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生活垃圾碳化消解爐技術

前言
　  當前，國內外對生活垃圾的處理通常采用填埋、焚燒等方式，這些方式不僅會占用大量的土地資源、消耗大量的能源，還會對人類的生存環境產生二次污染。近年來，焚燒方式處理生活垃圾迅速發展，但是，由于我國生活垃圾具有成分雜、水分高、熱值低等特點，垃圾焚燒必然需要用煤、氣、油或電能等能源為助燃劑以實現垃圾的熱解，這種方式直接導致大量能源的消耗。目前，國內外使用的焚燒爐處理生活垃圾助燃煤量均在20%左右，而碳化消解爐處理生活垃圾，無需投入煤、氣、油、電能等助燃劑，通過磁的能量轉換功能提供給碳化爐所需熱能對生活垃圾進行碳化處理，更好地實現生活垃圾處理無害化、減量化、資源化，在節能、環保等方面取得了良好的效果。
　  遵化市斗星環保能源設備有限公司成立于2010年7月，位于遵化市工業園區，由董事長張占齊和總經理張峰共同出資組建。公司是國內第一家利用自有專利技術生產垃圾碳化消解爐的企業。年可生產碳化消解爐1620臺，實現銷售收入22500萬元，創利稅4600萬元。碳化消解爐處理生活垃圾，無需投入煤、氣、油、電能等助燃劑，通過磁的能量轉換功能提供給碳化爐所需熱能對生活垃圾進行碳化處理。按年處理100萬噸生活垃圾計算，碳化消解爐相比傳統焚燒爐，年可節約標煤107100噸，并實現垃圾處理無害化、減量化、資源化，在節能、環保等方面可取得良好的效果。
　  本案例著力剖析公司利用自主研發的專利技術“生活垃圾處理系統”生產出的生活垃圾碳化消解爐，是生活垃圾處理歷史上的一次重大革命，徹底解決了政府處理垃圾的一大難題。
　  本案例共分四個部分：1、創新事由。2、具體做法。3、實施效果。4、持續改進措施。
　  正文
　  一、創新事由
　  1、符合國家的產業政策
　  早在2002年，國家計委、建設部和國家環保總局就已經聯合發布了《關于推進城市污水、垃圾處理產業化發展的意見》，明確提出垃圾處理產業化的發展方向。自此，國家和有關部門陸續出臺和實施了市政公用事業的開放政策、特許經營政策、投資體制改革政策、鼓勵非公有制經濟政策等一系列相關的改革政策，加快了城市垃圾處理行業的市場化進程。
　  中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要提出，要將“提高城鎮生活污水和垃圾處理能力”、“縣縣具備污水、垃圾無害化處理能力”作為綠色發展、改善民生的重要著力點，作為建設資源節約型、環境友好型社會和建立健全基本公共服務體系的重要工作任務。
　  “十二五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃已經出臺，《規劃》主要闡明“十二五”時期全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設的目標、主要任務和保障措施，明確政府工作重點，是落實《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》和《國務院批轉住房城鄉建設部等部門關于進一步加強城市生活垃圾處理工作意見的通知》（國發〔2011〕9號）的重要支撐，是指導各地加快生活垃圾無害化處理設施建設和安排投資的重要依據。
　  規劃范圍包括全國所有設市城市、縣城（港澳臺地區除外），并通過以城帶鄉、設施共享等多種方式服務于常住人口3萬人以上的建制鎮。
　  城鎮生活垃圾處理是城鎮管理和環境保護的重要內容，是社會文明程度的重要標志，關系人民群眾的切身利益。近年來，我國城鎮生活垃圾收運網絡日趨完善，生活垃圾處理設施數量和能力快速增長，城鎮環境總體上有了較大改善。截至2010年底，全國設市城市和縣城生活垃圾年清運量2.21億噸，生活垃圾無害化處理率63.5%，其中設市城市77.9%，縣城27.4%。
　  但也要看到，由于城鎮化快速發展，生活垃圾激增，垃圾處理能力相對不足，一些城市面臨“垃圾圍城”的困境。同時，部分處理設施建設水平和運行質量不高，配套設施不齊全，存在污染隱患，影響城鎮環境和社會穩定。為此，應在“十一五”有關工作取得積極成效的基礎上，及時把握國家高度重視、資金投入力度加大、激勵約束機制日益完善、裝備支撐顯著增強、節能環保產業快速發展的有利時機，精心組織、科學謀劃，加快推進處理設施建設，不斷提高設施運營水平。
　  2、 規劃發展需要
　  1、“十二五”期間，城鎮生活垃圾無害化處理主要目標：
　  ——到2015年，直轄市、省會城市和計劃單列市生活垃圾全部實現無害化處理，設市城市生活垃圾無害化處理率達到90%以上，縣縣具備垃圾無害化處理能力，縣城生活垃圾無害化處理率達到70%以上，全國城鎮新增生活垃圾無害化處理設施能力58萬噸/日。
　  ——到2015年，全國城鎮生活垃圾焚燒處理設施能力達到無害化處理總能力的35%以上，其中東部地區達到48%以上。
　  2、“十二五”期間，城鎮生活垃圾無害化處理主要任務：
　  ——“十二五”期間，規劃新增生活垃圾無害化處理能力58萬噸/日，其中，設市城市新增能力39.8萬噸/日，縣城新增能力18.2萬噸/日。到2015年，全國形成城鎮生活垃圾無害化處理能力87.1萬噸/日，基本形成與生活垃圾產生量相匹配的無害化處理能力規模，其中，設市城市處理能力65.3萬噸/日，縣城處理能力21.8萬噸/日；生活垃圾無害化處理能力中選用焚燒技術的達到35%，東部地區選用焚燒技術達到48%。
　  ——生活垃圾處理技術的選擇，應本著因地制宜的原則，堅持資源化優先，選擇安全可靠、先進環保、省地節能、經濟適用的處理技術。東部地區、經濟發達地區和土地資源短缺、人口基數大的城市，要減少原生生活垃圾填埋量，優先采用焚燒處理技術；其他具備條件的地區，可通過區域共建共享等方式采用焚燒處理技術。衛生填埋處理技術作為生活垃圾的最終處置方式是每個地區所必須具備的保障手段，在具備衛生填埋場地資源和自然條件適宜的地區，可將衛生填埋作為生活垃圾處理的基本方案。生活垃圾管理水平較高的地區可采用生物處理技術。在充分論證的基礎上，鼓勵積極開展水泥窯協同處理等技術的試點示范。有條件的地區，宜集成多種處理技術統籌解決生活垃圾處理問題。 
　  3、創造節能環保型社會的需要
　  碳化消解爐是利用磁芯組件及電磁波產生的負離子原子波動，利用磁的能量轉換功能和磁共振效應，磁力學效應，磁阻效應和霍爾效應等，使高、低碳分子與燃燒物充分混合排序，準確切割高碳液化分子，提高燃燒物碳分子的親氧性，使爐內溫度大于850°C，去除有機廢棄物中的水分后進行碳化消解處理。但由于中國的生活垃圾熱量值低，含水量高，傳統的垃圾焚燒爐都要加入煤、電、油等作為助燃劑，造成高能源消耗。而使用垃圾碳化消解爐在處理過程中不需要添加任何能源作為助燃劑，處理成本極低；投資小；處理范圍廣，可處理除金屬、土石、玻璃以外所有的廢棄物；根據垃圾成分不同，減量化達1/200以上；碳化過程中，配合公司創新研發的煙氣處理系統，不但能有效去除煙氣中的有害物質，而且煙氣排放達到國家標準，尤其是二噁英遠低于國家排放標準，并且運行費用低；碳化后的灰粉質可以用于肥料。
　  二、具體做法
　  1、申請專利保護
　  2010年，斗星公司研制生產出國內第一臺生活垃圾碳化消解爐，并獲得了4項實用新型專利（同時申請的1項發明專利正在審查中）。碳化消解爐處理生活垃圾不添加任何助燃能源，相比傳統的焚燒爐（助燃煤量占比20%左右）節省了大量能源。
　  2、不斷開拓市場
　  碳化消解爐由日處理垃圾1-25噸不等，非常符合我國國情，因此使用范圍廣泛，包括大中型企業，科研單位，學校，軍隊營房等，特別是廣大農村地區，可實現垃圾不出鄉鎮，當地收集當地消化，輕松徹底一次處理。斗星公司擁有一支強有力的工程技術人員和銷售隊伍，建立了一套完整的科學管理體系。與斗星公司簽訂服務協議受益的企業、鄉鎮政府目前已有幾十家，全國各地正在籌建的垃圾碳化消解處理工程項目十幾家。
　  3、嚴把產品質量關
　  為確保產品質量，斗星公司先后通過了ISO9001 質量管理體系認證和ISO14001環境管理體系認證。垃圾處理后產生的煙氣送交臺灣實驗室檢測合格，產品獲得了環境保護產品認定。
　  4、制定企業標準
　  因垃圾碳化消解爐屬國內首創，填補了國家空白，目前尚無國家及行業標準。產品研制成功后，斗星公司在技術監督局申請備案了產品企業標準，并準備申報國家或行業標準。
　  三、實施效果
　  該項目經濟效益和社會效益十分顯著。目前，公司年可生產碳化消解爐1620臺，可實現銷售收入22500萬元，創利稅4600萬元。經過碳化消解爐處理的垃圾，其排放的煙氣達到國家排放標準，尤其是二噁英遠低于國家排放標準。碳化消解爐占地少，投資小，運行費用低，在節能、環保、節省土地資源等方面可取得良好的效果。
　  四、持續改進措施
　  1、加大研發力度，力爭垃圾處理后的煙氣中二噁英排放低于歐盟標準0.1ng/m³（國家標準為1.0ng/m³，目前斗星公司檢測結果為0.404ng/ m³）。
　  2、根據各地生活垃圾組分的不同，因地制宜，研發出適合各地區的垃圾前分選設備，以達到爐內生活垃圾碳化消解的最佳效果。
　  3、研究開發碳化消解爐在工況下余熱的回收利用裝置。