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垃圾制氢 前景可期!

时间:2021-10-11 09:36

来源:中国能源报

作者:仲蕊

垃圾发电耦合制氢,是在处理垃圾的过程中,直接对其进行热解气化,获得氢气。目前,我国原生生活垃圾的平均含水量为50%-60%,不仅增加了企业烟气治理的成本,还降低了发电量。

垃圾气化制氢过程中,原生垃圾的含水量不影响物料气化,反而能够帮助提高合成气中有效气的含量。此外,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,与天然气等化石能源制氢技术成本相当。

变废为宝新途径

目前,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,这类设备具有投资大、运行成本高的特点,多用于规模较大的城镇生活垃圾处理。东方电气负责垃圾发电耦合制氢及氢能示范项目的工作人员介绍,炉排炉焚烧和循环流化床焚烧过程中产生的化合物以及飞灰,容易对环境造成二次污染,项目选址落地越来越困难,垃圾如何实现低碳化处理尤为关键。

在此背景下,热解气化技术作为一种新型的生活垃圾处理技术,逐渐受到重视。上述人士表示,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,我国目前原生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。而在垃圾气化制氢过程中,原生垃圾的含水量不影响物料气化,反而能够帮助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。

他指出,目前国内已有许多地方在生活垃圾处理技术选择时指定采用热解气化技术。在碳达峰、碳中和背景下,伴随着我国氢能产业的发展,低碳清洁氢将迎来大规模应用需求,基于此,垃圾制氢的应用场景也日渐清晰,

经济、环保效益显著

垃圾制氢的经济效益如何?上述人士给记者算了一笔账:垃圾制氢的经济性评价包括制氢成本、设备折旧、税金、人工以及各项税费、合理利润,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21元/千克,电解水制氢约30元/千克。

“在不计算垃圾处理补贴的情况下,合成气净化、制备高纯氢工段氢气的制备成本为14.94元/千克,而在垃圾气化工段,纯氢制造成本为13.80元/千克。因此,生活垃圾制备高纯氢气的总生产成本约为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,与天然气等化石能源制氢技术成本相当。由此可见,生活垃圾热解气化制氢技术很有应用潜力。”上述人士表示。

另外,相较化石能源制氢,生活垃圾制氢的碳排放更低,环保效益显著。上述人士表示:“利用垃圾制氢,每吨氢气减少的二氧化碳排放量约为23—31吨。垃圾制氢研发工作的开展,有望为垃圾处理技术开拓一条新的路径,也将成为垃圾填埋场区域环境综合治理的关键核心技术。”

有效提升企业收益

2019年7月,财政部表示,一方面,拟对已有项目延续现有补贴政策;另一方面,考虑到垃圾焚烧发电项目效率低、生态效益欠佳等情况,将逐步减少新增项目纳入补贴范围的比例,引导通过垃圾处理费等市场化方式对垃圾焚烧发电产业予以支持。

据了解,我国垃圾焚烧企业主要收益由两部分组成,一是垃圾处理费,即每处理一吨垃圾,政府需要支付费用,业内平均价格在50-80元不等。二是上网电价收入,数据显示,2018年垃圾焚烧发电企业吨垃圾平均上网电量均值为283千瓦时,执行统一标杆电价0.65元/千瓦时。这意味着即吨垃圾的处置收益除了补贴以外,不到200元。面对补贴逐步退坡,垃圾发电企业亟待提升垃圾处理效益,以应对生存困境。

“目前,正常情况下燃料电池用高纯氢气的价格在55-60元/千克,因此,与垃圾焚烧相比,利用热解气化技术处理城市生活垃圾不仅能对城市生活垃圾进行大规模减量化,还能在处理垃圾的同时生产附加值高的燃料电池用氢气,有效提升垃圾发电企业收益。”上述人士表示。

值得注意的是,在德国、日本、美国等国家,生活垃圾热解气化技术的应用已经从中温气化发展到了环保性更好的高温气化,而热解气化技术在国内还不够成熟,产业化应用仍处于起步阶段,需要持续关注。


编辑:赵利伟

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