合 在 一 起 。

下 圖 示 意 了 固 廢 焚 化 能 量 回 收 綜 合 設 施 的 基 本 流 程 。
固廢焚化能量回收綜合設施的基本流程。 以上文字說明這張圖片。


固 廢 焚 化 通 常 可 以 縮 減 廢 物 體 積 達 90 % , 因 此 固 廢 焚 化 設 施 主 要 功 能 是 作 為 固 廢 處 理 設 施 , 而 不 只 是 作 為 可 再 生 能 源 設 施 。

2) 都 市 固 廢 焚 化 系 統 的 類 型

固 廢 焚 燒 系 統 可 以 根 據 燃 料 預 處 理 步 驟 以 及 固 廢 焚 化 燒 方 式 分 為 混 燃 式 焚 化 爐 和 廢 物 衍 生 燃 料 焚 化 爐 。

混 燃 式 焚 化 爐
這 類 系 統 中 , 固 廢 直 接 在 爐 膛 中 焚 燒 而 無 需 經 過 預 處 理 階 段 。 爐 膛 的 設 計 包 括 預 熱 乾 燥 區 、 主 燃 區 和 燃 燼 區 , 每 個 區 都 有 不 同 的 進 氣 量 需 求 。

由 於 固 廢 成 分 具 有 不 同 質 特 性 , 爐 中 的 焚 燒 環 境 設 計 必 須 能 夠 適 應 不 同 固 廢 成 分 的 特 徵 。 而 從 另 一 角 度 看 , 由 於 固 廢 無 須 在 焚 化 前 進 行 預 處 理 , 所 以 此 技 術 比 起 廢 物 衍 生 燃 料 焚 化 系 統 能 夠 節 省 用 地 。 另 外 , 混 燃 式 焚 化 爐 的 總 灰 渣 也 比 較 少 。

廢 物 衍 生 燃 料 ( RDF ) 焚 化 爐
通 過 分 揀 出 固 廢 中 的 可 燃 物 和 不 可 燃 物 , RDF 焚 化 爐 所 用 的 廢 衍 生 燃 料 成 分 比 較 一 致 。 在 分 揀 過 程 中 , 可 以 回 收 部 分 有 用 的 物 料 。

由 於 分 揀 後 燃 料 的 成 分 比 較 一 致 , 焚 化 爐 的 成 本 可 以 降 低 。 而 且 由 於 煙 道 氣 量 較 少 , 空 氣 污 染 控 制 設 備 成 本 也 會 降 低 。 不 過 , 廢 物 衍 生 燃 料 焚 化 需 要 固 廢 預 處 理 工 序 , 因 此 需 要 的 額 外 土 地 和 額 外 投 資 , 而 且 最 終 送 去 堆 填 的 廢 物 量 也 比 較 多 一 些 。

3) 都 市 固 廢 氣 化

除 了 焚 化 技 術 外 , 另 外 一 個 從 有 機 物 中 回 收 能 量 的 熱 處 理 方 法 是 氣 化 。 氣 化 過 程 是 在 受 控 加 熱 的 情 況 下 , 把 含 碳 物 質 變 成 高 能 量 合 成 氣 , 合 成 氣 主 要 成 分 是 一 氧 化 碳 和 氫 氣 。

都 市 固 廢 須 要 經 過 預 處 理 程 序 才 進 行 氣 化 , 預 處 理 程 序 包 括 : 分 揀 無 機 廢 物 , 和 控 制 廢 物 燃 料 的 體 積 和 濕 度 。

都 市 固 廢 氣 化 涉 及 幾 個 過 程 : 高 溫 分 解 、 氧 化 和 還 原 。

高 溫 分 解
高 溫 分 解 過 程 中 , 有 機 物 在 無 氧 環 境 下 , 通 過 熱 分 解 和 凝 結 等 反 應 , 分 解 成 為 氣 態 、 液 態 和 固 態 。 高 溫 分 解 一 般 在 攝 氏 400 度 到 攝 氏 600 度 之 間 發 生 。 高 溫 分 解 的 產 物 包 括 :
1) 含 有 氫 氣 、 一 氧 化 碳 、 甲 烷 和 其 他 碳 氫 化 合 物 的 氣 體 ;
2) 室 溫 下 液 態 的 焦 油 ;
3) 由 接 近 純 碳 和 進 入 系 統 的 其 他 惰 性 物 質 所 組 成 的 焦 碳 。

高 溫 分 解 可 以 獨 立 作 為 固 廢 管 理 措 施 , 固 廢 經 過 此 過 程 , 體 積 大 幅 減 少 , 並 產 生 各 種 燃 料 作 為 副 產 品 。 高 溫 分 解 其 中 一 個 應 用 是 用 作 生 物 質 液 化 , 如 下 圖 所 示 , 這 種 技 術 曾 在 美 國 試 用 。

高 溫 分 解 生 物 質 液 化 過 程

高溫分解生物質液化過程。 以上文字說明這張圖片。

﹝ 上 圖 來 源 : 美 國 能 源 部 網 站 ﹞

氧 化 階 段 ( 焚 燒 階 段 )
在 氧 化 階 段 , 系 統 中 的 氧 氣 把 高 溫 分 解 反 應 所 產 生 的 氣 態 和 液 態 產 物 氧 化 , 成 為 二 氧 化 碳 和 一 氧 化 碳 。 焚 燒 階 段 產 生 的 能 量 可 作 為 還 原 階 段 ( 氣 化 ) 所 需 的 能 源 。

還 原 階 段 ( 氣 化 階 段 )
在 還 原 階 段 , 高 溫 分 解 反 應 產 生 的 焦 碳 被 加 熱 , 產 生 以 一 氧 化 碳 和 氫 氣 為 主 要 成 分 的 合 成 氣 。 這 種 氣 體 產 物 在 淨 化 後 , 可 用 於 燃 氣 引 擎 或 燃 氣 渦 輪 以 作 發 電 。 .

4) 氣 化 爐 類 型

氣 化 技 術 目 前 仍 在 開 發 階 段 。 固 定 床 氣 化 爐 屬 於 小 型 設 施 , 通 常 有 兩 種 類 型 , 分 別 為 降 流 式 ( <2 兆 瓦 ) 和 升 流 式 ( <10 兆 瓦 ) 。 流 化 床 氣 化 爐 的 發 電 能 力 可 以 由 數 百 千 瓦 到 數 百 兆 瓦 。 還 有 另 外 一 種 氣 化 爐 技 術 , 名 為 夾 帶 流 式 氣 化 爐 , 由 於 開 發 成 本 較 高 , 因 而 開 發 進 展 較 慢 。

固 定 床 氣 化 爐

固 定 床 氣 化 爐 中 , 物 料 從 氣 化 爐 頂 部 以 固 體 形 式 輸 入 , 並 在 氣 化 爐 中 經 過 不 同 的 反 應 階 段 。 氣 化 爐 的 設 計 還 可 以 根 據 廢 物 燃 料 和 空 氣 的 流 動 方 向 , 分 為 升 流 式 氣 化 爐 和 降 流 式 氣 化 爐 。

  • 在 升 流 式 氣 化 爐 中 , 廢 物 燃 料 和 空 氣 分 別 從 頂 部 和 底 部 送 入 。 流 過 加 熱 區 的 空 氣 量 , 不 足 以 支 援 廢 物 燃 料 完 全 燃 燒 , 但 卻 足 以 燃 燒 一 部 分 物 料 , 使 得 剩 餘 物 料 的 溫 度 升 至 高 溫 分 解 反 應 所 需 的 溫 度 , 氣 體 最 後 從 氣 化 爐 頂 部 離 開 。
     
  • 在 降 流 式 氣 化 爐 中 , 空 氣 與 廢 物 燃 料 一 起 從 頂 部 進 入 氣 化 區 , 所 產 生 的 氣 體 按 順 序 通 過 高 溫 分 解 區 、 氧 化 區 和 還 原 區 。 氣 體 最 後 從 氣 化 爐 底 部 離 開 。

流 化 床 氣 化 爐

流 化 床 氣 化 爐 中 , 空 氣 和 物 料 在 一 層 炙 熱 的 固 體 材 料 ( 如 砂 石 ) 上 混 合 。 混 合 物 在 固 體 材 料 床 上 懸 浮 , 就 像 流 體 一 樣 。 流 化 床 中 溫 度 比 較 一 致 , 因 此 沒 有 高 溫 分 解 區 、 氧 化 區 和 還 原 區 的 區 分 。 這 使 得 焚 燒 過 程 在 穩 定 的 溫 度 下 進 行 , 從 而 保 證 焚 燒 的 最 佳 效 果 。

   
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