安徽省攻关计划项目申报书.doc

领域方向及编号 安徽省科技计划项目申报书项 目 名 称： 小城市垃圾气化焚烧综合利用 成套技术与设备研发 申 报 单 位（公章）： 主 管 部 门： 通 讯 地 址： 联系人、电话： 申 报 日 期： 安徽省科学技术厅制 二一年编 写 说 明 1、本申报书适用于申报安徽省科技厅科技计划项目时使用，经主管部门审查签署意见并加盖公章后报送。 2、申报单位指项目第一承担单位。 3、主管部门指申报单位的所在市科技局或归口管理部门。 4、文本规格为A4开，封面格式不变，正文一律用小4号宋体字打印，标题用小4号黑体字打印。一式四份。 项目申报书编写提纲一、 项目概述 随着经济的高速发展，人民生活水平的迅速提高，城市化进程的不断加快，城市生活垃圾产生量逐年增加。目前我国城市人均生活垃圾产生量已达350公斤/年左右。全国城市生活垃圾存量约为60多亿吨，并仍在逐年增加，占地面积已超过5亿立方米，全国垃圾围城现象普遍存在，城市生活垃圾已成为我国城市最严重的污染之一。 中华人民共和国固体废物污染环境防治法中明确提出，对固体废物污染防治实行无害化、减量化、资源化的原则。城市生活垃圾的无害化、资源化、减量化处理，是关系到保护和改善国民生活、生态环境、防治污染、改善传统发展模式，使国民经济发展与环境保护相协调，实现可持续发展的重要内容之一。目前，我国大中型城市生活垃圾焚烧发电技术已经成熟，截至到2010年3月份，全国已建和在建的垃圾焚烧发电项目共178个，其中已经建成投产项目80个，在建项目98个。但垃圾焚烧发电项目投资大，投资强度为50万/吨、天，且对垃圾处理量有一定规模要求，一般每天垃圾量低于600吨的不适宜于建设垃圾焚烧发电项目。按照我国城市生活垃圾人均产生平均标准，每天600吨垃圾，相等于城市人口60万左右。同时垃圾焚烧发电要求地方政府垃圾补助费每吨不低于70元，给大多数不发达城市财政带来困难。因此，广大中小城市不适合采用先进的垃圾焚烧发电技术，除了卫生填埋技术之外，中小城市生活垃圾缺乏合适的无害化处理技术。按照2010年国家统计资料，全国664个设市城市中，人口在50万以下中小城市有578座，占城市总数的87%以上，这些城市每天垃圾产生量低于500吨，另外全国有1561个县城，人口规模在10万人以下，每天产生垃圾量在100吨以下，在经济发达地区还有众多的小集镇，人口5万人以下，每天产生垃圾量在50吨以下，粗略估计，全国需要50吨500吨小型垃圾处理设施至少超过3000个，涉及投资近千亿元。本研究课题正是针对中小城市生活垃圾处理市场，研究一套经济、适用、无害化、减量化、资源化垃圾处理技术及成套设备，目标是使每天垃圾产生量在50吨500吨之间的中小城市、县城、较大的集镇都能采用先进的垃圾处理技术处理生活垃圾，弥补除了卫生填埋没有技术的困境，让垃圾无害化处理率更高，垃圾处理过程更环保。 二、 国内外研究现状和发展趋势 目前国内外生活垃圾主要采用的处理方法有四种: 卫生填埋法、堆肥处理法、焚烧法、综合处理。1、卫生填埋法 将运送到填埋场的生活垃圾摊铺- 压实- 再摊铺- 再压实, 依次循环操作, 当天填埋作业结束后及时覆土, 在压实过程中根据实际情况进行消毒, 以抑制蚊蝇鼠害的繁衍。同时对垃圾填埋场在水平方向和垂直方向分别进行防渗处理, 并将垃圾渗滤液及填埋场产生的气体进行收集后集中处理。 此方法处理城市生活垃圾技术成熟, 所需设备简单, 一次性投资相对较低, 作为垃圾大规模处理技术在国内外一直占据很大比例。垃圾卫生填埋只是延长了垃圾处理时间，并未真正使垃圾得到彻底处理，几十年后仍然需要对填埋垃圾进行再处理，而且填埋场占地面积较大，对填埋场周边污染严重，随着各地经济不断发展，土地越来越紧张，垃圾填埋比重会逐渐降低，作为一种过渡技术，随着新的无害化技术发展起来后，垃圾卫生填埋会逐步退出舞台。2 堆肥法 堆肥是对垃圾进行资源化利用的有效方式。在人工控制的厌氧、好氧条件下, 利用自然界中的各种微生物, 对垃圾中的各种动、植物性有机物质进行分解, 形成稳定的腐殖质, 同时杀灭垃圾中的多种致病微生物, 达到资源化和无害化的目的。 堆肥处理垃圾在工艺上分为好氧法和厌氧法两种, 其区别在于微生物的种类和降解时所处的状态。好氧堆肥法是利用好氧微生物在有氧状态下对垃圾的有机成分进行分解达到稳定状态, 并利用微生物降解过程中放出的热量杀灭垃圾中的寄生虫及致病微生物。好氧堆肥法发酵周期短、灭菌彻底, 是目前垃圾堆肥的主要方式。厌氧堆肥由于其发酵周期长、堆温低等缺点较少采用。 堆肥法处理城市生活垃圾通过前期分选对垃圾中的有用成分进行有效回收利用, 其堆肥可以作为土壤改良剂施用于农田, 也可以进一步加工成高效复合肥。但垃圾堆肥要求垃圾中有机物含量较高, 一般以不低于40%为宜，而且投资相对较大，投资强度在2025万元/吨、天，另外堆肥产品控制不严会产生重金属污染和白色污染，堆肥过程会产生恶臭污染周边环境等。由于存在这些问题，垃圾堆肥技术正在逐步退出垃圾处理市场。3 焚烧法 利用高温使垃圾中的碳水化合物转化成二氧化碳和水, 同时在高温下杀灭垃圾中的细菌、病毒, 并对垃圾焚烧过程中产生的热能进行合理的利用, 对焚烧产生的烟气要进行严格的处理, 以防止烟气中的二恶英等多氯苯物质对大气造成二次污染。垃圾焚烧处理对垃圾的热值要求很高, 要求每千克垃圾热值不宜低于4 000 千卡。焚烧法具有减量化大、无害化程度高、资源化利用程度好等优势，正在成为大中城市垃圾处理主流技术。垃圾焚烧主要缺点是投资大，运行成本高，目前投资强度在50万元/吨、天，运行成本在150元/吨左右，要求有一定的处理规模，一般日垃圾处理量小于600吨不能建设垃圾焚烧发电项目。4、综合处理：为了解决单一处理方式的不足，国内外发展了一种生活垃圾的综合处理方式。所谓综合处理，就是将多种生活垃圾处理处置技术以适当的方式有机地结合在一起，形成完整的处理系统，每种处理技术或设施仅处理适宜的生活垃圾组分，从而改善生活垃圾处理的效果，降低生活垃圾处理的费用，在生活垃圾无害化的基础上，实现生活垃圾的资源化。综合处理可以有效的回收垃圾中可以利用的资源，并且根据垃圾不同组分特点，采用相应处理技术，是一种节约化垃圾处理技术，目前垃圾综合处理技术越来越受到业界关注。 但是国内外已经发展的综合处理主要都是以生物处理为技术核心的技术工艺路线，有的采用好氧堆肥，有的采用厌氧发酵产沼气，包括湿式和干式厌氧发酵，问题主要有：新鲜垃圾含水率大，粘滞性强，给机械分选带来困难；无论是好氧堆肥还是厌氧产沼气，垃圾减量化小，处理后的垃圾肥料常常存在重金属超标，有造成环境二次污染的风险；投资较大，环境污染控制难度大。下表列出了几种垃圾处理技术的优缺点及应用条件。 垃圾处理技术对比表：项目 卫生填埋 焚烧 堆 肥 综合处理方法简介 卫生填埋是一种从传统的堆放和填地处理发展起来的一种城市生活垃圾无害化最终处置方式。 生活垃圾中可燃物在高温条件（8001000）经过燃烧反应，可燃成分充分氧化，最终成为无害稳定灰渣的过程。是利用微生物人为地促进生活垃圾中可生物降解的有机物向腐殖质转化的生物化学过程，处理后的产品为堆肥。对生活垃圾先分类，将垃圾分成可资源回收部分、可以生物处理部分、惰性部分，再分别采用合适的方法进行处理。优点处理能力大，不需要对垃圾进行分类收集或集中处理，当垃圾填埋厚度足够大时可以收集沼气进行发电，投资及运行费用较低。减量化程度高，无害化效果好，热能可用来发电或产热，达到资源化利用的效果，占地面积小，全封闭的模式，可以不受自然条件的影响。能充分利用垃圾中有机物，堆肥产品可用于肥料， 二次污染较小，容易控制。一次性投资和运行费用相对较低。最大限度地实现了垃圾无害化，资源化。沼气可用来发电，肥料如果达标可以农用，投资、运行费用适中、占地面积较垃圾焚烧发电小。缺点填埋场对厂址要求高，难度大，占用土地资源，容易造成二次污染，如垃圾渗滤液，填埋气体，飞尘与漂浮物等。对周边地区的土壤水体和大气造成较大影响，对附近地区的社会影响很大。同时造成大量资源浪费。一次性投资和运行费用高，运行管理难度较大，容易产生二次污染，难以控制，尾气中存在二恶英污染，尾灰中有重金属污染，浪费部分可回收资源。要达标排放，高标准废气处理设备投资高。垃圾的减容率低，还有30-40%的残渣需要填埋处理，堆肥过程中易产生恶臭，对周边环境产生污染，对周边的环境要求高，占地面积相对较大，由于堆肥的杂质含量高，肥效低，肥料销路普遍不好。新鲜垃圾分选困难，垃圾肥料存在重金属超标风险，投资较大，环境污染控制较难，有的工艺有废水排放，需要增设废水和臭气处理设施投资，工艺较复杂。适用条件土地资源充足，填埋场所容易落实，当地经济水平相对落后。 垃圾低位热值高，含水率低，经济发达地区。垃圾中可生物降解有机物成分高。地区经济条件不高，处理量比较低。 适合处理城市生活垃圾，适应范围比较大，选址对用地周边环境要求不高。应用情况国内绝大部分垃圾是采用填埋法，但其中少部分是采用卫生填埋，大部分都是采用简易堆放。国外如美国应用也很多。目前国外发达国家使用比较多，近年来有所下降，中国近年来发展很快，但技术还有待提高。未能达到排放标准。欧洲应用较多，国内“七五”“八五”期间发展较快，但成功范例不多，肥料销路差，难以维持运营。大部分为简易堆肥，二次污染大。近几年，国外发展较快，欧洲发展较多，日本、韩国也有应用，处于上升发展阶段，在中国还没有应用的示例。 目前垃圾处理技术发展有两种趋势：大中城市垃圾处理以焚烧发电为主，主流焚烧技术逐渐从流化床技术转向活动炉排技术，技术发展方向围绕提高单位垃圾焚烧发电效率和降低尾气排放展开；小城市垃圾处理逐步发展综合处理技术，在传统的生物处理技术基础上，发展起来一些气化和热解技术将成为综合处理的技术发展方向。 三、 立项的背景和意义（含科技发展、应用或产业化前景）我国中小城市及小城镇人口超过2亿，年垃圾产量达到7500万吨。中小城市由于经济实力有限，垃圾无害化处理程度较低，超过60%的垃圾为简单堆放或根本未加处理，垃圾无害化处理率不到40%。许多实力较弱的中小城市普遍采用市郊露天堆放或简单填埋，许多城市边缘、郊区往往是垃圾遍布、污水横流，有机物分解产生的恶臭对大气、土壤、水体环境造成了严重污染。生活垃圾已严重威胁到城市及周边地区的生态环境，城市生活垃圾的处理问题已成为刻不容缓、非解决不可的大问题。但是中小城市由于垃圾数量规模不大，地方财政财力有限，难以采用先进的垃圾焚烧发电技术，市场亟需一种适合中小城市需要的生活垃圾无害化处理技术。本课题就是在这一背景下，发展起来的一种全新的综合处理技术，该技术工艺设计不同于传统的以生物处理技术为核心的综合处理工艺，采用自主研发的具有核心竞争力的垃圾气化焚烧技术为核心，整合垃圾分选技术、生物滤池气体处理技术，形成完整的小型生活垃圾无害化、减量化、资源化处理成套工艺技术及装备，全套工艺设计合理、环境友好、投资小、运行成本低、占地面积小，污染排放达到国家标准，是目前国内外最适合我国中小城市和小城镇实际情况的生活垃圾处理工艺技术及设备。本课题研究主要是建立完整的小型生活垃圾处理成套设备生产线，包括核心设备垃圾气化焚烧炉及辅助机械设备，烟气净化处理设备，垃圾人工分选平台，生物滤池气体除臭系统，回收物质清洗系统等。以每天处理100吨垃圾综合处理生产线为例，全套系统投资500万元，以全国3000多个中小城市及小城镇市场空间计算，全国市场规模近千亿元，假设我们的产品能占有市场0.5%，可以实现销售100套垃圾生产线（100吨/条），销售规模可以达到5亿元，同时产业发展还可以拉动钢材、电机、土建、安装等相关产业增长，并实现新增就业岗位2000个，具有广阔的市场前景和巨大的社会及企业效益。四、 研究内容（主要包括研究重点与开发内容，含研究方案、技术路线、组织方式。）本课题研究开发的中小城市垃圾综合处理技术，主要开发每天垃圾处理量50吨150吨小型生活垃圾处理生产线成套技术及设备。根据我国小城市生活垃圾组成成份特点，综合处理工艺设计以资源利用为主线，通过分选将生活垃圾分成二个部分，一是可以回收的部分，包括塑料、废纸、金属、玻璃等，二是需要焚烧处理的部分。主要工艺系统包括：垃圾接收和预处理系统、垃圾人工分选系统、生物滤池气体处理系统、再生资源清洗和水处理系统和垃圾气化焚烧和焚烧尾气治理系统。工艺流程如下图所示：1、 垃圾接收和预处理系统研究：垃圾接收和预处理系统是接收进厂垃圾并进行破袋和破碎预处理，为下道工序提供条件。系统包括：封闭型垃圾接收仓、破袋机和粉碎机。主要研究内容有：全自动垃圾封闭垃圾接收仓结构设计、制造工艺，垃圾传送系统设计、设备选型，垃圾破袋机和粉碎机选型，臭气控制系统设计等。技术要求垃圾接收仓仓门能够自动开启，接收垃圾时打开，平时关闭，仓内设计空气负压抽气系统，保证接收仓内部臭气不外泄；破袋机和粉碎机分别放置在两个密闭仓内，仓内均设计空气负压臭气系统，控制仓内臭气不外泄；垃圾从接收仓到破袋机再到粉碎机输送过程采用封闭输送系统完成。2、 垃圾人工分选系统研究：垃圾人工分选是实现垃圾循环利用的关键。系统包括：封闭式垃圾分拣作业平台，封闭式垃圾资源回收箱，垃圾输送线等。主要研究内容有：封闭式垃圾分拣作业平台结构设计、制造工艺，封闭式垃圾资源回收箱结构设计、制造工艺，臭气控制系统设计等。技术要求：适度分拣，不宜过细，分拣室内无气味，回收物资清洗消毒达到环保要求。3、 生物滤池气体处理系统：生物滤池气体处理系统是将垃圾接收和预处理系统及人工分选系统抽出的臭气进行处理达标排放。系统包括：生物填料仓，布风系统，加湿系统，自动控制系统等。主要研究内容：生物滤池结构设计，制造工艺，生物填料选择，微生物培养等。微生物主要工作原理：首先气体进入到位于生物滤池底部的空气分布系统，然后缓慢地通过活性生物滤床，净化后的空气以扩散气流的形式离开滤床表面进入到大气中。生物滤池中的高效生物填料具有良好的结构稳定性和透气性能，可以保证经过长时间的运行压力损失基本保持不变。生物滤池核心技术是选择合适的微生物进行培养，形成高效的生物填料。生物滤池可以将致臭污染物降解成二氧化碳和水，没有二次污染，生物降解的反应式是： 污染物 + O2 细胞物质 + CO2 + H2O 一般生物滤池设计参数为：高度为2. 5 m；滤池表面负荷为176. 8m3/(m2h)；停留时间为50. 9 s；填料高度为0. 8m；生物滤池尺寸和风机参数根据处理臭气量来定。4、 再生资源清洗和水处理系统：再生资源清洗和水处理系统功能是对回收的塑料、金属、玻璃等可回收利用物资进行清洗，杀菌消毒，使回收物资达到环保标准后出厂销售。系统包括：清洗机，污水处理系统，杀菌消毒系统等。主要研究内容：清洗机选型，污水处理工艺选择，系统制造工艺，杀菌系统设计等。本工艺污水处理系统可以采用化学强化一级处理。化学强化一级处理(CEPT，Chemically Enhanced Primary Treatment)是通过化学沉淀方法强化一级处理效果的处理工艺，又称强化絮凝技术，是在一级处理工艺基础上，通过投加化学絮凝剂等强化措施去除污水中各种污染物，它可在短时间内以较少的投资和较低的运行费用大幅度削减污染负荷。污水处理达标后循环使用，污水处理中产生的污泥送入气化焚烧炉和垃圾一道气化焚烧处理。5、 气化焚烧和焚烧尾气治理系统。气化焚烧和尾气治理系统是本综合处理的核心技术，是实现垃圾无害化，减量化的关键部分。系统包括：垃圾上料系统，垃圾气化焚烧炉，辅助炉，尾气处理系统等。主要研究内容：垃圾热解气化机理，垃圾气化焚烧温度、速度、热解气组分等工艺参数，气化焚烧炉结构设计，制造工艺，辅助炉结构设计，制造工艺，尾气处理系统设计，制造工艺等。技术要求：焚烧炉设置两个燃烧室，主燃烧室温度高于850度，二次燃烧室温度高于900度，焚烧炉内处于负压燃烧状态，烟气在焚烧炉燃烧室内温度大于850的停留时间大于2s，焚烧灰渣和飞灰热灼减率小于5；焚烧炉入炉垃圾含水率小于60%，辅助炉采用煤为燃料，焖火时间大于2小时；采用湿法出渣，采用捞渣机清渣；尾气处理按照国家生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）要求设计，二恶英在0.1NgTEQ/Nm3以下小于国家标准1NgTEQ/Nm3。五、 预期目标（含技术和经济指标，项目目标的涵盖范围要与项目名称相对应；目标应该明确具体，可考核；其目标在实施年度内能够完成。）项目目标：完成每天处理50吨、100吨、150吨三个系列小型生活垃圾综合处理生产线工艺设计和关键设备研制，形成完整的小型垃圾综合处理生产线组装生产技术，并建立小型示范基地一个。主要技术经济指标如下： 1、处理能力：50吨垃圾/天，100吨/天，150吨/天（三个系列） 2、垃圾减量化：80%（以新鲜垃圾计算） 3、垃圾无害化处理：100%（以新鲜垃圾计算） 4、垃圾焚烧灼减率：小于5%（以入炉垃圾计算） 5、吨垃圾处理耗煤量：小于0.01吨（以新鲜垃圾计算） 6、总装机：100KW，180KW，240KW（三个系列） 7、气化焚烧烟气排放：满足国标生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2001)，其中二恶英类小于0.1NgTEQ/Nm3，远小于国家标准1.0NgTEQ/Nm3。 8、生产线投资：小于6万元/吨、天 9、运行成本：小于30元/吨（不含折旧） 10、人员定编：20人，25人，30人（三个系列） 11、占地面积：2亩，3.5亩，5亩（三个系列） 12、其它环保指标：污水满足污水综合排放标准GB8978-1996，噪音满足工业企业厂界噪音标准GB12348-90，工程设计满足工业企业设计卫生标准GBZ1-2002。六、 年度分阶段计划安排2011年11月2012年2月 项目申报，批准阶段；2012年3月2012年12月 完成理论研究、技术选型、核心设备制造；2013年1月2013年12月 生产线组装工艺定型，示范基地建设，成果鉴定，项目结题验收。七、 单位现有研究基础、条件和主要研究人员简况安徽省含山县天顺环保设备有限公司是专业从事袋式除尘器设计、生产、经营及相关配套服务的高新技术企业，是安徽省环境保护产业协会会员、安徽省环境保护创新试点单位、安徽省环保产业骨干企业、安徽市场质量信得过企业，并且通过GB/T19001-2008/ISO9001:2008国际质量管理体系认证。公司一直重视技术创新工作，成立了技术研发部专门承担新产品研发任务，公司重视产学研合作，先后同同济大学、深圳大学、合肥学院建立产学研合作关系，取得了多项技术研发成果。围绕中小城市垃圾综合处理技术开发，本单位进行了大量前期研究，摸清了小城市垃圾基本组成状况，考察了现有垃圾无害化处理技术和设备，初步选定了适合中小城市垃圾处理的技术工艺方案，对一些关键性的技术进行了理论研究和小试设备研制，主要已经完成的工作有：1、 对全国典型中小城市垃圾组分进行调查分析，摸清中小城市垃圾产生量、主要成份、热值和现有处理技术状况；2、 论证了中小城市生活垃圾处理的技术原则，筛选了主要技术工艺路线，摸清了关键技术国内外发展情况；3、 对核心设备气化焚烧原理、实现方式进行了理论研究，已经研制出小型生活垃圾焚烧试验装置，并进行了多次气化焚烧试验，取得了一些关键性试验数据，如气化温度、气化速度、垃圾停留时间、入炉垃圾水分、尾气成份、焚烧灼减率等。 目前已经研制的小型关键试验设备有：生物滤池臭气处理试验装置，气化焚烧试验炉，尾气处理试验系统等。另外单位还配备了必要的仪器仪表等试验设备，为项目研究提供了基础条件。 主要研究人员： 孙宏元：博士，教授级高工，总工程师，1962年9月生，毕业于中国科学技术大学（硕士）和西安电子科技大学（博士）。长期从事环保、新能源及相关专业领域研究工作和工程实践。近年来参加或主持“863”计划项目和自然科学基金等国家级项目5项，国防科研项目1项以及省、市级科研或工程项目多项。在中文核心刊物和国外专业期刊上上发表了多篇论文并被SCI等收录，同时，撰写了多份专题技术报告，取得多项专利技术成果。 陈德珍：博士，教授，同济大学博士生导师，1969年9月生。博士论文获上海市优秀博士论文称号。曾主持完成国家自然科学基金、上海市青年科技启明星计划、上海市白玉兰基金等项目。作为中方工作负责人完成中国-丹麦政府科技合作课题“垃圾焚烧烟气高温净化以提高焚烧飞灰品质的研究”，作为中方技术负责人完成韩-中科技合作项目“农用薄膜和包装薄膜回收用于再生产品的研究”。是由Swedish International Development Agencies资助的亚洲区域环境技术研究项目“垃圾填埋场再利用”的第二负责人， 2005年度入选上海市优秀青年教师后备人选项目。 2001.102002.10年丹麦技术科学访问学；2004.12004.7德国汉堡国防军大学客座研究人员，2006.32006.9丹麦技术大学客座研究员。发表40多篇论文，其中EI收录14篇，对垃圾焚烧处理相关系统非常熟悉，尤其熟悉烟气的净化技术和飞灰处理技术、废弃物处理系统的环境影响生命周期评价。 张云月：硕士，研究员，副总工程师，1963年5月生，毕业于西北工业大学火箭发动机专业，自2005年从事环保技术及设备研发工作，取得大量科技成果。先后参加国家863项目和重大科技支撑计划项目3项，承担省市科技计划项目12项，取得国家发明专利7项，实用新型专利8项，获市级科技二等奖一项，在国家级杂志上发表各种技术论文5篇；熟悉国内外环保技术发展情况，对生活垃圾、污水污泥、医疗垃圾的气化焚烧技术进行了长期深入研究，有多项成果形成产品在向市场推广。八、 经费概算（含细化概算支出，